氧气转炉汽化冷却烟道传热计算
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（ ） ６ 。
ｊ ＝ ｈ
．
（） ｄ
（） ５
Ｙ
Ｃ （ ｏ ｃ ） ０ Ｎｃ ＋Ｎ ０ ×１０ ２
・ —１
式 中 —— 炯 气 中烟尘 的浓度／ ｇ Ｎ ｋ ・ ｍ～；
Ｉ — —
【） ０
炉 气 中烟尘 的浓度／ ｇ Ｎ ｋ ・ ｍ～；
Ｃ ｈ —熔 尘损 失／ ％ ］ 一 般取 ０ ８ — ［ ， ．； △Ｃ —— 总 降碳量／ ％ ］ ［ ； ７ —— 铁水 比／ ％ ］ 一般取 ９ ％ 。 ［ ， ４
ｃ ｍ ａｅ ｉ ｅｅ ｔａ ｙｄｏ ｏｊｄｅｗ ｅ ｅ ｈ ａｃｌｔ ｇｉ ｆ ｉ ｅ ，ｎ ｈｎ ｔｅｖｒ ｔ ｎ ｉ ｏ ｐ ｒ ｗｔ ｔ ｎｈｌ ｒｐ ｔ ｕ ｇ ｈｔ ｒｔｅｃｌ ａｉ ｓｉ ｓ ｄ ａｄ ｔｅ ｈ ａｉ ｉ ｎ ｄ ｈｈ ｐ ｈ ｕ ｎ ｎｈ ａｏ
・
（） ７
（） ８
式 中 ， — 当地环境 温度／ ， — ℃ 一般 取 ３ ℃ ； ０ Ｃ —— 湿 空气 的定压 比热／ ＪＮ ｋ ・ ｍ～・ ‘。 ℃ 。 二 氧 化碳 和 水蒸 气 分解 所 需 的 分解 热 ， 二氧 化
２６・ ４
碳 和水 蒸气 分解 度 参考 相 关 资料 ］ 分 解 热计 算 参 ，
岳 雷
（． １ 中冶 东方工程技 术公 司动力所 ， 内蒙古 包头 摘
０４ １ ；． １０ ０ ２ 内蒙古科技 大学 ， 内蒙古 包头 ０ ４ １ ） １０ ０
要 ： 氧 气汽化 冷却烟 道传 热 的计 算方 法提 出实用 算法 ， 对 而取 代 机械 行 业标 准“ 道 式余 烟
热锅 炉设计 导则 ” “ 气转 炉余 热锅 炉技 术条 件”中所提 出的辐射 传 热算 法 。文 中主要 介 绍 了烟 和 氧
，＝ １０ × （ｊ ＋，） Ｆ ．４ ， ＋， ｋ 一， （） ２
—
—
—
冷却 室 中烟气 的平 均温度／ ； ℃
７—— 冷 却室 中受 热 面管壁 的温度／ 。 １ ｝ ℃
式中 ， —— 炉 气的焓 值／ Ｊ Ｎ ｋ ・ ｍ～； Ｊ 『 １ 炉气 的物理 热／ Ｊ Ｎ —— ｋ ・ ｍ～； ， 炉气 中的可燃 物燃烧 放热／ Ｊ Ｎ 。 —— ｋ ・ ｍ。 ；
第３ ０卷 ， 总第 １３期 ７ ２１ ０ ２年 ５月 ， ３期 第
《节 能 技 术 》
ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳ ＥＲＶＡＴＩ ＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏ． ０， ｕ １ ３ Ｓ ｍ．Ｎｏ ７ ．１ ３
Ｍ ａ ． ０１ Ｎｏ ３ ｙ ２ ２， ．
氧 气 转 炉 汽 化 冷 却 烟 道传 热 计算
图 １ 余 热 锅 炉 结 构 图
Ｆ ｇ Ｗ ａ ｔ ａ ｉ ｒ ｉ ．１ ｓｅ Ｈｅ ｔＢｏｌ ｅ
在计 算 炉气 的物 理热 时 ， 组分 的焓值 可参 考 各 相关 资料 。炉尘 计 算 时 如果 没 有 确切 的数 据 ， 对 则
于 中小型 转炉炉 尘 密度 可取 ０ １ ４ｋ ／ ｍ ， ． ７ ｇ Ｎ 对于 大 型 转 炉 炉 尘 密 度 可 取 ０ ２ ｋＪ ｍ ， 行 估 算 。 因 ． ｇＮ ’进 为， 炉气 中的一氧化 碳进行 燃烧 进一 步放 热 ， 算可 计 参 考式 （ ） ７ 。在 扣罩处 和汽化 冷 却 烟道 高 温 段及 末
