焦炉设计计算要点

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

（1）焦炉的生产能力与炉孔数计算

100?G??

365?24?0.95?V???k总炉孔数N=

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； ρ——堆煤密度，t/m3；

K——全焦率，%；

?——考虑到炭化室检修时的减产系数，0.95；

?——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G0=ρ·V t/孔。

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。

（2）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。

（1）机、焦侧气流流量分配比（即耗热比）

Q焦V焦B?? Q机V机L造成机、焦侧流量不同一般有三个主要原因： ①锥度方向引起的装煤量不同.

②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15～20℃

③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1.05～1.06倍，当炭化室锥度为50mm时，气流比：

500?525焦侧气体流量2n???1.06?1.114（注意各人设计炭化室宽度是机侧气体流量500?4752不同，因而必须自己计算。）

（2）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。

m?进煤气蓄热室的废气量煤气经蓄热室预热所需的热量?进空气蓄热室的废气量空气经蓄热室预热所需的热量V煤焦蓄（c煤出t煤出?c煤进t煤进）0.414(1.157?1080?1.352?90)???1.258V空焦蓄(c空出t空出?c空进t空进)0.350(1.428?1080?1.344?90)

式中 V煤焦蓄——焦侧煤气蓄热室煤气流量，m3/s； V空焦蓄——焦侧空气蓄热室空气流量，m3/s；

c煤进、c煤出——为进、出口煤气蓄热室的煤气比热容，KJ/（Kg·℃）； t煤进、t煤出——相应的温度，℃；

c空进、c空出——为进、出口空气蓄热室的空气比热容，KJ/（Kg·℃）； t空进、t空出——相应的温度，℃；

现假设t煤出=t空出=1080℃, t煤进=t空进=90℃。

注意：工学士必须掌握试插法。这从假设t煤出=t空出=1080℃, t煤进=t空进=90℃开始查得：c煤进、c煤出、c空进、c空出，再通过蓄热室热平衡计算出t空进、t空出温度，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煤焦蓄 、V空焦蓄流量也同样由下面公式计算才能知道。

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：

1 Kcal=4.1868 KJ

1mmH2O=9.8Pa≈10.0Pa （1）每个燃烧室所需流量：

燃V干高?①干、湿高炉煤气量：

G?q耗??Q低?35.7?3048?1000?1352m3干煤气/h

20.5?3927式中 G——炭化室单孔装煤量，35.7t/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低——高炉煤气低位发热量为3927KJ/m3； ?——周转时间，设计为20.5小时。

13521352燃V湿高???1413m3湿煤气/h

1?4.36﹪0.9564式中 4.36﹪——煤气饱和温度为30℃时的1m3煤气含水百分量；

燃燃②空气量：V空?V干高?L空?1352?0.8839?1195m3湿空气/h

式中 0.8839——?=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；

燃燃③废气量：V废?V干高?V废?1352?1.78?2407m3废气/h

式中 1.78——?=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，m。 （2）煤气和空气蓄热室流量分配： ①机、焦侧空气蓄热室空气流量：

蓄燃V空?2?V空?2?1195?2390m3湿空气/h

3

②机、焦侧煤气蓄热室煤气流量：

蓄燃V煤?2?V煤（即V湿高燃）?2?1413?2826m3湿煤气/h

式中 ?2为每一个蓄热室空气、煤气流量要相应供给两个燃烧室用

③焦侧空气蓄热室空气流量：

蓄蓄V空焦?V空?n2390?1.1141???0.350m3/sec?20.99m3/min?1259.4m3/hn?13600?(1?1.114)3600 ④焦侧煤气蓄热室煤气流量：

蓄蓄V煤焦?V煤?n2826?1.1141???0.414m3/sec?24.82m3/min?1489.2m3/hn?13600(1?1.114)3600⑤焦侧空气蓄热室废气流量：

n111.11411废燃V空焦?2?V废????2407?2???n?11?m36001?1.1141?1.2583600

?0.312m3/sec?18.72m3/min?1123m3/h

⑥焦侧煤气蓄热室废气流量：

nm11.1141.2581废燃V煤焦?2?V废????2407?2???n?1m?136001.114?11.258?13600?0.393m3/sec?23.56m3/min?1413m3/h

2.2.3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： ①废气带入热量：Q1 ②高炉煤气带入热量：Q2

所以，Q入=Q1+Q2=50199+3020=53219KJ/min。 （2）带出热量Q出： ①废气带出热量：Q1’

②蓄热室封墙辐射和对流损失为总热量的1.5%计：Q2’

