蓄热器容积计算分析
88一qf,61>.包钢科技1996年第4期 蓄热器容积计算分析 尚松林黄荣生1lF3牛f.f
摘娶热器化蝈道的成部份.能的措.算基汽化热算
炼工岂通挝对单位蓄热能力g及蓄热能力GX的计算结果,求出蓄热器的窖积V. 关键词单位蓄热能汽包蓄热艟蝗,瞎, 1蓄热器的作用
1994年炼钢厂对转炉进行了扩容改造, 将原有的50吨转炉扩容到80吨,并作了相 应的配套改造
转炉吹炼时产生大量的高温烟气,经活 动烟罩和三段汽化烟道.与_汽化器内的水进 行热交换,部分蒸发产生汽水混合物.通过循 环管路的上升管,使具有一定压力,温度的饱 和蒸汽进入汽包,再经汽水分离后.该蒸汽可 进行回收该项目是节能的重要措施. 转炉蒸汽回收系统的重要设备是蓄热 器通过蓄热器的调节.可将周期性波动汽 源,变为连续稳定汽源,整个不会受到冲 击损害,并将转炉汽包产生的蒸汽得到最大 限度的回收和利用,
在转炉汽化冷却系统中.广泛采用湿式 变压式蓄热器蓄热器内贮有大量的,一定压 力的热水,只留一部分做为蒸汽空间. 蓄热器的工作原理分两个过程,充热过 程和放热过程
克热过程是当转炉吹氧时,汽包内产生 一
定压力,温度的蒸汽引入蓄热器内,蓄热器 内的压力逐渐升高,蒸汽在蓄热器内通过混 合器的喷嘴,将水加热,蒸汽则凝结成水,使 蓄热器里的水的热焓值升高到与引入蒸汽睚 力(P1)相对应的饱和水焓值,此时蓄热器的 水位也由于蒸汽的凝结而升高
放热过程是在转炉非吹氧期或蒸汽较小 时刻,当选出压力为(p2)时.用户继续用汽 时,蓄热器中的压力就下降,蓄热器中水的原 有热焓值比降压后相对应的饱和水焙值大. 因而部分水被蒸发,以弥补产汽的不足,这时 蓄热器中的水位开始降低
简言之前者为贮热,后者是向外供汽,形 成连续,稳定的蒸汽回收和供汽系统. 2计算的依据 2.1原始设计参数
根据包钢炼钢厂80吨转炉汽化烟道热 力计算
初步设计规定:吹氧期14分钟.其中前 烧期3分钟,后烧期2分钟,冶炼周期35分 钟.
吹氧过程负荷曲线(见图1,图2)和平均 产汽量(见表1).
衰1平均产汽■与晚氲中期瞬时产汽■ 单位降罩l忤罐
吹氧中期瞬时衄大产汽量I)msxt/h 畋氧辫平均产饩量DpJ(CI)t/h
咕炼周期均产汽量DpJ(YI)t/h 炉锕产汽量D1.t 40253.7 32044.7 l2.917.8
1996年第4期?? 图1单炉降罩蒸发量曲线 表2冶炼工艺与吹炼时间(分) 2.2蓄热器设计参数的确定 产汽量的确定
上述原始参数应变换成直炼时的蒸发量 的参数.同时按开罩时蒸发量作为计算依据. 也就是变换成吹氧期时间18分钟.冶炼周期 为42分钟的开罩单炉蒸发量参数. 换算依据,转炉无论吹氧时间14分钟还 是18分钟,其一炉钢的降碳总量相等,元素 氧化放热量不变,其总热负荷一样.则产蒸汽 量是相同的所以,产汽量从14分钟的曲线 与横坐标所围成的面积(S1)与18分钟的曲 线与横坐标所围成的面积(s2)是相等换句 话说,14分钟的吹氧期平均产汽量DcL】]乘 1
,应等于18分钟的吹氧期平均产汽量uv 10
Dn乘以.根据这一等式可求出18分 钟的吹氧期平均产汽量(见图3) 图2羊炉开里蒸发量曲蝮
图3吹氧期平均产汽量的14分与18分所
围面积
由此,可求解即x=Dpj(CL)18 D㈣.?丽18一DC. LⅢ?丽14
Dpl(cL)】8—34.77(t/h)
18分钟的吹氧期的冶炼周期平均产汽量 D(YL)ls 根据公式
DDJ『YLm—DYL](t/h) 式中:Tc一18分钟T=42分钟 将数据代入
Dpi~vL3j8=34.77×一14.g0(t/h) 一
炉钢产汽量
901996年第4期 DL?=1c).4㈩
换算后的产汽量参数见表3. 表314分与18分的产.气量对比表 注:以后计算中的符号均不带脚指数,即 是使用18分钟的产汽量参数值 最多同时吹炼炉座数,M一3座 两座炉开吱最短错开时间,T6分钟 最高充热压力,P=1.25MPa 最低放热压力,P#一0.55MPa P2I=0.75MPa
这里已考虑到连网时的管道阻损 0.05MPa
蒸汽回收系统中,4座转炉的汽包参与
系统的蓄热
3热二计茸中峙『L个基本概念 3.1蓄热能力Gx
蓄热器从充热压力P降到允许的最低 压力.即放热压力P时,所释放出来的蒸汽 量,单位为kg. 3.2单位蓄热能力g.