Ｑ ６ （ （ （ ｃ ） ） １ 【 一 ］ ）
・
２ ４５ ・
式中
Ｑ—— 冷却 室受 热面 积吸 收热量／ Ｊｈ ， ｋ・ 一； Ｃ—— 辐 射 系数／ Ｗ ・ ｋ ｍ～ ・ 一； ℃
— —
射传 热 ， 根据 国 内外 经 验这 部分 热 量应 占到 烟气 总
ｉ １ ＝
，＝∑／ ， １ Ｖ ＋ ，
式中
（） ３
Ⅳ． 燃烧 后各组 分气 体 的百分数／ ％ ］ —— ［ ；
， 燃烧后 各组 分气 体 的焓 值／ Ｊ Ｎ —— ｋ ・ ｍ～；
， ——燃烧后炉尘的焓值／Ｊ Ｎ ｋ・ ｍ～。 燃烧 后炉 尘 的 焓 值计 算 ， 考 计 算 式 （ ）～式 参 ４
虽然 机械 部标 准提 出了辐射冷 却室 吸收热 量 的
计 算方法 ， 是该 计 算方 法 中的 辐射 系数 比较难 确 但
定， 而使用 Ａ Ｓ Ｓ之类 的软件直接进行数值分析 ， ＮＹ 也 有一 定难 度 ， 别是 对边 界层厚 度 、 体 的导热 系 特 气
数 、 动黏 度等都很 难 确定 。 因此 ， 运 本文 将结合 锅 炉
气成分 计算 、 辐射 传热 计算 和对 流传 热计 算方 法。其 中烟 气成 分计 算过程 主要 包括 烟 气的组 成 、 焓
值； 辐射 传热 计算将放 弃机械 部 标 准 所提 出的 辐 射 传 热计 算 标 准 ， 而采 用 锅 炉辐 射 室标 准 计 算方
法； 增加 对流传 热部 分 ， 弥补机 械 部标 准缺 少对 流换 热计 算的 问题 。综合 整个过 程 中的辐 射传 热和
１ 烟气成分计算
烟气 的物 性参 数主要 需要 确定 汽化冷 却人 口烟 温 和焓值 。而 炉气 的燃烧 产物 ， 进入 烟罩 时 ， 携带 所
的热 量 主要包 括炉 气 的 物 理热 、 一氧 化 碳 等可 燃 物
段 处 ， 在漏 风问 题 ， 以 由空 气 带 人 的热 量 ， 计 存 所 其
能量 的 ４ 左 右 。同 时 ， 烟气 中 的 二 氧化 碳 和水 ％ 在
有效 辐射 受热 面积／ ｍ； 辐射 受 热面污 染 系数 ；
—
蒸气 会 发生热分 解 ， 热分解 需要 吸热 ， 降低 了烟气 的 焓 值 。因此 ， 烟气 的焓 值计算 可参考 式 （ ） －！ 对 ２ ｓ。
对 流传 热与烟 气焓 值 变化进 行 比较 ， 行综 合试 差运 算 ， 进 最终确 定整 个 汽化冷却 烟道 的 温度 变化和
热 能回 收状 况。
关键 词 ： 气转炉 汽化 冷却烟 道 ； 氧 对流 传热 ； 辐射 传热 ； 气 ； 降 烟 焓 中 图分类 号 ： Ｆ ４ ． １ Ｔ ７８ ２ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ２— ３ ９（ ０ ２ ３— ２ ５— ４ １０ ６ ３ ２ １ ）０ ０ ４ ０
０ 引 言
氧 气转 炉汽化 冷却 烟道 技术 在大 中型转炉 中被 广泛使 用 ， 是冶金 系统 烟气 余热 回收 的有效 手 段 ， 工
收 稿 日期 ２１ ０ ２—０ —１ １ ２ 修 订 稿 日期 ２１ ０ ０ ２— ３—１ ８
业机 械部 相 继 颁 布 了 “ 道 式 余 热 锅 炉 设 计 导 则 烟
Ｊ ／ ７０ ９ ” “ Ｂ Ｔ ６ ３— ４ 和 氧气 转炉余 热锅 炉技 术条 件 Ｊ ／ Ｂ
