焦炉设计计算要点剖析

1、焦炉设计计算要点1依据在方案论证中必须指出设计依据。设计依据分二种情况：钢铁联合企业焦炉多为复热式焦炉，设计计算以高炉煤气加热为主。独立焦化厂焦炉以单热式焦炉为主，设计计算以焦炉煤气加热为主。并注意设计计算均以焦侧为主。2主要公式2.1炉孔数和炉组的最后确定焦炉的生产能力与炉孔数计算总炉孔数N=100XGXT365x24x0.95xVxpxk式中N总炉孔数目，个；G干全焦的年产量，万吨/年;V炭化室有效容积，m3/孔；p堆煤密度，t/m3；K全焦率，%；申考虑到炭化室检修时的减产系数，0.95；T焦炉周转时间,h。注意焦炉周转时间是受多个因素影响的复杂因素，必须作充分论证讨论。单孔装煤量G=p

2、Vt/孔。0设计好总炉孔数后，必须再复算焦炉的实际生产能力M,万吨全焦/年。机械装备水平焦炉配套机械推焦车装煤车熄焦车拦焦车生产用备用2.2蓄热室计算2.2.1流量分配比的确定在焦炉设计中这部分内容是最重要的，该部分计算有错误的话，下面内容将要全部反攻重算。高炉煤气与焦炉煤气加热计算有所不同。机、焦侧气流流量分配比(即耗热比)生=红=-QVL机机造成机、焦侧流量不同一般有三个主要原因：锥度方向引起的装煤量不同.装煤量不同，但机焦侧焦饼要同时成熟，故焦侧焦饼温度比机侧温度要高1520C废气热损失，焦侧比机侧大，故焦侧耗热量比机侧要大。按经验值，后两个原因造成的差比为1.051.06倍,当炭化室锥

3、度为50mm时，气流比：500+525焦侧气体流量机侧气体流量2500+475x1.06=1.114(注意各人设计炭化室宽度是不同，因而必须自己计算。)蓄热室废气流量分配比：为了使空气蓄热室和高炉煤气蓄热室的废气排出温度接近。则进入空气蓄热室和煤气蓄热室的气体流量应有一定的分配比，这样才可充分利用蓄热室的面积。进煤气蓄热室的废气量煤气经蓄热室预热所需的热量m=进空气蓄热室的废气量空气经蓄热室预热所需的热量V蓄(ctct)0.414(1.157x1080-1.352x90)4“c煤焦煤出煤出煤进煤进二二1.258ct)0.350(1.428x10801.344x90)空出空出空进空进焦侧煤气蓄热

4、室煤气流量，m3/s；焦侧空气蓄热室空气流量，m3/s；-为进、出口煤气蓄热室的煤气比热容，KJ/(KgC)；-相应的温度，C；-为进、出口空气蓄热室的空气比热容，KJ/(KgC)；-相应的温度，C；二t=1080C,t二t注意：工学士必须掌握试插法。这从假设进t=t=1080C,t开始查得：c、cc、c，再通过蓄热室热平衡计算出t看假设是否合理，若不合理必须从头开始再假设计算。公式中V量也同样由下面公式计算才能知道。xvK/vKlLilETV蓄(ct空焦式中v蓄一煤焦V蓄一空焦c煤进t煤进c空进tc煤出t煤出c空出t.空出段设t=90Co煤进空进蓄煤焦=t=90C空进、口、t温度，空出、亠、

5、V蓄流空焦2.2.2气流流量计算下面是举例数据，该部分计算数据必须按自己设计参数进行计算，热量单位、压力单位必须用国际单位制，否则作为一个大错误：1Kcal=4.1868KJImmH0=9.8Pa沁lO.OPa2每个燃烧室所需流量:Gxq35.7x3048xlOOO干、湿咼炉煤气量：V燃二耗二二1352m3干煤气/h干高txQ20.5x3927低式中G炭化室单孔装煤量，35.71/孔；3048每千克干煤耗热量，为设计定额查设计手册所得，配煤水份10.0%；Q高炉煤气低位发热量为3927KJ/m3；低t周转时间，设计为20.5小时。V燃二1352二1352二1413m3湿煤气/h湿高1一4.36

6、%0.9564式中4.36%煤气饱和温度为30C时的1m3煤气含水百分量；空气量：V燃=V燃xL=1352x0.8839=1195m3湿空气/h空干高空式中0.8839a=1.25时，1m3干高炉煤气燃烧所需的湿空气量，查燃烧反应表可得，m3；废气量：V燃=V燃xV=1352x1.78=2407m3废气/h废干高废式中1.78a=1.25时，1m3干高炉煤气燃烧所产生的湿废气量，m3。查燃烧反应表可得，m3。煤气和空气蓄热室流量分配：机、焦侧空气蓄热室空气流量：蓄=2xV燃=2x1195=2390m3湿空气/h空空机、焦侧煤气蓄热室煤气流量：蓄=2xV燃(即V燃)=2x1413=2826m3湿

