焦炉实用工艺计算参考(下)

5.2.3 焦炉蓄热室计算

蓄热室计算的目的是求出格子砖的高度，从而进一步确定蓄热室的高度。 应该按热交换量最大的蓄热室进行计算，所以一般选焦侧煤气蓄热室来计算格子砖高度。

运算时先列出有关的原始数据，然后通过蓄热室热平衡计算，确定预热空气或高炉煤气的温度，以及蓄热室的热交换量，再按下列方法算出热交换系数Kp。

(1) 对传热系数K的计算

K=T0.25（0.9617+

0.2125V0） 0.6d（5.26）

式中：

K——对流传热系数，kcal/m2·h·℃；

V0——换算成标准状态下湿气体的流速，m/s； d——格子砖的水力直径，m (2) 辐射给热系数F的计算 先求出辐射层厚度C

C=Pd （5.27）

式中：

P——三原子气体CO2或H2O的体积百分数； d——格子砖水力直径，m。

按求得的CCO2和CH2O值，查《焦化设计参考资料》附录十六，分别查表得

CO2H2O辐射给热系数F和F，kcal/m2·h·℃。再将此两项相加，得F。

将K与F之和乘以气流通过蓄热室的不均匀系数（一般为0.7～0.8）即得总传热系数，再根据加热期和冷却期的总传热系数（查《焦化设计参考资料》附录十七），确定总热交换系数Kp。

然后算出格子砖上、下部气体温差的对数平均温度，最后按下式求出换热面积F：

F=

式中：

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QT （5.28） JKPt实用标准文案

F——换热面积，m2；

Q——预热高炉煤气或空气净得的热量，kcal/min；

JKP——格子砖的平均总热交换系数，kcal/m2·周期·℃；

T——一个换向周期的持续时间，一般为20min； ∆t—格子砖顶部与底部的气体对数平均温度，℃ 根据一层格子砖的蓄热面积，可以确定格子砖的高度。 (3) 原始数据

表5.12 原始数据

名称

炭化室有效容积

炭化室一次装入干煤量：38.5×0.8 1Kg干煤相当耗热量 干高炉煤气的发热量 湿高炉煤气组成，%：

CO2 10.52

O2 0.29

CO 26.78

H2 2.58

单位

m

3

数量 备注

t Kcal/ Kg Kcal/ m

3

42.3

干煤堆积重度：

40.19 3

0.95t/ m

728

查《焦化设计参考资

938

料》附录十二

CH4 0.19

N2 H2O

55.2 4.3

6

每一煤气燃烧室所需的干高炉煤气量：

m/h

3

40.191000657

24938通过一个煤气蓄热室的高炉煤气量： 干煤气 1300×2 湿煤气 1300×2÷0.9564 通过一个焦侧煤气蓄热室的高炉煤气量： 干煤气

1300

高炉煤气30℃时含饱2600 和水汽量4.36% 2719 焦、机侧煤气分配比

为：

22.60 1.09 22.63

m/h

3

26001.09

60(1+1.09)m/min

3

湿煤气 22.60÷0.9564

3

当α=1.25时，1m干高炉煤气所产生的湿废气量

3

当α=1.25时，1m干高炉煤气燃烧所需的湿空气量

当α=1.25时，焦侧一对煤气、空气蓄热室通过的湿废气量 22.60×1.824 废气通过煤气与空气蓄热室的分配比：

m m m/min

3

3

3

查《焦化设计参考资料》附录十二

查《焦化设计参考资

0.933

料》附录十二

41.22 1.824

查《焦化设计参考资料》附录十四

1.19 煤气1080℃热容量为

0.362

空气1080℃热容量为

22.630.3621080-22.630.32390

22.600.933(0.3411080-0.31290)

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实用标准文案

当α=1.25时，通过焦侧一个煤气蓄热室的湿废气量

41.22×1.19÷2.192 当α=1.25时，湿废气组成，%：

CO2 21.49

H2 4.8

O2 2.12

0.341

煤气90℃热容量为0.323

空气90℃热容量为0.312

m/min

3

21.96

N2 71.59

360℃时，湿废气热容量（α=1.25）

1300℃时，湿废气热容量（α=1.25）

查《焦化设计参考资

Kcal/ m·℃ 0.349 料》附录十四

0.391查《焦化设计参考资3

Kcal/ m·℃

5 料》附录十四

3

本设计采用12孔格子砖，其参数如下[17]： ① 一块格子砖的蓄热面积 F=0.4930 m2

② 焦侧一层格子砖的蓄热面积 F=31.544 m2（其中包括60块格子砖的蓄热面积及相应高度的蓄热室墙面积）

③ 焦侧蓄热室一层格子砖的总空隙面积 FK=1.614 m2 ④ 焦侧蓄热室一层格子砖的总周边长度 L=272.314 m ⑤ 格子砖的水力直径 d=0.0237 m (4) 煤气蓄热室的热平衡 1） 带入热量

① 废气带入的显热（Q1）

Q1=1300×0.3915×21.96=11177 kcal/min ② 高炉煤气带入的显热（Q2） Q2=90×0.323×22.63=658 kcal/min ③ 进入总热量（Qa）