Ｔ ６３— ４ ， ７０ ９ ” 并且提 出了相关的传热计算方法＿ ２。 １ － Ｊ 辐射 冷却 室受 热面 积吸 收热量 可 以按 照下列 换热方
程式计 ～） 男 ， 士 ， 程 师 ， 究 方 向为 热 能 与 岳 １８ ， 硕 工 研 动力。
Ｈｅ ｔＴｒ ｎ ｆ ｒ Ｃａ ｃ ｌ ｔ ｎ ｏ ｙ ｅ ｎ ｅ ｔ ｒ Ｗ ａ ｔ ａ ｉ ｒ Ｆｕ ｅ ａ ａ ｓｅ ｌｕ ａ ｉ ｆＯｘ ｇ ｎ Ｃｏ ｖ ｒ ｅ ｏ ｓｅ Ｈｅ ｔＢｏｌ ｌ ｅ
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算 可参考 式 （ ） ８。
， １６ ５ ７ ＝ ２ ３ ．６×Ｎ 。×
， ｒ＝Ｌ ×ｔ ｌ ｋ×Ｃｋ
通过 燃烧 所 放 出 的化 学 热 ， 以及 空 气 带 入 的 热 量 。
其 中空气 带入 的热 量主 要包括 从烟 罩入 口的空 气 和 汽化 器 高温段 漏入 的空 气 ， 人空 气 温 度 一 般可 按 漏 ３ ℃ 考 虑。进 入烟 罩 的 热 量 ， ０ 除去 烟 气 带人 的热 量 外， 尚包 含灼 热 的炉衬 和熔 池 内的金 属 向罩 内 的辐
计算 方法 给 出较 实用 的计算 方法 。氧气 转炉 汽化 冷 却烟 道结构 参考 图 ｌ 。
， —空 气带人 热／ ＪＮ — ｋ ・ ｍ～； ，—— 炉 气 中 二 氧 化 碳 与 水 的 分 解 热／Ｊ・ ｋ
Ｎｍ 。。 。
计 算 炉 气 的物 理热 比较 复 杂 ， 需要 考 虑 二 氧化 碳 、 氧 化 碳 、 蒸 气 、 气 、 空 气 和 炉 尘 的 焓 一 水 氮 干 值 ， 算参 考式 （ ）～式 （ ３ 。 计 ４ １ ）
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式 中 —— 炯 气 中烟尘 的浓度／ ｇ Ｎ ｋ ・ ｍ～；
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炉 气 中烟尘 的浓度／ ｇ Ｎ ｋ ・ ｍ～；
Ｃ ｈ —熔 尘损 失／ ％ ］ 一 般取 ０ ８ — ［ ， ．； △Ｃ —— 总 降碳量／ ％ ］ ［ ； ７ —— 铁水 比／ ％ ］ 一般取 ９ ％ 。 ［ ， ４
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（） ７
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式 中 ， — 当地环境 温度／ ， — ℃ 一般 取 ３ ℃ ； ０ Ｃ —— 湿 空气 的定压 比热／ ＪＮ ｋ ・ ｍ～・ ‘。 ℃ 。 二 氧 化碳 和 水蒸 气 分解 所 需 的 分解 热 ， 二氧 化
２６・ ４
碳 和水 蒸气 分解 度 参考 相 关 资料 ］ 分 解 热计 算 参 ，
岳 雷
（． １ 中冶 东方工程技 术公 司动力所 ， 内蒙古 包头 摘
０４ １ ；． １０ ０ ２ 内蒙古科技 大学 ， 内蒙古 包头 ０ ４ １ ） １０ ０
要 ： 氧 气汽化 冷却烟 道传 热 的计 算方 法提 出实用 算法 ， 对 而取 代 机械 行 业标 准“ 道 式余 烟
热锅 炉设计 导则 ” “ 气转 炉余 热锅 炉技 术条 件”中所提 出的辐射 传 热算 法 。文 中主要 介 绍 了烟 和 氧
