转炉汽化冷却烟道余热分析
第３３卷 第２期 河北理工大学学报（自然科学版） Ｖｏ１．３３ Ｎｏ．２
２０１ １年５月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｔｅｂｅｉ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｌｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｍａｙ．２０１ １
文章编号：１６７４—０２６２（２０１１）０２—００８８—０５
转炉汽化冷却烟道余热分析
张爱虎
（－『司北联合大学冶金与能源学院，词北唐山０６３００９）
关键词：汽化冷却烟道；温度场；压力场；模拟 摘要：通过对转炉烟道的数值模拟，建立了转炉汽化冷却烟道模型，通过对烟道的温度场模 拟、压力场模拟以优化转炉汽化冷却烟道，降低单位能耗。对改善转炉冶炼的成本、减轻环境
污染和优化工艺结构具有重要意义。
中图分类号：ＴＫ１１＋５ 文献标志码：Ａ
０ 引 言
近年来，我国钢铁工业取得了令人瞩目的快速发展，中国钢铁工业通过２Ｏ世纪后５Ｏ年，特别是最后２０
年间的发展，目前已成为世界钢铁第一生产大国。２００５年中国钢产量达到３４ ９００万ｔ，超过了产钢量占世 界第２、３、４位国家的总和 。钢铁工业作为资源、能源密集型行业，是耗能大户，其耗能量占全国能耗量的
１６ 左右，但吨钢可比能耗比先进国家高２Ｏ 左右。能源问题日益成为我国钢铁工业健康可持续发展的主 要制约瓶颈之一印］。
１ 系统参数
河北某轧厂４座５５ ｔ转炉，日产钢量为１１ ０００ ｔ左右，汽化冷却系统为自然循环系统。２００８年对轧厂 的汽化冷却系统和烟气除尘系统进行了系统改造，回收蒸汽量和蒸汽压力有了很大进步。轧厂吹炼时汽包 补水量５７．６ ｔ／ｈ（调查数据），可产生蒸汽４６．１ ｔ／ｈ左右（按流量计算），保守估计可用于发电的蒸汽量至少 可达到３５ ｔ／ｈ，压力可达到１．６ ＭＰａ，为转炉余热发电奠定了良好的基础。调查期间由于蒸汽并人低压蒸汽
管网，因此压力较低，蓄热器出口压力只有０．４４ ＭＰａ，吨钢回收蒸汽量１００．５８ ｋｇ／ｔ钢。
２ 烟气组成及流量
烟道中烟气的组成：该转炉烟道中的烟气成分主要是ｃＯ和ＣＯ。，根据对烟气热值的测定，可估计ＣＯ
和Ｃ０。的体积分数均为５Ｏ 。
烟道中烟气的基本热力学参数：
与计算相关的热力学参数主要有烟气的密度、比热容、热导率、分子动力粘度等。这些参数都可以表示 成温度的函数，其形式为：
ｆ－／、 一Ａｌ＋Ａ２丁＋Ａ ＋…＋Ａ ｌ （１） ＣＯ和ＣＯ 的热力数据，加权平均后经多项式拟合得到』Ｄ，Ｃ ， ， 与温度的关系
根据实际测量结果，烟气进口温度ｔ 一１６００￣Ｃ，出口温度ｔ口一８５０℃；给水温度ｆ ＝＝＝２５℃，产生的饱和蒸汽
平均温度 一Ｉ６０℃；通过观察汽包水位变化计算可得一个吹炼周期（约３０ ｍｉｎ）内产生蒸汽量ｑⅢ：８．５ ｔ。 通过蒸汽侧计算总换热量为：
收稿日期：２（）ｌ（】一（
）９—２７ 第２期 张爱虎：转炉汽化冷却烟道余热分析 ８９
一
查表可得，ｔ ＝２５￣Ｃ，ｈ 一１０４．７６６ｋＪ／ｋｇ￣ 。一ｌ６０￣Ｃ，ｈ。＝２７５６．７２６ｋＪ／ｋｇ
代入上式计算，
取烟气平均温度 Ｑ 一 一 型一１２５２３．１４ ｋｗ Ｗ一————— 丽 ——一一 ・Ｋ
计算得Ｃ ＝＝＝１２１４．６（Ｊ／ｋｇ・ｋ） 根据热量平衡得出烟气流量为： ｆ 一 ≠一１２２５℃
‰一 一ｌ３．７４７（ｋｇ／ｓ） ｑ 一 ＿ 一 。 ｇ （２）
（３）
（４）
（５）
３ 计算模型
在主流区采用ｘ－－ｓ／ＲＮＧ模型，近壁面区域采用二层非平衡的壁面函数模型。
ｘ－－ｓ／ＲＮＧ模型：Ｋ－－ｓ／ＲＮＧ模型是从暂态Ｎ—Ｓ方程中推出的，使用了一种叫“ｒｅｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ ｇｒｏｕｐ”
的数学方法。
ｘ－－ｅ／ＲＮＧ模型的方程：
（ ）＋杀（ “ ）一亳（ 豢）＋ ＋ 一 —ｙＭ＋ｓ （６）
ｃ 十未ｃ 一亳ｃ 亳 ＋ｃ・ ｃＧ＋ｃ。 一 Ｐ ～Ｒ＋ｓ （７）
Ｇ 是由层流速度梯度而产生的湍流动能；Ｇ 是由浮力而产生的湍流动能；ｙ 是由于在可压缩湍流中，过
渡扩散产生的波动．ｆ１，ｃ。，ｃ 是常量；“ 和“ 是 方程和 方程的湍流Ｐｒａｎｄｔｌ数；Ｓ 和Ｓ 是用户定义的。