7、煤气/h煤煤湿高式中x2为每一个蓄热室空气、煤气流量要相应供给两个燃烧室用焦侧空气蓄热室空气流量：V蓄空焦=0.350m3/sec=20.99m3/min=1259.4m3/h=V蓄x丄=2390 xW4x丄空n+13600 x(1+1.114)3600焦侧煤气蓄热室煤气流量:V蓄=V蓄x2826%1.114x_1_=0.414m3/sec=24.82m3/min=1489.2m3/h煤焦煤n+13600(1+1.114)3600焦侧空气蓄热室废气流量：TOC o 1-5 h zn111.11411V废2xV燃xxx2407x2xxx空焦废n+11+m36001+1.1141+1.258360

8、0=0.312m3/sec=18.72m3/min=1123m3/h焦侧煤气蓄热室废气流量：V废二2XV燃二2407x2x1.114x1.258煤焦废n+1m+136001.114+11.258+13600=0.393m3/sec=23.56m3/min=1413m3/h2.2.3焦侧煤气蓄热室热平衡由于焦侧的蓄热室要比机侧大，设计时应考虑到实际生产状况，用比较大的值进行设计，以备生产余地。（1）带入热量Q:入废气带入热量：Q1高炉煤气带入热量：Q2所以，Q二Q+Q=50199+3020=53219KJ/min。入12（2）带出热量Q:出废气带出热量：Q1蓄热室封墙辐射和对流损失为总热量的1.

9、5%计：Q2高炉煤气预热后带出热量：Q=v蓄XcXt3煤隹预由上热平衡可计算出t，第一次试插法才算完成。预2.2.4格子砖蓄热面及水力直径计算（1）一块格子砖的蓄热面大容积焦炉格子砖目前用得多有二种：149#格子砖为12孔，150#格子砖为9孔，尺寸必须查图。两端的外侧及内侧。（0.148+4X0.005+2X0.007+4X0.015）X2X0.121+4X0.014X0.025=0.242X2X0.121+0.0014=0.06m2两旁0.369X0.096X2=0.0708m2内部0.112X24X0.096+0.015X（24-8）X0.0963=0.281m2顶部及底面0.369X（

10、0.148-0.014）-12X0.112X0.015X2=0.0584m2149#格子砖总蓄热面积（12孔）：0.06+0.0708+0.281+0.0584=0.4702m2150#格子砖总蓄热面积（9孔）：0.0491+0.0708+0.211+0.0466=0.3775m2一块格子砖空隙面积149#：(0.104+2X0.007)X0.005X2+0.369X2X0.007+0.112X0.015X12=0.00118+0.00516+0.0202=0.02654m2150#：0.02144m2一块格子砖的周界长149#:(0.148+0.005X4+0.007X2+0.369)X2+

11、(0.112+0.015)X24=1.102+3.05=4.152m150#：3.328m焦侧蓄热室一层格子砖总蓄热面积一层格子砖蓄热室墙焦侧蓄热室一层格子砖总空隙面积焦侧蓄热室一层格子砖总周边长格子砖的水力直径d=4X总空隙面积/总周边长水2.2.5蓄热室对数平均温度计算2.2.6蓄热室总转热系数K的计算2.2.6.1加热时期的传热系数对流传热系数：(下降气流)蓄热室上部：蓄热室中部：蓄热室下部：辐射给热系数蓄热室上部注意：原公式和图表单位为Kcal/(m2hC),因而两种单位均计算,最后转化为国际单位制KJ/(m2.h.C)。蓄热室中部蓄热室下部加热期的总转热系数上部：a上=0.75X(a

12、上+a上),KJ/(m2.h.C)加对辐中部：a中=0.75X(a中+a中),KJ/(m2hC)加对辐下部：a下=0.75X(a下+a下),KJ/(m2hC)加对辐式中0.75为校正系数，反映了气体通过蓄热室时分布的不均匀程度。2.2.6.2冷却时期的传热系数：（1）对流传热系数（上升气流）蓄热室上部：蓄热室中部：蓄热室下部：（2）辐射给热系数蓄热室上部：蓄热室中部：蓄热室下部：（3）冷却时期的总传热系数上部：a上=（a上+a上）x0.75冷对辐中部：a中=（a中+a中）x0.75冷对辐下部：a下=（a下+a下）x0.75,KJ/（m2hC）冷对辐2.2.6.3蓄热室总传热系数K的计算根据：a

13、上与a上数值可查附录十七得：K上TOC o 1-5 h z力口冷pa中与a中数值可查附录十七得：K中力口冷pa下与a下数值可查附录十七得：K下力口冷pK二加热系统各部位的温度表焦炉各部位的空气过剩系数表（K上+2K中+K下），KJ/（m2周期C）p4ppp2.2.7格子砖高度计算（1）换热面积：F=二KAtp（2）格子砖层数：n（3）格子砖高度：2.3焦炉炉体水压计算2.3.1已知条件换算成标准条件下的气体密度湿高炉煤气密度：湿空气密度：湿废气密度：加热系统各部位断面积和水力直径见表2.3.2炉内各部位阻力计算炉内各部位阻力计算通式有：EP=P+P+P+P摩扩缩局AP=九L(H)xwo2JPo