Qa= Q1+ Q2=11177+658=11835 kcal/min 2） 带出热量

① 废气带出热量（Q3）

Q3=360×0.349×21.96=2760 kcal/min ② 蓄热室墙面对周围环境的散热（Q4） 取散热系数K=0.005

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实用标准文案

Q4= KQa=0.005×11835=60 kcal/min ③ 总带出热量（Qb）

Qb= Q3+ Q4=2760+60=2820 kcal/min 3） 煤气预热所得热量（Q5）

Q5=Qa―Qb=11835―2820=9015 kcal/min 4） 高炉煤气预热后温度 t=

预热煤气所得所得热量

湿煤气量预热后温度下的煤气热容量9015≈1080 ℃

22.630.362(5) 热交换系数KP的计算 用下式计算对流传热系数

0.2125V0αK=T0.25（0.9617+） （5.29） 0.6d1) 蓄热室加热期的对流传热系数

① 蓄热室上部：格子砖温度 tG=1235℃；废气温度 tF=1300℃； 平均温度：tJ=（tG+ tF）/2=1267.5℃；tJ=1540.5 K

21.96V0==0.227m3/s 601.6140.2125V00.21250.2270.25

1SK=T0.25（0.9617+）=1540.5×（0.9617+）

d0.60.02370.6=8.88kcal/m2·h·℃ ② 蓄热室中部

，t，G=975℃；tF=1035℃； ，t，J=1005℃；TJ=1278K

0.2125V00.21250.2270.25

）=1278×（0.9617+） 0.60.6d0.0237=8.47kcal/m2·h·℃

1ZK= T0.25（0.9617+

③ 蓄热室下部

””tG=310℃；tF=360℃； ”tJ=335℃；TJ”=608K

0.2125V00.21250.2270.25

）=608×（0.9617+） 0.60.6d0.0237=7.04 kcal/m2·h·℃

0.25

1X（0.9617+K= T

2) 蓄热室加热期的辐射给热系数

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实用标准文案

① 蓄热室上部

CCO2=Pd=21.49×0.0237/100=0.00509 m CH2O=Pd=4.8×0.0237/100=0.00114 m

辐射介质温度：tG=1235℃ tF=1300℃，查《焦化设计参考资料》附录十六得，

2

1CO=8.4 kcal/m·h·℃ F22O1H=1.2 kcal/m·h·℃ F2HO1SF=1CO=8.4+1.2=9.6 kcal/m2·h·℃ F+1F22② 蓄热室中部

，辐射介质温度：t，G=975℃ tF=1035℃，查《焦化设计参考资料》附录十六

得，

21COF=6.3 kcal/m·h·℃

22O1HF=0.75 kcal/m·h·℃

22HO1ZF=1CO+=6.3+0.75=7.05 kcal/m·h·℃ 1FF22③ 蓄热室下部

””辐射介质温度：tG=310℃ tF=360℃，查《焦化设计参考资料》附录十六得，

21COF=1.495 kcal/m·h·℃

22O1HF=0.25 kcal/m·h·℃

22COHO1X=+=1. 495+0.25=1.745 kcal/m·h·℃ F1F1F223) 加热期的总传热系数

上部：1S=0.75（1SK+1SF）=0.75×（8.88+9.6）=13.86 kcal/m2·h·℃ 中部：1Z=0.75（1ZK+1ZF）=0.75×（8.47+7.05）=11.64 kcal/m2·h·℃