非平衡的壁面函数模型：该模型将壁面附近的区域分为粘性底层区和旺盛湍流区分别计算，并最终加以
耦合，其结果将比普通的壁面函数模拟出的结果更符合实际。
由于转炉烟道内的烟气温度相当高（进口达到１６００℃），所以气体辐射的影响相当大。为此采用离散传 播模型（ＤＴ）。该模型将整个烟道分成多个辐射面和辐射体，在每一个辐射体内假定气体具有灰体性质。气
体的辐射黑度和辐射吸收率有以下关系：
式中：
ｓ一烟气的黑度；
ａ一烟气的辐射吸收率，ｌ／ｍ；
辐射层平均厚度，ｒｌｌ。
本计算中主要考虑三原子气体Ｃ（）。的辐射，其关于温度的多项式为：
ｒ一０．０４２ ８９＋３．２４９ ３８ｅ一４．』’一１．４２９ ６５ｅ一７ ｒ』 （２７３ ，』、＜ｌｌ７３Ｋ） １ ０．２ｌ２ ９７—５．５４５ ０２ｅ一５ ｌ、一３．７２３ ０９ｅ一０９了 （１ １７３ ｌ’＜ ２５Ｏ０Ｋ） （８）
（９） ９Ｏ 河北理工大学学报（自然科学版） 第３３卷
４ 烟道基本结构
第＿龄 落蟓■
（正视图） （左视图） 图１转炉汽化冷却烟道
（正视图） （左视图） 图２ 简化图
５ 边界条件
（１）进口条件：
进口烟气质量流量：ｌ３．７－ ７（ｋｇ，ｉ＇ｓ），炯气温度：ｌ ８７３ Ｋ；
进口湍流强度：ｌ０ ，水力直径取各丁：况下烟道直径； 进口面发射率：０ （２）出［］条件 筇五段
÷１ 第２期 张爱虎：转炉汽化冷却烟道余热分析 ９ｌ
相对压力：０ＭＰａ； 回流温度：３００ Ｋ 出口湍流强度：ｌ０ ，水力直径取各工况下烟道直径；
出口面发射率：０ （３）壁面条件
材料表面粗糙度：０．４５ ｍｍ；
壁面温度：４５０ Ｋ（比饱和水蒸气的温度略高）； 对流换热系数：７０Ｗ／（ｍ ・ｋ）； 壁面发射率：０．９。
６ 计算模型及网格划分
运用Ｇａｍｂｉｔ软件作出烟道的简化图并进行网格划分：采用六面体ｃｏｏｐｅｒ划法对模型进行网格划分，计
算网格数为６２４ ６２４。边界类型：进口～ｉｎｌｅｔ／ｍａｓｓ—ｆ１ｏｗ—ｉｎｌｅｔ；出口一ｏｕｔｌｅｔ／ｐｒｅｓｓｕｒｅ—Ｏｕｔｌｅｔ。 温度场：
¨４ｔ・ｃ， ＿ 尝 暑 尊：
乙 １ ・０３ ＿一¨｛ ．３ ｌ ｔｌｈｎ
… … … ｌ
正视图 左视图 图３温度场 结果分析：从图中可看出，烟道出口处温度约为ｌ１３８ Ｋ，与实际测得结果８５０℃较好吻合
压力场：
‘ ’。 。 ．．． １ ・Ｉｌ２
强：－ 篆 强
Ｉ ＿＾ ¨＿ ｆ ｝ｆ。 ｔ ＋ｌ ｉ ｒ“洲 ｌ １ ‘ １ ｛Ｉ：－１ ｛Ｉ
Ｊ Ｊ： ｌ纠 左视
图４ 压向场 ９２ 河北理工大学学报（自然科学版） 第３３卷
结果分析：从图中可以看出，烟道大部分处于微正压状态，在弯头部分外侧压强较大而弯头内侧处于微 负压，这是由于烟气在流经弯管时受到弯管的约束而迫使其在弯管内作类似的圆周运动产生离心力，从而使
管外侧速度降低压力增大，管内侧速度增大压力减小。
７ 结 论
烟道出口处温度约为ｌ１３８ Ｋ，与实际测得结果８５０℃较好吻合。 烟道大部分处于微正压状态，在弯头部分外侧压强较大而弯头内侧处于微负压，这是由于烟气在流经弯 管时受到弯管的约束而迫使其在弯管内作类似的圆周运动产生离心力，从而使管外侧速度降低压力增大，管 内侧速度增大压力减小。
此次对转炉汽化冷却烟道的模拟对转炉烟气的回收利用的研究有很好的指导意义。 模型的求解现在虽有一定的成果，但是否与实际生产相符合，还需收集一定的现场数据，比如管道的厚 度、烟道出口的波动状况以及除尘类型等有关数据。利用这些数据来进一步验证本模型也是本研究方法的 重要内容之一。目前求得结果已与大量的文献中结果和其中实际生产数据进行了对比和验证，结果均表明
了结论的可靠性。
参考文献：
［１］萧泽强，朱苗勇．冶金过程数值模拟分析技术的应用Ｉ－Ｍ３．北京：冶金工业ｔｈ＇版社，２００６：１０． ［２］李洪福．炼钢转炉烟气余热回收利用研究ＣＤ３．济南：山东大学，２００６． ［３］ 冯聚合．炼钢设计原理ｒＭ］．北京：化学工、Ｉ 出版社，２００５，８．
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｈｅａｔ ｏｆ Ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｌｕｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