14、X工(当变量气流时X1/3，由变量公式推导出)摩d2273AP=(1-m)2xWJXx扩2273/F、K=(1-小)2,扩FFm二小F大TfF2x；K=1-亠273缩FJ大丿x0.5,2大、W2PAP=0.5x(lm2)xo缩Fm=-小F大Tx273式中局部阻力系数K值查附表(严文福调节与节能书)。注意：公式必须灵活运用，且计算正确关键是要计算好不同部位流速w和密度p同时老书单位制mmHO柱，必须改为国际单位制Pa。0,22.3.2.1上升气流计算以焦侧煤气蓄热室燃烧系统为依据。小烟道：摩擦损耗：篦子砖入口砖90。急转和缩小综合局部阻力：摩擦损耗：开口突然扩大：格子砖格子砖阻力损耗：计算公式特

15、定：AP=kw2-p-T-Hood1.25-760格子砖扩大损耗：短斜道：因为炉头两个斜道进入的煤气量和空气量较其余的斜道多19%,故里面每个斜道进入煤气量为：入斜道前45。转弯损耗：缩小损耗：45o转弯：摩擦损耗：斜道出口处扩大损耗：（5）立火道摩擦损耗：立火道内废气量由燃烧反应表计算可知，废气循环量按立火道内废气量50%计，90。转弯损耗入跨越孔缩小损耗：扩大跨越孔面积有利于减小阻力，因而必须设计好。2.322下降气流（6）立火道立火道跨越孔入下降火道突然扩大损耗：90o转弯损耗：摩擦损耗：（7）长斜道入口缩小损耗：由前计算已知煤气蓄热室流入废气量较空气蓄热室的多,因此计算以煤气蓄热室废气

16、量为准。摩擦损耗：45。转弯损耗：出口扩大损耗：入蓄热室45o转弯损耗：（8）格子砖入格子砖缩小损耗：格子砖阻力损耗：（9）篦子砖（按中段算）入口突然缩小损耗：摩擦损耗：进入小烟道扩大和90o转弯综合阻力损耗：（10）小烟道小烟道集流损耗：摩擦损耗：2.3.3加热系统各浮力计算因为浮力的方向总是向上的，所以当浮力与气流方向相同时，同侧浮力和阻力符号相反，浮力是推动力；当浮力与气流方向相反时，浮力和阻力符号一致，所以浮力是阻力。Ah=Hg（P”J011+Tt+T丿koo7大气温度t=30C时，匕己二1.288273二1.153Kt+T30+273ko上升气流小烟道：篦子砖：格子砖：蓄热室间：蓄热

17、室顶至斜道出口：立火道底至跨越孔中心：跨越孔中心至炉顶：下降气流跨越孔中心至炉顶：跨越孔中心至立火道底：斜道至蓄热室顶空间中心：蓄热室顶部空间中心至格子砖顶：t格子砖：篦子砖：小烟道：以上炉内加热系统各部位阻力及浮力归纳如下见表4-9。表炉内加热系统各部位阻力及浮力,Pa部位阻力浮力部位阻力浮力上升气流：下降气流：小烟道立火道篦子砖斜道蓄热室格子砖蓄热室顶部蓄热室顶部空间蓄热室格子砖斜道篦子砖立火道小烟道炉顶小计小计2.3.4加热系统各部分压力计算对于上升气流：P=P-刀P+EAh终初现要保持下降气流看火孔压力为O.OOPa,TP=0.AP=EAP-EAh终初小烟道中心：篦子砖底部：篦子砖顶部

18、：蓄热室顶部空间：立火道底部：跨越孔中心：炉顶：对于下降气流：P=P-(刀P+EAh)终初炉顶：(炉顶看火孔处压力还是按上升气流公式计算)P=P=0.00Pa(注意计算结果必须为土O.OOPa)8看跨越孔中心：立火道底部：蓄热室顶部空间：篦子砖上部：篦子砖下部：小烟道出口：P142.4烟囱高度计算2.4.1废气量计算查表3-7燃烧计算表可知：a=1.35时，lm3干高炉煤气或焦炉煤气所产生的湿废气量a=1.50时，1m3干高炉煤气或焦炉煤气所产生的湿废气量a=1.35时，通过焦侧一对煤气、空气蓄热室的湿废气量Q:通过焦侧一个煤气蓄热室的湿废气量：J炉端的燃烧室的煤气量为中间燃烧室70%,注意用焦炉煤气加热均走空气，煤气是不能预热？a=1.50时，通过焦侧烟道的湿废气量Q:Y通过机侧烟道得湿废气量Q：Y通过总烟道的湿废气量Q:Q=Q+Q=总总YY2.4.2从交换开闭器到烟囱根部的阻力(1)交换开闭器两叉部之一：摩擦损耗废气瓣双叉部之一的45o转弯损耗：90。转弯损耗：扩大损耗汇合损耗：调节翻板损耗：废气连接管摩擦损耗：EAP=AP+P+P+P+P+AP+P1234567烟道连接管：摩擦损耗：135。转弯损耗：进入分烟道90o转弯和扩大的综合阻力，综合阻力系数EAP=AP+P+P123焦侧烟道集流损耗：摩擦损耗：分烟道长度：考虑到分烟道内