氧气转炉汽化冷却烟道传热计算

氧气转炉汽化冷却烟道传热计算

氧气汽化冷却烟道传热的计算方法是一项相对较为适用的研究算法，通过对其烟气成分计算和辐射传热计算等计算方法的研究，可以得出其烟气的构成以及焓值等方面的相应计算方法，并可以按照辐射传热计算的崭新标准替代机械部传统标准关于辐射传热计算的制定。使得锅炉辐射室标准获得一个计算方法，确定出整体汽化冷烟道的温度变化规律以及热能回收的效率情况。

标签：氧气；转换；烟道前言

氧气转炉过程中其涉及到冶金系统的烟气余热的有效回收效果，并随着国家工业机械部颁布的烟道式余热锅炉设计导则以及氧气转炉余热锅炉技术条件两个条款规范，开始对其传热计算的方法进行了研究，因而对其进行传热计算的方法探讨具有重要的现实意义。

1 转炉余热烟道的发展研究现状

转炉余热烟道温度场和热应力的计算是一个涉及到传热、功能、力学的整体运作过程。由于影响因素相对较多，因而清晰的获得热应力和变形的分布规律是相对不容易的。烟道作为转炉整个项目大家族中最基础构成单元，在工业生产中一个非常常见的结构单元，其地位及作用往往被轻视，在设计上也过于简单，对其的热应力计算相对不多，大部分时候都是依靠己发生的事故来判断结构有影响的位置，处于被动的事后维修阶段，带来很多实际工作的阻碍。这些阻碍都会使得整体的维护工作处在一个不利的状况中。在随着工程生产的投产运行，其烟道承受烟气压力和整体多因素的负担开始提高，并自身载重、积灰载荷及外部自然条件的作用，产生了难以忽视的问题。通过改进烟道结构进而慢慢由隔板式向密排式开始进行研究，由水冷却向全汽化冷却开始进行。通过对这一过程的整体性的研究主要集中在对烟气的处理回收利用或者是对烟道问题研究、制造方式以及传统的积累经验对结构设计提出改进等方面，但都在涉及烟道的温度场以及热应力的研究过程中存在偏少的状况[2]。

2 烟气成分的计算

烟气的物理特性参数主要包含汽化冷却入口烟温和焓值，以及进入炉气的燃烧产物和进入烟罩时，其烟气中含有的携带热量。其热量的主要包括炉气的物理热，一氧化碳等可燃物通过燃烧所释放出的辐射热量。并在空气带入的热量主要包括从烟罩入口的空气以及汽化器高温段漏入的气体，进而通过对这过程的直观联系，得出漏入空气温度一般可按31%的进入烟罩的热量进行等量的对比分析，并需要对其带入空气中的热量进行排除，这之中是不包含灼热的炉尘和熔池内的金属向罩内的辐射传热产出的，因而需要对比在国内外资料关于烟气在热量中含量关系，以及烟气总能量的 3.8%左右进行对比，并且在烟气中的二氧化碳和水蒸气会发生有效的化学作用关系产生，热分解需要吸热，减少了烟气的焓值。使得在烟气的焓值计算中可以对其进行公式的表示。

I=1.04×（Il+Ir+Ik）-IF

公式中的I为炉其的焓值，Il为炉其的物理热量，Ir为炉其中的可燃物燃烧所释放的热量，Ik为空气中的带入热量值。IF为炉气中的二氧化碳和水的分解过程所产生的热量效果。通过计算炉气的物理热过程分析，其整体性较为复杂，并需要考虑到二氧化碳以及一氧化碳和水蒸气等方面不同的作用影響，其计算公式是一种合成公式，

即

其中公式Ni为可燃物燃烧后的各部分构成气体所占的百分比，Ii为可燃物在燃烧后各构成气体的焓值程度，Ih为可燃物在燃烧后炉尘的焓值大小程度。其在燃烧后的炉尘需要按照严格的焓值计算方法进行推导：

其μy之为烟气中的烟尘浓度大小程度，μl为炉其中的烟尘的浓度大小程度，Cash表示溶尘损失的百分比程度。因而在计算炉气的物理数值中，需要对各构成部分的焓值以及相应的参考资料进行有效的考量，并在炉尘计算中考虑到准确的数据，并对其转炉炉尘的密度进行一定的判定，要取值在0.173KG/Nm3。这种取值是相对于中小型的转炉炉尘密度进行考虑的。其可以取值在0.22KG/Nm3通过这些可以有效对其进行炉尘估算。并可以对炉气中的一氧化碳在燃烧中的放热效果进行判定，其公式为：

其公式中TIk为当地环境温度的变化程度，Csk为湿空气的定压比热程度，其二氧化碳以及水蒸气分解所产生的热量分解，其二氧化碳以及水蒸气的分解程度和相关资料可以通过分解热量的计算公式进行判定。

3 辐射传热计算

大型锅炉标准计算需要对水冷壁管道的传热计算进行严格的算法设计，其需要根据气化冷却烟道的物理特点和结构特点进行辐射热量计算公式，设公式为：

整个公式中，Qi是冷却室受热面积所吸收的热量程度，V1是炉气的总量值，M是水冷壁的物理特点参数值，ad1是水冷壁的当量黑度表示大小，并同时要考虑到水冷壁的热有效系数以及入口计算的烟温和出口计算的烟温程度，使得可以得出对水冷壁的当量黑度计算的参考数值，

其中a可以表示为烟气的黑度，进而通过对烟气黑度计算公式的对照判定，可以得出烟气中各构成部分的黑度判定，并要依靠各构成部分的分组压力值以及辐射层相应的厚度程度，来进行和乘积的有效对比进而开始确定其查询的有效系数曲线值。

在公式中需要考虑的要素包含净烟气黑度以及二氧化碳的黑度关系，同时也需要对水黑度进行考虑，也要对烟尘辐射减弱系数的程度大小进行判定，并要对

烟气的绝对压力值要参考标准大气压的取值进行判定，同时也要考虑到辐射层厚度值。这一公式可以有效的对烟气的黑度进行计算方法的判定。其重视中关于炉口段以及烟罩段的取值要在0.05左右，并且炉口段要在上辐射段取0.01值，其也需要考虑烟尘中的炉尘计算浓度以及烟尘评价温度的百分比，并要计算出尘粒计算的相应直径。其成立的直径也需要根据其空气的过程系数进行有效的确定，并要考虑在不构成参数在相互不同比值下所对应的变化，进而对其水冷壁比较的系数以及水冷壁热有效的系数以及水冷壁特性参数机械一定剂量的参考判定，在对综合试差进行判定可以得出其计算的流程过程结果。

4 结束语

通过按照机械工业部所提出的计算方法进行一定程序的计算设计，并可以通过实例进行有效的计算方法验证，发现其段位辐射传热数据在可知的情况下，其流传热量的对比也相对可以判定，其和机械部标准算法相比较更具有现实意义。

参考文献

[1]赵锦.转炉烟气全干式除尘及余热回收新工艺研究[D].东北大学，2012.

[2]姬立胜.转炉烟气余热的充分回收与合理利用[D].东北大学，2012.

[3]赵志宇.延长转炉汽化冷却烟道使用寿命的措施[J].河北冶金，2014，6：50-51+77.