X下部：1X=0.75（1Xkcal/m2·h·℃ K+1F）=0.75×（7.04+1.745）=6.59

上三式中0.75为校正系数；反映了气体通过蓄热室时分布的不均匀程度。 4) 蓄热室冷期的对流传热系数 ① 蓄热室上部

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实用标准文案

格子砖温度tG=1140℃；高炉煤气温度 tM=1080℃

tJ=1110℃； TJ=1383K

22.63=0.234 m/s

601.6140.2125V00.21250.2340.25

2SK= T0.25（0.9617+）=1383×（0.9617+ ）=8.73

d0.60.02370.6kcal/m2·h·℃

V0=

② 蓄热室中部

，t，G=860℃； tM=800℃； ，t，J=830℃； TJ=1103℃

2ZK= T0.25（0.9617+kcal/m2·h·℃

③ 蓄热室下部

0.2125V00.21250.2340.25

）=1103×（0.9617+ ）=8.25 0.60.6d0.0237””tG=140 ℃； tM=90℃； ””tJ=115℃ ； TM=338℃

2XK= T0.25（0.9617+kcal/m2·h·℃

0.2125V00.21250.2340.25

）=388×（0.9617+ ）=6.35 0.60.6d0.02375) 蓄热室冷却期的辐射给热系数： ① 蓄热室上部

10.520.0237CCO2=Pd==0.00249 m

1004.360.0237CH2O=Pd==0.00103 m

100辐射介质温度：tG=1140℃ tM=1080℃，查《焦化设计参考资料》附录十六得，

2CO2F=6.50 kcal/m·h·℃

22HFO=1.00 kcal/m2·h·℃

22COHO2SF=2+=6.50+1.00=7.50 kcal/m·h·℃ F2F22② 蓄热室中部

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实用标准文案

，t，G=860℃ tM=800℃，查《焦化设计参考资料》附录十六得，

2CO2F=4.51 kcal/m·h·℃

22HFO=0.65 kcal/m2·h·℃

22COHO2ZF=2F+2F=4.51+0.65=5.16 kcal/m·h·℃

22③ 蓄热室下部

””tG=140℃ tM=90℃， 查《焦化设计参考资料》附录十六得，

2CO2=0.75 kcal/m·h·℃ F22HFO=0.15 kcal/m2·h·℃

22COHO2XF=2F+2F=0.75+0.15=1.00 kcal/m·h·℃

226) 冷却期的总传热系数 校正系数为0.75

上部：2S=0.75（2SK+2SF）=0.75×（8.73+7.50）=12.17 kcal/m2·h·℃ 中部：2z=0.75（2ZK+2ZF）=0.75×（8.25+5.16）=10.06 kcal/m2·h·℃ 下部：2X=0.75（2XK+2XF）=0.75×（6.35+0.9）=5.44 kcal/m2·h·℃ 7) 蓄热室格子砖总热交换系数KP 依据：