ＺＨＡＮＧ Ａｉ—ｈｕ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ，Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｔｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｎｇｓｈａｎ Ｈｅｂｅｉ ０６３００９，Ｃｈｉｎａ）
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｌｕｅ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ；ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｆｉｅｌｄ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｆｌｕｅ，ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ
ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌｕｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｔＯ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｌｕｅ，ｒｅｄｕｅ— ｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｉｔ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔＯ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｏｆ ＢＯＦ，ｒｅｄｕｃｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅ
ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．
转炉汽化烟道末段漏水原因分析及改进措施
116管理及其他M
anagement and other
转炉汽化烟道末段漏水原因分析及改进措施
宋君瑞
（河钢乐亭钢铁有限公司，河北 唐山 063011）
摘 要：从水质、管道材质、烟道结构及循环方式等方面进行分析，找出转炉汽化系统末段烟道漏水的原因，并针对问题给出
相应的参考方案，以提高末端烟道的使用寿命，保证生产稳定运行。
关键词：转炉；末段烟道；漏水；使用寿命
中图分类号：TF341.1
文献标识码：A
文章编号：11-5004（2021）20-0116-2
收稿日期：2021-10
作者简介：宋君瑞，男，生于1989年，山东德州人，工程师，硕士，研究方向：
冶金机械。在整个炼钢工艺中，转炉汽化系统主要通过将烟道内冷却
软水变为水蒸汽，以达到吸收烟气热量及降低烟气温度的目的，
并通过蓄热器稳压后外送蒸汽发电机组进行发电。同时，作为转
炉炼钢工艺的一部分，汽化烟道疏导吹炼时产生的烟气进入除
尘系统，直接参与炼钢生产[1]
，在冶金生产中占有十分重要的地
位。
以唐钢二钢轧厂65t转炉为例，汽化烟道共分五段，按烟气
流向依次为：活动烟罩、Ⅰ段烟道（炉口段）、Ⅱ段烟道、Ⅲ段烟
道和末段烟道，结构示意图见图1。活动烟罩采用强制循环冷却，
其余各段采用自然循环冷却。在生产后期，转炉末段烟道频繁出
现漏点，引发漏水事故。烟道漏水会产生以下影响：
（1）烟道内漏水会产生大量蒸汽，导致烟道内过风量增大，
易造成烟气外溢，引发环保事故。
（2）漏水处理不及时，炉坑内出现积水时，熔融金属遇水会
引发爆炸，造成重大安全事故。
（3）造成软水资源浪费。
（4）影响煤气收得率。
（5）影响烟气余热回收率。
图1 烟道结构示意图
1-活动烟罩；2-Ⅰ段烟道（炉口段）；3-Ⅱ段烟道；4-Ⅲ段烟道；5-末段烟道
1 漏水原因分析
考虑到生产节奏紧张，当末段烟道出现漏水时，为了尽可能
减少对正常生产运行的影响，只能进行临时焊补，不仅耗费大量
人力物力，而且极易发生复漏，无法从根本上解决漏水问题。为
余热锅炉试压、煮炉方案
1概况
1.1 工程概况
新钢300万吨、年技改工程炼钢区转炉余热锅炉，采用转炉炼钢 吹炼时生成的烟气余热对炉水加热来产生蒸汽，并在烟气派往大气前 除尘。