，＝ １０ × （ｊ ＋，） Ｆ ．４ ， ＋， ｋ 一， （） ２
—
—
—
冷却 室 中烟气 的平 均温度／ ； ℃
７—— 冷 却室 中受 热 面管壁 的温度／ 。 １ ｝ ℃
式中 ， —— 炉 气的焓 值／ Ｊ Ｎ ｋ ・ ｍ～； Ｊ 『 １ 炉气 的物理 热／ Ｊ Ｎ —— ｋ ・ ｍ～； ， 炉气 中的可燃 物燃烧 放热／ Ｊ Ｎ 。 —— ｋ ・ ｍ。 ；
第３ ０卷 ， 总第 １３期 ７ ２１ ０ ２年 ５月 ， ３期 第
《节 能 技 术 》
ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳ ＥＲＶＡＴＩ ＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏ． ０， ｕ １ ３ Ｓ ｍ．Ｎｏ ７ ．１ ３
Ｍ ａ ． ０１ Ｎｏ ３ ｙ ２ ２， ．
氧 气 转 炉 汽 化 冷 却 烟 道传 热 计算
图 １ 余 热 锅 炉 结 构 图
Ｆ ｇ Ｗ ａ ｔ ａ ｉ ｒ ｉ ．１ ｓｅ Ｈｅ ｔＢｏｌ ｅ
在计 算 炉气 的物 理热 时 ， 组分 的焓值 可参 考 各 相关 资料 。炉尘 计 算 时 如果 没 有 确切 的数 据 ， 对 则
于 中小型 转炉炉 尘 密度 可取 ０ １ ４ｋ ／ ｍ ， ． ７ ｇ Ｎ 对于 大 型 转 炉 炉 尘 密 度 可 取 ０ ２ ｋＪ ｍ ， 行 估 算 。 因 ． ｇＮ ’进 为， 炉气 中的一氧化 碳进行 燃烧 进一 步放 热 ， 算可 计 参 考式 （ ） ７ 。在 扣罩处 和汽化 冷 却 烟道 高 温 段及 末
Ｑ ６ （ （ （ ｃ ） ） １ 【 一 ］ ）
・
２ ４５ ・
式中
Ｑ—— 冷却 室受 热面 积吸 收热量／ Ｊｈ ， ｋ・ 一； Ｃ—— 辐 射 系数／ Ｗ ・ ｋ ｍ～ ・ 一； ℃
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射传 热 ， 根据 国 内外 经 验这 部分 热 量应 占到 烟气 总
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，＝∑／ ， １ Ｖ ＋ ，
式中
（） ３
Ⅳ． 燃烧 后各组 分气 体 的百分数／ ％ ］ —— ［ ；
， 燃烧后 各组 分气 体 的焓 值／ Ｊ Ｎ —— ｋ ・ ｍ～；
， ——燃烧后炉尘的焓值／Ｊ Ｎ ｋ・ ｍ～。 燃烧 后炉 尘 的 焓 值计 算 ， 考 计 算 式 （ ）～式 参 ４
虽然 机械 部标 准提 出了辐射冷 却室 吸收热 量 的
计 算方法 ， 是该 计 算方 法 中的 辐射 系数 比较难 确 但
定， 而使用 Ａ Ｓ Ｓ之类 的软件直接进行数值分析 ， ＮＹ 也 有一 定难 度 ， 别是 对边 界层厚 度 、 体 的导热 系 特 气
数 、 动黏 度等都很 难 确定 。 因此 ， 运 本文 将结合 锅 炉
气成分 计算 、 辐射 传热 计算 和对 流传 热计 算方 法。其 中烟 气成 分计 算过程 主要 包括 烟 气的组 成 、 焓
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法； 增加 对流传 热部 分 ， 弥补机 械 部标 准缺 少对 流换 热计 算的 问题 。综合 整个过 程 中的辐 射传 热和
１ 烟气成分计算