1S=13.86 kcal/m2·h·℃； 2S=12.17 kcal/m2·h·℃

S查《焦化设计参考资料》附录十七得 KP=2.12 kcal/m2·周期·℃

依据：

1Z=11.64 kcal/m2·h·℃； 2z=10.06 kcal/m2·h·℃

Z查《焦化设计参考资料》附录十七得 KP=1.79 kcal/m2·周期·℃

依据：

1X=6.59 kcal/m2·h·℃

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实用标准文案

2X=5.44 kcal/m2·h·℃

X查《焦化设计参考资料》附录十七得 KP=1.01kcal/m2·周期·℃

11SZX×（KP+2KP+KP）=×（2.12+2×1.79+1.01） 44 =1.68 kcal/m2·周期·℃

JKP=

(6) 蓄热室上部气体温度差和下部气体温度差的对数平均温度

””（tFtM）（tFtM) （5.30） t””ttlnFMtFtM（36090）（13001080)= =244℃

36090ln13001080(7) 格子砖高度计算 1) 换热面积

901520=439.84 m

1.682242) 格子砖层数

439.84n==14 层 31.5443) 格子砖高度

H=14×（120+2）=1.708 m

(8) 每小时换热1000kcal的换热面积

31.54414=0.816 m2

9.01560

5.2.4 焦炉炉体水压计算

通过炉体水压计算，可以得知炉内各点的压力分布，并为烟道、烟囱计算提供基础数据。

(一) 计算公式 1) 阻力计算公式

V020Tt∆P=K （5.31）

2gT0式中：

∆P——气体流动阻力，mmH2O； K——阻力系数；

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实用标准文案

V0——换算成标准状态下的湿气体流速，m/s；

0——换算成标准状态下的湿气体重度，kg/m3； T0——273 K；

G——重力加速度，9.81 m/s2； Tt——气体的绝对温度，K 阻力系数K可按下列各式选择。 ① 摩擦阻力系数

K式中：

L （5.32） dλ——气体流动摩擦阻力系数；

L——计算摩擦阻力时的两点间的气体流动距离，m； D——气道的水力直径，m 求λ值时应据雷诺数Re选定。

当Re﹥2300时，λ值可查附录十五或按下式计算：

0.1750.12

Re当Re﹤2300时，λ值可按下式计算：

64 Re对于气体流量有变化的气道，如小烟道、横砖煤气道、水平道和分烟道等，其摩擦阻力系数可按下式计算：

1LK

3d （5.33）

② 局部阻力系数 突然扩大阻力系数

K(1F12) （5.34） F2式中：

F1——突然扩大前的气道截面积，m2； F2——突然扩大后的气道截面积，m2。 突然缩小阻力系数

K0.5[(1F12)] （5.35） F2F1——突然缩小前的气道截面积，m2；

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实用标准文案

F2——突然缩小后的气道截面积，m2。 其他的常用局部阻力系数可查附录十八。 ③ 综合阻力系数

气体在进入分流或集气管之前或之后，如有90度转弯并扩大（或缩小）时，如计算箅子砖阻力，分烟道连接管入分烟道，取其综合阻力系数 K=1.5。

④ 烟囱出口阻力系数 K=1.0 2) 格子砖阻力

V020TtH∆P= K1.25 （5.36）

d760式中：

V0——换算成标准状态下的湿气体流速，m/s；

0——换算成标准状态下的湿气体重度，kg/m3； Tt——格子砖高向的气体平均温度，K； d——格子砖水力直径，m； H——格子砖高度，m；

K——阻力系数，一般为0.01～0.04 3) 浮力计算

hH(0KT0tKT00T0tT0) （5.37）

式中：

0K——换算成标准状态下的湿空气重度，kg/m3； 0——换算成标准状态下的湿气体重度，kg/m3；

tK——空气温度，℃；

t——湿气体温度，℃； T0——273 K；

H——计算浮力的两点间的垂直距离，m (二) WKD6055型焦炉炉体水压计算

(1) WKD6055型焦炉炉体水压计算所需的原始数据，如下表：

表5.13 原始数据

原始数据

炭化室有效容积

炭化室一次装入干煤量

单位 m

3

数量 42.3

备注

t

干煤堆密度为

40.19 3

0.95t/ m

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实用标准文案

周转时间

1Kg干煤相当耗热量 干高炉煤气的发热量 湿高炉煤气组成，%：

CO2 O2 CO H2 CH4 N2 H2O 10.50.226.72.50.155.24.32

9

8

8

9

8

6

每一煤气燃烧室所需的干高炉煤气量： 40.19100072824938

通过一个煤气蓄热室的高炉煤气量： 干煤气 1300×2 湿煤气 1300×2÷0.9564

当α=1.25时，1m3

干高炉煤气燃烧所需的湿空气量

空气过剩系数：

炉内

交换开闭器、烟道连接管

分烟道、总烟道、烟囱

1m干高炉煤气所产生的湿废气量： α=1.25 α=1.35 α=1.5

通过一个焦侧煤气蓄热室的高炉煤气量： 干煤气

260013600(1+1)

湿煤气

271913600(1+1)

通过焦侧一对煤气、空气蓄热室通过的湿废气量：

α=1.25时， 0.361×1.824 α=1.35时， 0.378×1.898 废气通过煤气与空气蓄热室分配比：

0.3780.3621080-0.3780.323900.3610.933(0.3411080-0.31290)

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h 24 Kcal

728 Kcal/ m3

938

m3

/h

1300 m3

/h

2600 2719 m3

0.933

1.25 1.35 1.5

m3

1.824 m3 1.898 m3

2.009

m3

/s 0.361 m3

/s

0.378

m3

/s 0.658 m3

/s

0.685

1.19

高炉煤气30℃时含饱和水汽量4.36% 查《焦化设计参考资料》附录十二

查《焦化设计参考资

料》附录十二

根据冶钢的生产实

践，焦、机侧煤气分

配比为1

查《焦化设计参考资料》附录十四

煤气1080℃热容量为0.362

空气1080℃热容量为0.341

煤气90℃热容量为0.323

空气90℃热容量为0.312

实用标准文案

通过焦侧一个煤气蓄热室的湿废气量：

0.6581.19α=1.25时 α=1.35时

2.190.6851.19

2.19 m/s m/s

3

3

0.358 0.372

α=1.50时，通过焦侧烟道的湿废气量：

(440.72)13002.0091

23600通过机侧烟道的湿废气量：16.47÷1 通过总烟道的湿废气量：16.47+16.47 换算成标准状态下湿高炉煤气的密度 换算成标准状态下湿空气的密度 换算成标准状态下的湿废气的密度： α=1.25时 α=1.35时 α=1.50时

m/s

3

16.47 16.47 32.94 1.275 1.28

m/s Kg/ m

3

Kg/ m

3

3

Kg/ m Kg/ m Kg/ m

33

3

1.386 1.382 1.376

表5.14 加热系统各部位的温度 部位 上升气流 小烟道 箅子砖 蓄热室格子砖 下部 蓄热室格子砖 中部 蓄热室格子砖 上部 蓄热室顶部空间 斜道 立火道 立火道跨越孔 炉顶 温度/℃ 绝对温度/K 部位 70 80 90 800 1080 1080 1095 1650 1450 1000 343 353 363 1073 1353 1353 1368 1923 1723 1273 下降气流 立火道 斜道 蓄热室顶部空间 蓄热室格子砖 上部 蓄热室格子砖 中部 蓄热室格子砖 下部 箅子砖 小烟道 交换开闭器 烟道连接 分烟道 总烟道 烟囱 温度/℃ 绝对温度/K 1330 1315 1300 1300 1035 360 350 300 280 250 240 235 220 1603 1588 1573 1573 1308 633 623 573 553 523 513 508 493

表5.15 加热系统各部位端面积和水力直径

部位

断面积 /m

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2

水力 直径 /m

长度或高度 /m

断面尺寸 /m

2

实用标准文案

小烟道

箅子砖（取焦侧中段箅子砖直径近似计算），共120块 上孔 φ40 下孔 φ60 平均

格子砖（以一层计算）

0.2262

0.453

7.875

0.348×0.65

蓄热室顶部空间水平断面

蓄热室顶部对应的斜道下口断面 短斜道 下口

45转弯前断面

上口平均断面（放调节砖以后） 上下口平均断面 长斜道 下口

45转弯前断面 上口平均断面 上下后平均断面 立火道 立火道跨越孔

00

0.151 0.339

0.245 0.051

0.023

1.614

7

3.499 0.225

1

0.09 1.708

7.46×0.469 0.469×0.48

0.0264 0.0144 0.008 0.017

0.132 2

0.22×0.12

0.92

0.12×0.12 0.1×0.08

0.0264 0.0144 0.008 0.017

0.132 2

0.2260.4438 0 0.1480.3804 9

0.22×0.12

1.02

0.12×0.12 0.1×0.08

4.929

0.7×0.324 0.448×0.3312

(2) 炉内各点压力计算 上升气流 1) 小烟道 ① 摩擦损耗

F=0.2262m；d=0.453m；L=7.875m；W0=0.378m/s

0.378V0==1.67 m/s；γ0=1.275kg/ m3；t=70℃ 0.2262查《焦化设计参考资料》附录十三得知 t=1.9×10-5 kg/ m·s