该余热锅炉系统由汽包、转炉汽化冷却烟道及其连接的上升下降 循环管组成。转炉汽化冷却烟道活动裙罩、炉口固定段烟道、横移烟 道、斜烟道及尾部烟道组成。活动烟罩采用低压强制循环方式；炉口 段、可移动段、尾段采用高压强制循环方式；固定段采用自然循环方 式。烟道壁由对流管束及连接板组成，烟气在负压下一次性通过该对 流受热面后，由出口烟道引出。
汽包内的水通过其下降管分配到各段烟道，在各对流管束中生成 的汽水混合物通过上升管送入汽包，将设于汽包内的汽水分离器中分 离出蒸汽送往蓄热站。
转炉余热锅炉炉体的主要技术参数
序
号 项目名称 单位 数量 备注 回收期 半燃期
1 余热锅炉入口炉气量 m3/h （标） 140000
2 余热锅炉入口炉气温度 ℃ 1200〜1400 1400~1650
3 余热锅炉出口烟气温度 ℃ 800 980
4 CO燃气系统 % 10 30
5 高压循环汽包最高工作压
力 MPa 3.2
6
一炉钢产汽量 T ~20.7
7 一吨钢产汽量 Kg/t.p ~90
8 瞬时最大产汽量 t/h ~135
9 车间平均产汽量 t/h 65.4
转炉余热锅炉汽化冷却低压、中压、自然循环管道特性
序
号 图纸编号 管道名称 区段 工作压 力（Mpa） 设计压 力（Mpa） 试验压 力（Mpa）
1 YG106.13RL0503 转炉余热锅炉汽化
冷却低压循环管道 低压循环泵入口管 0.37 0.91 1.45
低压循环泵出口管 1.13 1.31 2.09
2 YG106.13RL0504 转炉余热锅炉汽化
冷却中压、自然循 高压循环泵入口管 3.43 3.78 6.9
高压循环泵出口管 4.2 4.6 8.33
1.2 工程特点
转炉余热锅炉常见故障及预防措施
第３１卷第２期 ２ ０ １ １年６月 黑龙江冶金
Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｖｏ１．３ｌ Ｎｏ．２ Ｊｕｎｅ ２ ０ １ １
转炉余热锅炉常见故障及预防措施
鞠秋奎，李勇
（抚顺新钢铁有限责任公司。抚顺１ １３００１）
摘要：抚顺新钢铁有限责任公司有４０ｔ转炉２座，３０ｔ转炉３座，１９８９年陆续投产以来，在实际运行中出现过 各种不同的故障，根据多年来的实际运行经验，结合转炉余热锅炉的结构及工作原理，分析了转炉余热锅炉的 故障原因，从运行和参数优化方面提出了预防措施。 关键词：转炉；汽化锅炉；故障及分析；预防措施
Ｃｏｍｍｏｎ ｆａｉｌｕｒｅｓ ａｎｄ ｖａｐｏｒｉｚｅｄ ｂｏｉｌｅｒ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ
Ｊｕ Ｑｉｕｋｕｉ，Ｌｉ Ｙｏｎｇ （Ｆｕｓｈｕｎ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｆｕｓｈｕｎ １ １３００１ Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｕｓｈｕｎ Ｎｅｗ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ｈａｓ ４０ ｔｏｎｓ ｏｆ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ２，ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ３ ３０ ｔｏｎｓ，ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｐｕｔ
ｉｎｔｏ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｉｎｃｅ １ ９８９，ａｐｐｅａｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｆａｉｌｕｒｅｓ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｙｅａｒｓ
ｏｆ ａｃｔｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｃｏｎｖｅ￣ｅｒ ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｉｌｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ
ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｃａｕｓｅｓ ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｉｌｅｒ ｆａｉｌｕｒｅ，ｆｒｏｍ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚａ—
ｔｉｏｎ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ．
转炉汽化冷却烟道泄漏故障分析
精密成形工程 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＥＴＳＨＡＰＥ ＦＯＲＭＩＮＧ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ 第５卷第２期 ２０１３年３月
转炉汽化冷却烟道泄漏故障分析
邱星武 ，刘春阁
（四川建筑职业技术学院ａ．材料工程系；ｂ．交通与市政工程系，四川德阳６１８０００）
摘要：针对转炉炼钢厂汽化冷却烟道的漏水故障，对系统泄漏点进行了长期检测，结果表明，汽化烟道 在转炉冶炼过程中出现受热管管壁撕裂现象．产生渗漏。活动烟罩和固定烟道不同程度地存在腐蚀疲劳现
象。对转炉汽化冷却烟道进行了改造，改造后运行良好。
关键词：转炉烟道；泄漏；腐蚀疲劳
ＤｏＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－６４５７．２０１３．０２．０２０ 中图分类号：ＴＧ１７４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４．６４５７（２０１３）０２－００８２－０３
Ｔｈｅ Ｌｅａｋａｇｅ Ｆａｉｌｕｒｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｆｌｕｅ
ＱＩＵ Ｘｉｎｇ—ＷＵ，ＬＩＵ Ｃｈｕｎ—ｇｅ
（Ｓｉｃｈｕａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｅｙａｎｇ ６１８０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｌｅａｋｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｏｆ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｓｔｅｅｌ ｍａｋｉｎｇ ｐｌａｎｔ ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｌｕｅ，ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ ｔｅｓｔ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｌｅａｋ ｐｏｉｎｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｗａｌｌ ｔｅａｒ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｏｆ ｖａｐｏｒｉｚｉｎｇ ｆｌｕｅ ｈｅａｔｅｄ ｔｕｂｅ ｉｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｓｍｅｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈａｎ ｌｅａｋａｇｅ ａｐｐｅａｒｓ．Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｆａｔｉｇｕｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｏｖａｂｌｅ ｓｍｏｋｅ ｃｏｖｅｒ ａｎｄ ｆｉｘｉｎｇ ｆｌｕｅ．Ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｖａ— ｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｌｕｅ ｉｓ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｎｄ ｉｓ ｉｎ ｇｏｏｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｏｒｄｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｆｌｕｅ；ｌｅａｋａｇｅ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｆａｔｉｇｕｅ
