氧气顶吹转炉余热锅炉模拟分析计算

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1、氧气顶吹转炉余热锅炉模拟分析计算杨丽霞1，王振平2(1．内蒙古科技大学，内蒙古包头014010;2．中冶东方控股有限公司，内蒙古包头014010)摘要:本文将机械工业部公布的热力计算方法与对流传热计算相结合，并重新修整辐射传热，给出新的计算方法，并用于解释工程现象。关键词:氧气顶吹转炉余热锅炉;计算方法中图分类号:TK229文献标识码:ACalculationModelofEvaporationCoolingforOxygenTop－blownConverterYangLixia1，WangZhenping2(1．InnerM

2、ongoliaUniversityofScienceandTechnology，Baotou014010，China;2．SeductiveeastengineeringLtd，Baotou014010，China)Abstract:TheThermodynamiccalculationmethodandheatconventioncalculationwillbecombined，red-iationheatwillbecorrected，andanewcalculationwillbegiventoexplainengin

3、eeringphenomena．Keywords:oxygentop－blownconverterexhaust－heatboiler;calculationmethod1热力计算目的大中型氧气转炉余热锅炉主要由活动烟罩、2转炉烟气的组成转炉中主要含CO，其次是CO2，N2及微量的炉口段烟道、各段烟道组成，还包括锅筒、引出管、下降管等。而通过大中型氧气转炉余热锅炉的相关计算，我们主要需要直接得到的结果有以下几项:各段烟道的炉气出口温度、各段烟道的热回收量、烟气流速。各段烟道的炉气出口温度是一个非常重要的安全生产指标，因为当炉气

4、温度低于610℃［1］时，需要对烟道进行防爆处理。各段烟道的热回收量的总和关系到余热锅炉的工作效率与蒸汽产出，主要用于衡量余热锅炉的经济价值。H2和O2，而炉气中还会包含少量的水蒸气。一般认为，大型转炉CO含量可取90%，CO2含量可取10%，中型转炉CO含量可取86%，CO2含量可取［2］10%，N2含量可取4%。炉气中的成分在很大程度上与空气过剩系数有关，空气过剩系数主要表明了不再燃烧的空气比例。除了以上的气体外，炉气中还会还有烟尘，炉气中的烟尘直径与空气过剩系数有关，当空气过剩系数不大于0．15时，则烟尘直径一般取5．5

5、微米，而当空气过剩系收稿日期:2011－05－26作者简介:杨丽霞(1986－)，女，2009年7月毕业于内蒙古科技大学，现就读于内蒙古科技大学攻读硕士学位。第4期杨丽霞，等:氧气顶吹转炉余热锅炉模拟分析计算·11·数大于0．15小于0．75时，则烟尘直径一般取3微米，当空气过剩系数大于0．75时，一般认为烟尘直径为1微米［2］。其中，炉气量是描述炉气的最基本的参数［2］:Vl=1866×u×G×60/(CO+CO2)Vl—炉气量，Nm3/h;G—最大铁水装入量，t;u—平均脱碳速度，%/min;CO2、CO—炉气中CO和CO

6、2的容积百分数，%;3典型结构计算3．1计算模型的确定氧气顶吹转炉余热锅炉系统一般采用全段自然循环汽化冷却、水冷却以及根据转炉烟道不同段的不同特点分别采用强制循环汽化冷却和自然循环汽化冷却相结合即复合冷却三种方式。复合冷却方式具有既能回收蒸汽，又安全可靠、使用寿命长等优点;不足之处是系统及操作复杂。结合生产实际，复合冷却方式是应用较广泛的一种形式。计算模型主要参考复合冷却方式来确定。转炉烟道简化为活动烟罩、炉口段、固定Ⅰ段、固定Ⅱ段、固定Ⅲ段。固定段的计算烟道段数目不一定划分为三段，主要根据联箱的布置来划分。以下计算模型为较普

7、遍的一种。模型图如图1所示。图1计算模型图3．3传热面积计算根据以上传热类型的分析，可以将传热面积进行分类。对应于辐射传热的传热面积，我们称之为辐射围挡面积，其与几何内表面积基本相同。但是对流传热面积则与辐射围挡面积及水冷壁有关。辐射围挡面积与对流传热面积的计算方法参考表1和表2，与辐射围挡面积与对流传热面积相关的特征参数计算方法参考表3和表4。表1辐射围挡面积计算方法3．2传热类型氧气顶吹转炉余热锅炉烟道传热类型主要分辐射围挡面积Fwd(m2)区段为辐射传热和对流传热。其中辐射传热与辐射围挡面积、入口烟温、汽化器当量黑度及相

8、关的一系列特性等参数有关，而对流传热与温压、对流传热系数和对流传热面积等一系列参数有关。辐射传热与对流传热又与气体本身的特性和其流经的路径的几何特征有关，但是对于对流传热来讲，其必须存在与炉气形成对流的冷场存在，才会考虑对流传热［2－4］。3．142×(d1+d2)×L1烟道