2

3

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实用标准文案

ReV00dt=

1.671.2750.4533

=50.8×10

1.9105查《焦化设计参考资料》附录十五得 λ=0.048

17.8751.6721.275343∆P1=0.065××=0.065 mmH2O

0.45319.622733② 分流阻力

查《焦化设计参考资料》附录十八得 K=0 所以，∆P2=0 ③ 合计： ∆P=0.1099 mmH2O 2) 箅子砖

① 入口900转弯和缩小综合阻力损耗 综合阻力系数 K=1.5 入口端面 F=0.5325 m2

0.378V0==1.12 m/s，t=80℃

0.3391.1221.275353∆P1=1.5×=0.155 mmH2O

19.62273②摩擦损耗

F=0.245m2，d=0.051m，H=0.09m 0.378V0==1.54m/s，t=80℃ 0.245查《焦化设计参考资料》附录十三得 t=1.95×10-5 kg/ m·s

1.541.2750.0513

=5.13×10

1.95105查《焦化设计参考资料》附录十五得 λ=0.0635 Re=

0.091.5421.275353∆P2=0.0635×=0.0223 mmH2O

0.05119.62273③ 出口突然扩大损耗 F1=0.151m2，F2=1.614m2，K=(1V0=

0.1512)=0.822 1.6140.378=2.50m/s 0.1512.5021.275353∆P3= 0.822=0.432mmH2O

19.62273④ 合计： Σ∆P=∆P1+∆P2+∆P3=0.155+0.0233+0.432=0.610 mmH2O 3) 格子砖

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① 格子砖阻力损耗

F=1.614m2，d=0.0237m，H=1.708m 0.378V==0.234m/s tX=90℃，tZ=800℃，tS=1080℃ 1.6141tJ=×（90+2×800+1080）=692.5℃，TJ=273+692.5=965.5K 40.23421.275965.51.708∆P1=0.02×=0.326mmH2O

0.02371.25760② 出格子砖扩大损耗

F1=1.614 m2，F2=3.499 m2，T=1353K

1.61420.378K= (1=0.234 m/s )=0.290，V0=

3.4991.6140.23421.2751353∆P2=0.290×=0.005 mmH2O

19.62273③ 合计 Σ∆P=∆P1+∆P2=0.326+0.005=0.331mmH2O 4) 短斜道

因为炉头两个斜道，进入的煤气量和空气量较其余的多20%，故里面每个斜道进入煤气量为：

0.378W0==0.023 m3/s

16.4① 入斜道前450转弯

0.378F=3.499 m2，V0==0.108 m/s

3.499查《焦化设计参考资料》附录十八得 K=0.32

0.10821.2751353P=0.001 mmH2O 10.3219.62273② 缩小损耗 F=0.117m2， K=0.5[1(F2=0.0264 m2，V0=

0.023=0.871 m/s 0.02640.02642)]=0.486 0.22510.87121.2751368P20.486=0.120mmH2O

19.62273③ 450转弯损耗

0.023=1.597m/s 0.0144查《焦化设计参考资料》附录十八得 K=0.32 F=0.0144m2，V0=

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实用标准文案

1.59721.2751368P30.32=0.266mmH2O

19.62273④ 摩擦损耗

F=0.0172 m2，d=0.132m，L=0.92m

0.023V0==1.337 m/s，t=1095℃，查《焦化设计参考资料》附录十三得0.0172t=4.88×10-5 kg/ m·s

1.3371.2750.133

=4.61×10

4.8810-5查《焦化设计参考资料》附录十五得 =0.0635 Re0.921.33721.2751368P40.0635=0.258mmH2O

0.13219.62273⑤ 斜道出口扩大损耗

1F1=0.008 m2，F2= ×0.2268=0.1134 m2

20.00820.023=2.875 m/s K(1)=0.86，V0=

0.11340.0082.87521.2751368P50.86=2.315 mmH2O

19.62273⑥ 合计 PP1P2P3P4P5

=0.001+0.120+0.266+0.258+2.315=2.960 mmH2O 5) 立火道 ① 摩擦损耗

F=0.2268 m2，d=0.4430m，H=4.929m W0=0.023×0.9564×1.824=0.0401m3/s

循环废气按50%计：0.0401×1.5=0.0602 m3/s

0.0602V0= =0.265 m/s，火道温度tHD=1650℃，

0.2268跨越孔处温度 tKY=1450℃，tJ=1550℃

查《焦化设计参考资料》附录十三得 t=6.0×10-5 kg/ m·s

0.2650.44301.386=2.71×103 56.010查《焦化设计参考资料》附录十五得 =0.068 Re4.9290.26521.3861823P=0.025 mmH2O 10.0680.443027319.62文档大全