氧气顶吹转炉余热锅炉模拟分析计算
第５期 ２０１１年９月 锅炉制造 ＢＯＩＬＥＲ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ Ｎｏ．５ Ｓｅｐ．２０１１
文章编号：ＣＮ２３—１２４９（２０１ １）０５—００１０—０６
氧气顶吹转炉余热锅炉
模拟分析计算
杨丽霞 ，王振平
（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：Ａ
Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ Ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｏｒ
Ｏｘｙｇｅｎ Ｔｏｐ——ｂｌｏｗｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
Ｙａｎｇ Ｌｉｘｉａ ，Ｗａｎｇ Ｚｈｅｎｐｉｎｇ
（１．Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ ０１４０１０，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｅｄｕｃｔｉｖｅ ｅａｓｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌｔｄ，Ｂａｏｔｏｕ ０１４０１０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｈｅａｔ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｌｌ ｂｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ，ｒｅｄ—
ｉａｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｗｉｌｌ ｂｅ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ，ａｎｄ ａ ｎｅｗ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｌｌ ｂｅ ｇｉｖｅｎ ｔｏ ｅｘｐｌａｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｘｙｇｅｎ ｔｏｐ—ｂｌｏｗｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｅｘｈａｕｓｔ—ｈｅａｔ ｂｏｉｌｅｒ；ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
１ 热力计算目的 ２ 转炉烟气的组成
大中型氧气转炉余热锅炉主要由活动烟罩、 炉口段烟道、各段烟道组成，还包括锅筒、引出管、
余热利用分析报告
工业余热利用调研报告
2013/9/26
同方川崎节能设备有限公司
目录
1.工业余热可回收率高，政策支持余热利用 ............................................................ 2
1.1 工业余热可回收利用率达 60%，节能潜力大 ............................................. 2
1.2 国家政策大力支持余热回收利用 ................................................................. 3
1.3 余热利用两大主要途径 ................................................................................. 6
1.3.1 工业余热利用主要形式：余热锅炉发电 ...................................................................... 6