烟气 的物 性参 数主要 需要 确定 汽化冷 却人 口烟 温 和焓值 。而 炉气 的燃烧 产物 ， 进入 烟罩 时 ， 携带 所
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能量 的 ４ 左 右 。同 时 ， 烟气 中 的 二 氧化 碳 和水 ％ 在
有效 辐射 受热 面积／ ｍ； 辐射 受 热面污 染 系数 ；
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蒸气 会 发生热分 解 ， 热分解 需要 吸热 ， 降低 了烟气 的 焓 值 。因此 ， 烟气 的焓 值计算 可参考 式 （ ） －！ 对 ２ ｓ。
对 流传 热与烟 气焓 值 变化进 行 比较 ， 行综 合试 差运 算 ， 进 最终确 定整 个 汽化冷却 烟道 的 温度 变化和
热 能回 收状 况。
关键 词 ： 气转炉 汽化 冷却烟 道 ； 氧 对流 传热 ； 辐射 传热 ； 气 ； 降 烟 焓 中 图分类 号 ： Ｆ ４ ． １ Ｔ ７８ ２ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ２— ３ ９（ ０ ２ ３— ２ ５— ４ １０ ６ ３ ２ １ ）０ ０ ４ ０
０ 引 言
氧 气转 炉汽化 冷却 烟道 技术 在大 中型转炉 中被 广泛使 用 ， 是冶金 系统 烟气 余热 回收 的有效 手 段 ， 工
收 稿 日期 ２１ ０ ２—０ —１ １ ２ 修 订 稿 日期 ２１ ０ ０ ２— ３—１ ８
业机 械部 相 继 颁 布 了 “ 道 式 余 热 锅 炉 设 计 导 则 烟
Ｊ ／ ７０ ９ ” “ Ｂ Ｔ ６ ３— ４ 和 氧气 转炉余 热锅 炉技 术条 件 Ｊ ／ Ｂ
Ｔ ６３— ４ ， ７０ ９ ” 并且提 出了相关的传热计算方法＿ ２。 １ － Ｊ 辐射 冷却 室受 热面 积吸 收热量 可 以按 照下列 换热方
程式计 ～） 男 ， 士 ， 程 师 ， 究 方 向为 热 能 与 岳 １８ ， 硕 工 研 动力。
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算 可参考 式 （ ） ８。
， １６ ５ ７ ＝ ２ ３ ．６×Ｎ 。×
， ｒ＝Ｌ ×ｔ ｌ ｋ×Ｃｋ
通过 燃烧 所 放 出 的化 学 热 ， 以及 空 气 带 入 的 热 量 。
其 中空气 带入 的热 量主 要包括 从烟 罩入 口的空 气 和 汽化 器 高温段 漏入 的空 气 ， 人空 气 温 度 一 般可 按 漏 ３ ℃ 考 虑。进 入烟 罩 的 热 量 ， ０ 除去 烟 气 带人 的热 量 外， 尚包 含灼 热 的炉衬 和熔 池 内的金 属 向罩 内 的辐
计算 方法 给 出较 实用 的计算 方法 。氧气 转炉 汽化 冷 却烟 道结构 参考 图 ｌ 。
， —空 气带人 热／ ＪＮ — ｋ ・ ｍ～； ，—— 炉 气 中 二 氧 化 碳 与 水 的 分 解 热／Ｊ・ ｋ
Ｎｍ 。。 。
计 算 炉 气 的物 理热 比较 复 杂 ， 需要 考 虑 二 氧化 碳 、 氧 化 碳 、 蒸 气 、 气 、 空 气 和 炉 尘 的 焓 一 水 氮 干 值 ， 算参 考式 （ ）～式 （ ３ 。 计 ４ １ ）
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