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② 900转弯损耗

0.0602=0.265 m/s 0.2268查《焦化设计参考资料》附录十八得 K=1.1

F1=0.2268 m2，V0=

0.26521.3861723P21.1=0.034 mmH2O

27319.62③ 入跨越孔缩小损耗

F1=0.2268 m2，F2=0.1484 m2，V0= K=0.5[1(0.14842)]=0.286 0.22680.0602=0.0.406 m/s 0.14840.40621.3861723P30.286= 0.021 mmH2O

27319.62④ 合计 PP1P2P3=0.025+0.034+ 0.021=0.080 mmH2O 下降气流

1) 立火道

① 立火道跨越孔下降火道突然扩大损耗

0.0602F1=0.1484 m2，F2=0.2268 m2，V0= =0.406 m/s

0.14840.14842K=(1)=0.119

0.22680.40621.3861723P=0.009 mmH2O 10.11927319.62② 900转弯损耗

查《焦化设计参考资料》附录十八得 K=1.1

0.26521.3861723P21.1=0.034 mmH2O

27319.62③ 摩擦损耗

tHD=1330℃， tKY=1450℃，tJ=1390℃

查《焦化设计参考资料》附录十三得 t=5.67×10-5 kg/ m·s

0.2650.44301.386=2.87×103 -55.6710 查《焦化设计参考资料》附录十五得 =0.0674 Re4.9290.26521.3861663P30.06740.443027319.62=0.023 mmH2O

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④ 合计PP1P2P3=0.009+0.034+0.023=0.066 mmH2O

2) 长斜道 ① 入口缩小损耗

煤气蓄热室废气量较空气蓄热室多19%

0.04011.19 W0==0.0218m3/s

2.19F1=0.2268÷2=0.1134m2，F2=0.008m2

0.0082K= 0.5[1()]=0.498 ，V0=0.0218÷0.008=2.73 m/s

0.11342.7321.3861603P=1.540 mmH2O 10.49827319.62② 摩擦损耗

L=1.25m，F=0.0172 m2，d=0.132m 0.0218V0==1.27m/s，t=1315℃ 0.0172查《焦化设计参考资料》附录十三得 t=5.52×10-5 kg/ m·s

1.270.1321.3863

=4.21×10

5.52105查《焦化设计参考资料》附录十五得 =0.0643 Re1.2521.2721.3861588P20.0643=0.404 mmH2O

0.13227319.62③ 450转弯损耗

查《焦化设计参考资料》附录十八得 K=0.32

0.0218F=0.0144 m2，V0==1.514 m/s

0.01441.51421.3861588P30.32=0.301 mmH2O

27319.62④ 出口扩大损耗

F1=0.0264 m2，F2=0.2251m2，K=(1V0=

0.02642)0.779 0.22510.0218=0.83 m/s 0.02640.8321.3861573P40.779=0.218 mmH2O

27319.62⑤ 入蓄热室顶450转弯损耗

查《焦化设计参考资料》附录十八得 K=0.32

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实用标准文案

F=3.499 m，Q0=0.358 m/s，V0=

23

0.358=0.102 m/s 3.4990.10221.3861573P50.32=0.001 mmH2O

27319.62⑥ 合计 PP1P2P3P4P5

=1.540+0.404+0.301+0.218+0.001=2.464 mmH2O

3) 格子砖 ① 入格子砖缩小损耗

F1=3.499 m2，F2=1.614 m2，K=0.5 [1(V0=

0.358=0.222 m/s 1.6141.6142)]=0.394 3.4990.22221.3861573P=0.008 mmH2O 10.39427319.62② 格子砖阻力损耗

0.358F=1.614 m2，V0==0.222 m/s，d=0.0237 m，H=1.708 m，

1.614tX=360℃，tZ=1035℃，tS=1300℃ 1tJ=（360+2×1035+1300）=932.5℃ T=932.5+273=1205.5 K 40.22221.3861205.51.708P20.02=0.398 mmH2O

0.02371.25760③. 合计 PP1P2=0.008 +0.398=0.406 mmH2O

4) 箅子砖（按中段计算） ①入口突然缩小损耗

0.1512F1=1.614 m2，F2=0.151 m2，K=0.5[1()]=0.496

1.6140.358V02.37 m/s，T=623 K

0.1512.3721.386623P=0.449 mmH2O 10.49619.62273② 摩擦损耗

F=0.245 m2，d=0.051 m，H=0.09 m，

0.358V0=1.461 m/s，t=350 ℃

0.245文档大全

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查《焦化设计参考资料》附录十三得 t=3.0×10 kg/ m·s

-5

1.4611.3860.06-5

3.44×103.0105查《焦化设计参考资料》附录十三得 = 0.066 Re0.091.46121.386623P20.066=0.040 mmH2O

0.05119.62273③ 进入小烟道扩大和900转弯综合阻力损耗

0.358综合阻力系数 K=1.5，F=0.339 m2，V01.056 m/s

0.3391.05621.386623P31.5=0.270mmH2O

19.62273④ 合计 PP1P2P3=0.449+0.040+0.270=0.759 mmH2O

5) 小烟道

① 小烟道集流损耗

0.358F=0.2262 m2，V01.58 m/s

0.2262查《焦化设计参考资料》附录十八得 K=1.5

1.5821.386573P=0.555 mmH2O 11.519.62273② 摩擦损耗

F=0.2262 m2，d=0.453 m，L=7.875 m，V0=1.58m/s，t=300℃ 查《焦化设计参考资料》附录十三得 t=2.83×10-5 kg/ m·s