1.3.2 低温余热利用首选设备：溴冷机和热泵 ...................................................................... 7
2.余热利用设备市场容量大，步入黄金发展期 ........................................................ 9
2.1 余热锅炉应用领域广，未来五年市场规模将达 680 亿元 ........................ 9
2.1.1 钢铁行业：烧结余热发电将大面积推广 .................................................................... 11
钢铁厂的汽化冷却及汽化冷却装置设计
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钢铁厂的汽化冷却及汽化冷却装置设计
一、概述
冶金生产中，冶炼或加热设备处于1200℃高温以上，其设备构件需要冷却才能正常生产。汽化冷却是采用软化水以汽化的方式冷却冶金设备并吸收热量从而产生蒸汽的装置，在原理上汽化冷却装置可视为一种特定锅炉。采用汽化冷却取替工业水冷却冶金炉的冷却构件或高温烟气，不仅取得良好的冷却效果，而且大量回收二次能源。汽化冷却不仅作为一种冷却系统，更是作为一种余热利用装置在冶金工厂广泛采用。
二、汽化冷却装置的原理
（一）冷却换热原理
汽化冷却利用水转变成蒸汽时吸收热量冷却构件。以工作压力为0.5 Mpa（表压）的汽化冷却系统为例，1kg饱和水受热转变成蒸汽时吸热2089.2GJ，如果给水温度是20℃，把水加热到沸点（158℃），1kg水吸收热量577.8GJ，这两部分热量加在一起，则1kg20℃的水在0.5Mpa（表压）下的汽化冷却系统转变为1kg饱和蒸汽，吸热量为2667GJ。如采用水冷却系统，则1kg水仅能带走83.74GJ左右的热量。达到同样的冷却效果时，汽化冷却用水量仅为水冷却的三十分之一。
（二）水循环原理 2 / 9
汽化冷却装置的循环方式有自然循环和强制循环两种方式。
1．自然循环。自然循环是依靠工质（水和汽水混合物）的容重差形成水循环。自然循环系统由汽包、下降管、冶金炉受热管和上升管组成循环系统。汽包中的水沿不受热的下降管下行到联箱中，由此引入冶金炉受热管加热，水成为汽水混合物，沿上升管回到汽包中去。水的容重γ（kg/m3）及汽水混合物的容重γ′，（kg/m3）之差，乘以液柱高度H，即称做循环管路的流动压头Pz，就是自然循环的动力。靠此动力来克服循环回路的总阻力损失ΣΔP其数学表达式为：
Pz=H(γ-γ′，) =ΣΔP（Pa）
2．强制循环。强制循环的动力是由循环水泵产生，它迫使工质产生从汽包、下降管、循环泵、冶金炉受热管、上升管回至汽包的水循环。
关于火电机组余热综合利用分析
关于火电机组余热综合利用分析
火电机组余热综合利用是指利用火电机组发电过程中产生的余热，通过合理的技术手段进行回收与利用，以实现能源资源的高效利用、节能减排和环境保护的目的。火电机组作为我国主要的电力来源之一，其余热资源的综合利用具有重要的意义和巨大的发展潜力。
一、火电机组余热资源的来源及性质
火电机组在燃烧煤、燃油或者天然气等能源进行发电的过程中，会产生大量的余热，这些余热主要来源于以下几个方面：
1. 烟气余热：燃烧燃料产生的热量在锅炉中转化为水蒸汽，然后进入汽轮机进行膨胀驱动发电机发电，而燃料的热量并不全部被转化为电能，部分热能则以烟气的形式排放至大气中。
2. 排烟余热：火电机组在工作时需要进行冷却排烟，这一过程中也会产生大量的余热。
3. 冷却余热：在发电机运行时，需要对部分部件进行冷却，冷却产生的余热也是不容小觑的。
火电机组余热资源的性质主要表现在以下几个方面：
1. 温度高：火电机组发电过程中产生的余热温度一般在300℃以上，甚至有的可达500℃以上，属于高温余热。
2. 量大：根据统计数据，火电机组发电过程中产生的余热能占到燃料热值的30%~50%。
3. 稳定性强：火电机组的发电过程一直在运行状态，所产生的余热是稳定且持续产生的。
二、火电机组余热综合利用的方式
1. 热电联产：热电联产是指将火电机组产生的余热利用于供暖或制冷，实现热能与电能的联合生产。余热供暖可满足城市居民供暖需求，而余热制冷则可用于制冷空调。
2. 余热发电：通过余热发电技术，将火电机组产生的余热转化为电能，进一步提高发电效率。