蓄③高炉煤气预热后带出热量：Q3’=V煤焦×c×t预

由上热平衡可计算出t预，第一次试插法才算完成。

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。 ①两端的外侧及内侧。

（0.148+4×0.005＋2×0.007＋4×0.015）×2×0.121＋4×0.014×0.025 =0.242×2×0.121＋0.0014=0.06m2 ②两旁 0.369×0.096×2=0.0708 m2

③内部 [0.112×24×0.096＋0.015×(24-8)×0.0963]=0.281 m2

④顶部及底面 [0.369×(0.148-0.014)-12×0.112×0.015]×2=0.0584 m2 149＃格子砖总蓄热面积（12孔）：0.06+0.0708+0.281+0.0584=0.4702m2

150＃格子砖总蓄热面积（9孔）：0.0491+0.0708+0.211+0.0466=0.3775 m2 （2）一块格子砖空隙面积 149＃：（0.104+2×0.007）×0.005×2+0.369×2×0.007+0.112×0.015×12

=0.00118+0.00516+0.0202=0.02654m2

150＃：0.02144 m2 （3）一块格子砖的周界长

149＃：（0.148+0.005×4+0.007×2+0.369）×2+（0.112+0.015）×

24=1.102+3.05=4.152 m

150＃：3.328m

（4）焦侧蓄热室一层格子砖总蓄热面积 ①一层格子砖 ②蓄热室墙

（5）焦侧蓄热室一层格子砖总空隙面积 （6）焦侧蓄热室一层格子砖总周边长 （7） 格子砖的水力直径

d水=4×总空隙面积/总周边长

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 （1）对流传热系数：（下降气流） ①蓄热室上部： ②蓄热室中部： ③蓄热室下部： （2）辐射给热系数 ①蓄热室上部

注意：原公式和图表单位为Kcal/（m2 ·h·℃），因而两种单位均计算，

最后转化为国际单位制KJ/(m2.h.℃）。

②蓄热室中部 ③蓄热室下部

（3）加热期的总转热系数

上上上上部：?加=0.75×(?对+?辐)，KJ/(m2.h.℃） 中中中中部：?加=0.75×(?对+?辐)，KJ/(m2·h· ℃） 下下下下部：?加=0.75×(?对+?辐)，KJ/(m2·h· ℃）

（2）烟道连接管： ①摩擦损耗： ②135o转弯损耗：

③进入分烟道90o转弯和扩大的综合阻力，综合阻力系数 ∑ΔP2=ΔP1 +ΔP2 +ΔP3 （3）焦侧烟道 ①集流损耗：

②摩擦损耗：分烟道长度：

考虑到分烟道内壁粗糙阻力系数增加1.5倍， ③调节翻板损耗：

④90o转弯损耗（进入集合烟道）： ∑ΔP3 =ΔP1 +ΔP2 +ΔP3 +ΔP 4 （4）集合烟道

①摩擦损耗：集合烟道长度 ②汇合损耗：

∑ΔP4=ΔP1 +ΔP2 （5）总烟道

①摩擦损耗：总烟道全长 粗糙烟道λ增加1.5倍， ②两个45o转弯损耗： ③90o转弯损耗：（转弯处有曲率半径）

④进入烟囱90转弯：

⑤调节翻板：关10度，K=0.5

∑ΔP5=ΔP1 +ΔP2 +ΔP3 +ΔP 4+ΔP5

总阻力：∑ΔP=∑ΔP1+∑ΔP2+∑ΔP3+∑ΔP4+∑ΔP5

o

2.4.3从交换开闭器到烟囱底部各点浮力计算

（1）废气开闭器（由小烟道中心到烟道连接管） （2）烟道连接管

（3）连接管底部至焦侧烟道高度中心 （4）分烟道中心至总烟道高度中心 ∑Δh=Δh1+Δh2+Δh3+Δh4

2.4.4 烟囱高度计算

（1）烟囱底部的压力 综合上述计算得：

①小烟道出口中心处的压力 P14

②交换开闭器至烟囱底部的阻力损耗 ∑Δp ③交换开闭器至烟囱底部的浮力∑Δh

烟囱底部压力 （2）烟囱内的损耗： ①摩擦损耗：

设烟囱高度（试插法）。

考虑到节省投资，－般两座焦炉合用一个烟囱。又要考虑到废气出口速度通常在3～5m/s。

烟囱内λ一般为0.04～0.05之间 ②烟囱出口损耗：

（3）烟囱备用吸力为50Pa。 （4）烟囱高度：

烟囱所需全部吸力为：

某地大气最高温度为40℃，为一个大气压力 烟囱高度：

H?Z1?Z2?Z3

T0??gT0?Fg?TkTF考虑到结焦时间的缩短，故烟囱高度可适当取高，当地气压低于一个标准大

气压时，须进行压力校正（怎样校）。

2.5设计中主要问题讨论

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/kxer.html