1.581.3860.3613

=35.1×10

2.8310-5查《焦化设计参考资料》附录十五得 =0.0498 Re17.8751.5821.386573P20.0498=0.107mmH2O

30.45319.62273③ 合计 PP1P20.555+0.107=0.662 mmH2O (三) 加热系统各部分浮力计算

hH(0KT0tKT00T0tT0)

大气温度 tK=30℃

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0KT01.28273==1.153 tKT030273上升气流 1) 小烟道

t=70℃，H=0.65÷2=0.325 m

1.275273h10.325(1.153)=0.045 mmH2O

702732) 箅子砖

t=80℃，H=0.09+0.035=0.125m

1.275273h20.125(1.153)=0.021mmH2O

3533) 格子砖

TJ=692.5℃，H=1.708m

1.275273h31.708(1.153)=1.354 mmH2O

965.54) 蓄热室顶部空间

t=1080℃，H=0.120m

1.275273h40.120(1.153)=0.107 mmH2O

13535) 蓄热室顶部至斜道出口

t=1095℃，H=0.726 m

1.275273h50.726(1.153)=0.652 mmH2O

13686) 立火道（至跨越孔中心）

t=1550℃，H=4.929m

1.386273h64.929(1.153)=4.661 mmH2O

18237) 跨越孔中心至炉顶

t=1000℃，H=2.05m

1.386273h72.05(1.153)=1.754 mmH2O

1273下降气流

1) 跨越孔中心至炉顶

t=1000℃，H=2.05 m

1.386273h82.05(1.153)=1.754 mmH2O

12732) 跨越孔至立火道底

tJ=1390℃，H=4.929m

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1.386273)=4.562 mmH2O

16633) 斜道（至蓄热室顶空中心）

t=1315℃，H=0.726m

1.386273h100.726(1.153)=0.664 mmH2O

15884) 蓄热室顶部空间中心（至格子砖顶）

t=1300℃，H=0.120m

1.386273h110.120(1.153)=0.109 mmH2O

15735) 格子砖

J=923.5℃，H=1.708 m

1.386273h121.708(1.153)=1.810 mmH2O

1205.56) 箅子砖

t=350℃，H=0.125m

1.386273h130.125(1.153)=0.068 mmH2O

6237) 小烟道

t=300℃，H=0.325m

1.386273h140.325(1.153)=0.160 mmH2O

573炉内加热系统各部位的阻力及浮力计算结构，集中列于下表 h94.929(1.153

表5.17 加热系统各部位的阻力及浮力

部位 小烟道 上 升 气 流 箅子砖 蓄热室格子砖 蓄热室顶部空间 斜道 立火道 炉顶 小计 阻力/mmH2O 0.065 0.610 0.331 2.960 0.080 4.046 浮力 /mmH2O 0.045 0.021 1.354 0.107 0.652 4.661 1.754 8.594 下 降 气 流 部位 立火道 斜道 蓄热室顶部空间 蓄热室格子砖 箅子砖 小烟道 小计 阻力 /mmH2O 0.066 2.464 0.406 0.759 0.662 4.357 浮力/mmH2O 4.562 0.664 0.109 1.433 0.068 0.160 6.996 按流体力学原理，对于上升气流，末端压力等于初始压力减去初末二端间之阻力，再加上总浮力，如下式所示：

PP0Ph

上升气流：

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为保证下降气流看火孔压力为±0.00，则

P0Ph

P=0.065+0.610+0.331+2.960+0.080+0.009+0.034=4.089 mmH2O h=0.045+0.021+1.354+0.107+0.652+4.661+1.754=8.594 mmH2O ① 小烟道中心

P1=4.089―8.594=―4.505 mmH2O=―44.149Pa ② 箅子砖底部

P2=―4.505―0.065+0.045=―4.525 mmH2O=―44.345Pa ③ 箅子砖上部

P3=―4.525―0.610+0.021=―5.114 mmH2O=―50.117Pa ④ 蓄热室顶部空间

P4=―5.114―0.331+1.354+0.107=―3.984 mmH2O=―39.043Pa ⑤ 立火道底部

P5=―3.984―2.960+0.652=―6.292 mmH2O=―61.662Pa ⑥跨越孔中心

P6=―6.292―0.080+4.661=―1.711 mmH2O=―16.768Pa ⑦ 炉顶

P7=―1.711+1.754=0.043 mmH2O= 0.421Pa 下降气流

对下降气流而言，末端压力等于初始压力减去初末二端所有的阻力与浮力之和，如下式所示：

PP0(Ph)

