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1、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐模擬分析計算楊麗霞1，王振平2(1．內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古包頭014010;2．中冶東方控股有限公司，內(nèi)蒙古包頭014010)摘要:本文將機(jī)械工業(yè)部公布的熱力計算方法與對流傳熱計算相結(jié)合，并重新修整輻射傳熱，給出新的計算方法，并用于解釋工程現(xiàn)象。關(guān)鍵詞:氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐;計算方法中圖分類號:TK229文獻(xiàn)標(biāo)識碼:ACalculationModelofEvaporationCoolingforOxygenTop－blownConverterYangLixia1，WangZhenping2(1．InnerM
2、ongoliaUniversityofScienceandTechnology，Baotou014010，China;2．SeductiveeastengineeringLtd，Baotou014010，China)Abstract:TheThermodynamiccalculationmethodandheatconventioncalculationwillbecombined，red-iationheatwillbecorrected，andanewcalculationwillbegiventoexplainengin
3、eeringphenomena．Keywords:oxygentop－blownconverterexhaust－h(huán)eatboiler;calculationmethod1熱力計算目的大中型氧氣轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐主要由活動煙罩、2轉(zhuǎn)爐煙氣的組成轉(zhuǎn)爐中主要含CO，其次是CO2，N2及微量的爐口段煙道、各段煙道組成，還包括鍋筒、引出管、下降管等。而通過大中型氧氣轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐的相關(guān)計算，我們主要需要直接得到的結(jié)果有以下幾項:各段煙道的爐氣出口溫度、各段煙道的熱回收量、煙氣流速。各段煙道的爐氣出口溫度是一個非常重要的安全生產(chǎn)指標(biāo)，因為當(dāng)爐氣
4、溫度低于610℃［1］時，需要對煙道進(jìn)行防爆處理。各段煙道的熱回收量的總和關(guān)系到余熱鍋爐的工作效率與蒸汽產(chǎn)出，主要用于衡量余熱鍋爐的經(jīng)濟(jì)價值。H2和O2，而爐氣中還會包含少量的水蒸氣。一般認(rèn)為，大型轉(zhuǎn)爐CO含量可取90%，CO2含量可取10%，中型轉(zhuǎn)爐CO含量可取86%，CO2含量可取［2］10%，N2含量可取4%。爐氣中的成分在很大程度上與空氣過剩系數(shù)有關(guān)，空氣過剩系數(shù)主要表明了不再燃燒的空氣比例。除了以上的氣體外，爐氣中還會還有煙塵，爐氣中的煙塵直徑與空氣過剩系數(shù)有關(guān)，當(dāng)空氣過剩系數(shù)不大于0．15時，則煙塵直徑一般取5．5
5、微米，而當(dāng)空氣過剩系收稿日期:2011－05－26作者簡介:楊麗霞(1986－)，女，2009年7月畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)，現(xiàn)就讀于內(nèi)蒙古科技大學(xué)攻讀碩士學(xué)位。第4期楊麗霞，等:氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐模擬分析計算·11·數(shù)大于0．15小于0．75時，則煙塵直徑一般取3微米，當(dāng)空氣過剩系數(shù)大于0．75時，一般認(rèn)為煙塵直徑為1微米［2］。其中，爐氣量是描述爐氣的最基本的參數(shù)［2］:Vl=1866×u×G×60/(CO+CO2)Vl—爐氣量，Nm3/h;G—最大鐵水裝入量，t;u—平均脫碳速度，%/min;CO2、CO—爐氣中CO和CO
6、2的容積百分?jǐn)?shù)，%;3典型結(jié)構(gòu)計算3．1計算模型的確定氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐系統(tǒng)一般采用全段自然循環(huán)汽化冷卻、水冷卻以及根據(jù)轉(zhuǎn)爐煙道不同段的不同特點分別采用強(qiáng)制循環(huán)汽化冷卻和自然循環(huán)汽化冷卻相結(jié)合即復(fù)合冷卻三種方式。復(fù)合冷卻方式具有既能回收蒸汽，又安全可靠、使用壽命長等優(yōu)點;不足之處是系統(tǒng)及操作復(fù)雜。結(jié)合生產(chǎn)實際，復(fù)合冷卻方式是應(yīng)用較廣泛的一種形式。計算模型主要參考復(fù)合冷卻方式來確定。轉(zhuǎn)爐煙道簡化為活動煙罩、爐口段、固定Ⅰ段、固定Ⅱ段、固定Ⅲ段。固定段的計算煙道段數(shù)目不一定劃分為三段，主要根據(jù)聯(lián)箱的布置來劃分。以下計算模型為較普
7、遍的一種。模型圖如圖1所示。圖1計算模型圖3．3傳熱面積計算根據(jù)以上傳熱類型的分析，可以將傳熱面積進(jìn)行分類。對應(yīng)于輻射傳熱的傳熱面積，我們稱之為輻射圍擋面積，其與幾何內(nèi)表面積基本相同。但是對流傳熱面積則與輻射圍擋面積及水冷壁有關(guān)。輻射圍擋面積與對流傳熱面積的計算方法參考表1和表2，與輻射圍擋面積與對流傳熱面積相關(guān)的特征參數(shù)計算方法參考表3和表4。表1輻射圍擋面積計算方法3．2傳熱類型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐煙道傳熱類型主要分輻射圍擋面積Fwd(m2)區(qū)段為輻射傳熱和對流傳熱。其中輻射傳熱與輻射圍擋面積、入口煙溫、汽化器當(dāng)量黑度及相
8、關(guān)的一系列特性等參數(shù)有關(guān)，而對流傳熱與溫壓、對流傳熱系數(shù)和對流傳熱面積等一系列參數(shù)有關(guān)。輻射傳熱與對流傳熱又與氣體本身的特性和其流經(jīng)的路徑的幾何特征有關(guān)，但是對于對流傳熱來講，其必須存在與爐氣形成對流的冷場存在，才會考慮對流傳熱［2－4］。3．142×(d1+d2)×L1煙道