蓄热器从宽热压力P降到P时.从处 于充热状态的每立方米的水容积,可能得到 的蒸汽公斤数. 3.3蓄热器充水系统
是指充热终了时蓄热器内水容积占总容 积的份额.
4蓄热器均单位蓄热能力g.J}÷ 算 计算公式: 一 L——l1 表4
×r(kg蒸汽/m.) 汽水参数 单位运算符值 将数值代入得: 冬季时:g57.8kg/m. 夏季时:g一47.8kg/m. 蓄热能力Gx的计算
利用蒸汽负荷曲线(图2).用简易积分 法求蓄热能力Gx的方法,图中纵坐标表示 平均负荷线与负荷曲线间的面积代数和.平
均负荷线以上面积为正,以下的面积为负换 句话说可按吹氧期平均产汽量与输出蒸汽量 D(t/h)所围面积进行计算Gx.对于有几座 炉吹炼时.要考虑到炉座吹炼间隔时间T 的影响.见图4.
由此,三座转炉蒸发量曲线变换成各 吹氧期平均蒸汽量D一所围面积为s.(3x S1). s一MD'10
负荷线D(送出蒸汽量)所围面积为s.. s一M?Dll|_?J0 (kg)
所以Gx—S一s 将各数值代入
蒸汽回收系统的汽水参数见表4.Gx=(3×34.77×一3×14.9×)×
1996年第4期 10.:43(kg,
根据上述观点可导出Gx的计算公式 69.54 34.77 6121B243Q
—'一——————√ ,::,,,\"
图4图解法求Gx G一
:!'!=二!:_r,.103 60
化简:Gx一(M?D一D...…
]×1.
式中:D:M?DⅢ,
6计算汽包的蓄热能力Gx(汽 包)
已知条件:汽包台数N一4台,汽包充水容积 V=7.09m
计算公式:G^—N?V?g.(kg) 则冬季时
G^=4×7.09×57.8—1639.21(kg) 夏季时
G^:4>:7.0947.8=1355.61(kg) 7要求蓄热器的蓄热能力Gx (蓄热器) 冬季时
Gx(蓄热器)=Gx--Gx(汽包) :43—1639.21:7303.79 (kg) 夏季时
Gx(蓄热器)=Gx—Gx(汽包) 一43—1355.61—75.39(kg) 8计算蓄热器的容积V 取蓄热器的热效率7=0.99 取蓄热器充水系数十一0.85 蓄热器的台数N一2 则单台蓄热器的容积V V一鱼董垫墨2 . 一 g?1?+?N1
将数据代入 冬季时
V一580990852=75..8m3'7 .
×.×.×……\" 夏季时.
V一809908X2=94.34n1_{'47 .×.×.5……
由此可知,单台蓄热器最大客积夏季时 为94.34m.
我厂根据现场有条件选用v一100m的 蓄热器两台. 9结束语
9.1通过上述对蓄热器容积的计算.可以看 出,减小蓄热器的容积,其途径有三. ①充热压力提高,也就是说在新建转炉 时.提高汽化烟遭设备的工作压力,从而使汽 包蒸汽压力增加,即P提高,也就是提高了 水和蒸汽的焓值.目前国内设计转炉汽包工 作压力P>2.0MPa. (下转第63万j
1996年第4期?63?
表7高炉渣与转炉渣的化学成份
\\我份Si02Alz0,Fe2.3Mnoca0MgoK20Na.【】R 高炉啬o0633.94l4811961.0939.176.65o.46c3t1_l5 转炉渣o.9815.962.4828oo66741_6l173O14c282.67 从图1看出配加自云石料的喷补料.抗 融损能力明显优于不加白云石料的喷补料.
试验也证明了这一点 6结论
①要有操作简单,喷补有效的设备 ②为厂使喷补料有较大的粘附率,每次 喷补的厚度应在]0ram以下.
③目前我们使用的喷补料没有加白云 石,今后应加强自云石质耐火材料的研究. (上接第8O页)
体职工树立节约能源光荣,浪费能源可耻的 思想意识在此基础上.必须深入现场,掌握 和了解工艺变动及用能设备运行状态.指导 本岗位能源管理项目使用和制度调正.达到 ④半干法新工艺补炉明显提高炉龄 7参考文献
1《转炉炼钢》冶金部视听教材编辑部, 1992.1
2彭民,半干热喷朴料的研制《耐火材料》 1993年第五期
3关于转炉热喷补材料的研究《武钢译丛》 1981年 ,
●,^,..^,1.^.1.I
各类能源的充分利用和杜绝跑冒漏的发生. 同时要随时了解国内节能新技术的应用和发 展在技术改造中,尽量选用既满足工艺要 求,且载能值低的能源种类,从而把能源管理 工作做的更好.
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(上接第9L页)
②放热时压力P.要有个适当值,从计算 上看,送出压力低可降低水和蒸汽的焓值 ③转炉汽包参与系统的蓄热.有利于降 低蓄热器的蓄热能力.
归结一点.增大gn值和降低Gx.是减少 蓄热器容积的唯一途径
9.2计算系统的蓄热能力Gx,最简便方法 是采用吹氧期平均产汽量与输出蒸汽量D 所围面积来计算,同样达到同等数值.