3. 废热利用：将火电机组产生的余热利用于工业生产过程中的废热利用，以满足工业生产过程中的热能需求。 4. 废气利用：通过余热锅炉、余热吸收式制冷和余热蒸汽驱动制冷等技术手段，将火电机组产生的排放气体中的余热进行回收与利用，以提高能源利用效率。
汽化冷却烟道的制作工艺
汽化冷却烟道的制作工艺
汽化冷却烟道（余热锅炉）的原理
烟气通过汽化冷却烟道，因受热面温度较低，高温烟气将自身的热能传给受热面而被冷却。受热面蒸发管中的水，加吸收了烟气的热能而部份被蒸发，并在管内形成汽水混合物。
一、汽化冷却烟道的优点
1、采用汽冷，不但可以达到冷却烟气的目的，同时又可以生产蒸汽回收大量热能，供工厂的生产和生活使用。也是贯彻“治理三废，综合利用”这一政策的部分措施。使用汽化冷却可以降低炼钢成本。
2、汽冷 设备比工业水开式冷却设备寿命长，检修工作量小，能提高车间炼钢生产能力。
3、汽冷比工业水开式冷却省水，省电，综合投资少，返本快。目前国内大多采用的是汽化冷却烟道。
二、汽化冷却烟道的组成
汽化冷却烟道是冷却烟气和产生蒸汽的部件，同时也是烟气输送的通道。因此，它包括下列部件。
1、活动烟罩——通常为管子隔板式结构，现在也有垒管式。因它需要自由垂直升降，往往自成循环回路，在管路连接上采用活动接头管或金属软管。活动烟罩和炉口段之间，通常采用水封连接，以达到密封的目的。
2、炉口段烟道——单独设置此段的目的则为了检修更换方便。因在此段开孔集中受热面表面 热强度最大央运行过程中，尚有撞碰和磨损，相对比较薄弱。为了开了孔方便，采用管子隔板式或密排管式结构，（目前采用密排管式结构较多，因其冷却效果远远好与隔板式结构）。
3、中间段烟道——此段受热比活动烟道和炉口段烟道低很多。采用管子隔
板式或密排管式结构，目前各大钢厂为了减少成本多采用隔板式结构，效果也是很好的。
4、末段烟道——这段的设置，对于辐射型汽化器主要是为了与除尘设备连接的需要，省去耐热衬里弯头。本段也是纯粹为也自然循环。
5、氧枪口冷却装置——这部分有气有汽冷的，也有水冷的。目前多数为水泠。用户用的效果很好。本水套结构形式有双层套筒结构、双层管排管式结构、钢管与隔板上下联箱式、蛇形密排组成水冷壁与上下联箱式。
6、加料口冷却装置——结构形式与氧枪口冷却相仿，加其热负荷更小，还有一个物料磨损问题。由于更换频繁，除特殊情况外本人建议全采用水冷，这样可以增加冷却装置的使用寿命，降低成本。
转炉余热蒸汽电站热力系统设计与应用
转炉余热蒸汽电站热力系统设计与应用 科学技术
周宏伟黄刚毅 （武汉都市环保工程技术股份有限公司，湖北武汉４３００００） 摘要：钢铁厂转炉生产产生的高温尾部烟气，尾部烟道一般采用余热锅炉进行保温和吸热，吸热产生的饱和蒸汽一般对空排放或回收至热用 户，本文引用实例介绍了建设余热汽轮发电站方式综合利用转炉余热蒸汽，为钢铁厂的余热利用提供了一条可行的途径。 关键字：热力系统；设计；应用
１概述 某钢铁厂现有６Ｏｔ转炉４座和１２０ｔ转炉４座，转炉在生产过程中其汽 化冷却装置产生大量的低压饱和蒸汽，由于转炉容量和建设初期的 设计冷却方式的限制，４×１２Ｏｔ转炉产生低压饱和蒸汽产量为～６０ｔ／ｈ， 压力０．８～１．ＯＭＰａ；４×６０ｔ转炉产生低压饱和蒸汽产量为～３０ｆｉｂ，压力 一０．５ＭＰａ；采暖用户冬季用量一３０ｔ／ｈ（Ｏ．５ＭＰａ），其余蒸汽全部对空排 放。为了减少对外蒸汽排放，节约能源，经过初步计算，钢铁厂确定 按全部９０ｔ／ｈ转炉低压饱和蒸汽汽轮发电组建设余热利用电站，项目于 ２００７年６月开始进行设计及设备采购，２００７年９月开工建设，２００８年６ 月投入运行，经过一年的连续稳定运行，平均发电量１１ ５Ｍｗ（夏季）、 ８ＭＷ（冬季），取得了巨大的经济效益。 武汉都市环保工程技术股份有限公司于２００５年完成江苏兴澄特钢 同类型的发电站的设计的基础上（２００６年投产），全面论证了钢厂转 炉余热的发电潜力，针对钢厂转炉余热系统进行优化，形成完整的低 压饱和蒸汽发电热力系统设计及应用流程，为同类型的节能技术的实 践提供了—个优良的范例。 ２转妒蒸汽发生系统 ２．１主蒸汽（高压饱和蒸汽） 高压饱和蒸汽（压力０．８～１．ＯＭＰａ）由４×１２Ｏ啭炉生产，系统由净 化水装置、贮水罐、除氧系统、锅炉、蓄热器和减压阀组成，锅炉出 口连接成母管接入蓄热器，蓄热器出口蒸汽进入电站主蒸汽管道；蓄 热器出口旁通设置减压阀，蒸汽减压至．，０．５ＭＰａ进入全厂供热系统母 管。 ２．２补汽系统（低压饱和蒸汽） 详见热力系统图１：