焦炉传热和结焦时间计算

第八章 焦炉传热和结焦时间计算
φ —— 格子砖内部传热系数，kJ/m2·周期·℃
cg
δ —— 格子砖半壁厚，m ρ—— 格子砖密度，kg/m3 c —— 格子砖比热容， kJ/kg·℃ η—— 格子砖热利用系数，由图8-29查取
g —— 格子砖温度系数，由图8-30查取
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Bio——毕欧准数， Bio c c
式中： λ——煤料的热导率，kJ/m·h·℃ λc——炉墙的热导率，kJ/m·h·℃ δ——半炭化室宽（煤料宽度），m; δc——炉墙厚度，m t（tK）——焦饼中心温度， ℃;
tc ——燃烧室侧炉墙温度，℃;
x——离炭化室中心的距离， m。
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2、以分析解为基础的结焦时间计算方法 （1）库拉克夫法
当结焦终了时，t=tK，则
tc tK tc t0
A1e 2Fo
或
tK t0 tc t0
1 A1e2Fo
1）计算法：
煤料的热扩散率a、导热率
λ由右图查取，代入上式计算便得。
λ,a
Bio
A1,μ
Fo
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2） 图表法
炉墙厚度
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（2） 郭树才法
1）计算法
结焦时间：
2
3.84(
)( c
)0.43 (tK
t0 )
a c
tc t0
式中：
炉砖导热率：
c
2.93 2.51 tc 1000
tc ——炉墙燃烧室侧墙面温度,℃
μ——为取决于Bio准数的函数，
由煤、炉墙的宽度δ和δc 以及导热率λ和λc确定；
AFo1————取付决立于叶μ准和数x的，函F数o 。a2
a——煤料的热扩散率，m2/h;
τ——周转时间（结焦周期），h;
δ——半炭化室宽（煤料宽度），m;
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目的意义： 设计焦炉 设计炼焦化工设备 规定焦炉工艺操作制度 确定焦炉生产能力
影响因素： 入炉煤工艺参数 炉墙厚度、材质 炭化室宽度 标准温度 炼焦温度等
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一、以分析解为基础的计算
1、一维导热微分方程的分析解
式中：
tc t tc t0
A1e 2Fo
t0 ——装炉煤初始温度,℃
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一、蓄热室传热特点
1、蓄热室的作用：回收废气显热并用来预热用于加热焦炉的空气或高 炉煤气。
2、蓄热室可分为加热期（下降气流）和冷却期（上升气流），格子砖 是热量的传递者。 在加热期：下降的高温废气将热量传递给格子砖，格子砖被加热， 废气被冷却。 在冷却期：格子砖将热量传递给上升的高炉煤气或空气，格子砖被 冷却，上升的空气或高炉煤气被加热。
a、λ——格子砖的热扩散系数和热导率
τ0= τ+ τ’
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a、λ——格子砖的热扩散系数和热导率
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2、给热系数α和α’
α = 0.75(α对+α辐)
式中：
α对——对流给热系数， kJ/m2·h·℃。
层流时： 湍流时：
对
T 0.25 平均
(4.02
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图8-5 CO2辐射给热系数
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图8-6 H2O辐射给热系数
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3、K的图示法
首先计算出加热期的给热系数α和冷却期的给 热系数α’ ，由下图查出K。
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Q KFt平均
h
t1 '
t平均
(t2
t1') (t1 ln( t2 t1')
t2
')
t1 t2 '
t1 t2 '
t2
t1 '
t
t1 '
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二、蓄热室总传热系数K
1、K计算式
推导得： 1 1 1 1
K ' ' t1 ' 式中:
α——热废气对蓄热面的给热系数，kJ/m2·h·℃ τ——加热期时间，h/周期 α’——蓄热面对冷气体的给热系数，kJ/m2·h·℃ τ’——冷却期时间，h/周期
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3、可以将加热期和冷却期看成一个 周期， 在一个周期内各部位的温度随 时间呈周期性变化，如图8-28所示。
在该周期内废 气传给格子砖的 热量与格子砖传 给冷气体的热量 相等。
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4、一个周期内传热过程，可以看成由废气通过格子砖将热量传给 冷气体，其传热量可以用间壁换热基本方程式来计算：
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第八章 焦炉传热和结焦时间计算
本章内容: 第一节 燃烧室向炉墙的传热 第二节 炭化室炉墙和煤料的传热 第三节 炭化室温度场和结焦时间的计算 第四节 煤结焦过程的热物理参数 第五节 蓄热室传热 安排: 2学时
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第三节 炭化室温度场和结焦时间计算
煤料导热率： 0.81 0.75 tK 800
1000 煤料热扩散率： a (14 20.3 tK 600) 104
1000
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2）图表法
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第五节 蓄热室传热
目的意义： 回收废气显热 确定蓄热室换热面积F 确定格子砖块数n=F/F砖 确定格子砖层数N=n/n层 确定格子砖的高度h=h砖×N 确定蓄热室高度 确定焦炉高度
0.89w0 d 0.6
)
对
3.1w00.8T平0.均25 d 0.36
)
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α辐——辐射给热系， kJ/m2·h·℃，
α辐= α辐、CO2+ α辐、H2O
式中： α辐、CO2——CO2的辐射系数，查图8-5 α辐、H2O——H2O的辐射给热系数，查图8-6 。
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