① 炉顶（此项仍须按上升气流公式计算）

P8=―1.711―（0.151+0.044）+1.77=±0.00 mmH2O= 0 Pa ② 跨越孔中心

P9= 0.00―1.754=―1.754 mmH2O=―17.189Pa ③ 立火道底部

P10=―1.754-0.023-4.562=―6.339 mmH2O=―62.122 Pa ④ 蓄热室顶部空间

P11=―6.339―2.464―0.664=―9.467mmH2O=―92.777Pa ⑤ 箅子砖上部

P12=―9.467―0.406―0.109―1.433=―11.415 mmH2O=―111.867Pa ⑥ 箅子砖下部

P13=―11.415―0.759―0.068=―12.242 mmH2O=―119.972Pa ⑦ 小烟道出口

P14=―12.242―0.662―0.160=―13.064 mmH2O=―128.027Pa

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表5.18 炉体各点压力（Pa） 上 升 气 流

部位 小烟道中心 箅子砖底部 箅子砖上部 蓄热室顶部空间 立火道底部 跨越孔中心 炉顶 压力/Pa ―44.149 ―44.345 ―50.117 ―39.043 ―61.662 ―16.768 0.421 下 降 气 流 炉顶 跨越孔中心 立火道底部 蓄热室顶部空间 箅子砖上部 箅子砖底部 小烟道出口 部位 压力/Pa 0 ―17.189 ―62.122 ―92.777 ―111.867 ―119.972 ―128.027

5.2.5烟囱计算

5.2.5.1 计算烟囱高度的基本公式 HPP1P25 （5.38） 0KT00FT0tKT0tFT0式中：

H——烟囱高度，米；

P——进入烟囱前加热系统的全部阻力和浮力，mmH2O； △P1——烟囱内的摩擦阻力，mmH2O； △P2——烟囱出口处的废气扩大损耗，mmH2O； 5——烟囱的备用吸力，mmH2O；

0K——换算成标准状态下的湿空气重度，kg/m3； 0F——换算成标准状态下的湿废气重度，kg/m3； tK——大气温度，一般取30℃； tF——烟囱内废气平均温度，℃； T0——273K。

5.2.5.2 烟囱高度计算

原始数据参看炉体水压计算的原始数据。

(1) 从交换开闭器到烟囱根部的阻力

1) 交换开闭器（t=280℃，μt=2.75×10-5 kg/m·s） ① 两交叉部之一的摩擦损耗 FJ=0.334×0.570=0.083m2

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d=

40.190=0.420m

2(0.3340.570) L=1.323+0.77+0.167+0.8=3.06m

0.372 V0= =1.96m/s

0.1901.961.3820.4203

Re= =4.14×10 查附录十五得=0.049 52.75101.9621.3825533.06P=0.196 mmH2O 10.04919.622730.420②两叉部之一的转弯损耗

=300 查附录十八K=0.2

1.9621.382553P20.2=0.110 mmH2O

19.62273③900转弯损耗 查附录十八 K=1.1

0.372=1.96 m/s V00.1901.9621.382553P31.1 =0.597 mmH2O

19.62273④扩大损耗

F1=Π/4×0.412×2=0.264m2 F2=Π/4×0.62=0.283m2

0.264K=1=0.0045 V0=1.96m/s 0.2831.9621.382553P40.0045=0.002 mmH2O

19.622732⑤汇合损耗 0.685V0==2.42m/s T形汇合，查附录十八的K=1.0 0.2832.4221.382553P51.0 =0.836 mmH2O

19.62273⑥调节翻板损耗：翻板关10度 F=Π/4×0.412=0.132 m2 V0= 查附录十八得K=0.5

0.685 =5.19 m/s 0.132文档大全

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5.1921.382553 =1.922 mmH2O P0.5619.62273⑦废气连接管摩擦损耗

L=0.8m，d=0.41m，F=0.132m2，V0=5.19m/s 5.191.3820.41Re= =10.69×104 查附录十五得=0.044 52.75105.1921.3825530.8P70.044 =0.327mmH2O

19.622730.41⑧合计

∑ΔP=0.196+0.110+0.597+0.002+0.836+1.922++0.044=3.707mmH2O

2) 烟道连接管 ①摩擦损耗

L=1.50m，d=0.6m，F=Π/4×0.62=0.283m2

0.685V0= =2.42m/s t=250℃

0.283查附录十三得μt=2.64×10-5 kg/m·s

2.420.61.3824

Re= =7.60×10 查附录十五得=0.0454

2.641051.502.4221.382523P =0.090mmH2O 10.04540.619.62273②1350转弯损耗 R600=1 查附录十八得K=0.3 d6002.4221.382523P20.3 =0.237mmH2O

19.62273③进入分烟道900转弯和扩大的综合阻力 取综合阻力系数K=1.5

2.4221.382523P31.5=1.185mmH2O

19.62273④∑ΔP=0.090+0.237+1.185=1.512mmH2O

3) 焦侧烟道 ①集流损耗

F=1.61×2.6+Π/2×1.32=6.84m2

16.47V0=2.41m/s 0=1.376 kg/m3

6.84文档大全

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查附录十八得 K=1.5 t=240℃

2.4121.376513P =1.148mmH2O 11.519.62273②摩擦损耗 L=71.8m d46.84=2.76m

2(1.611.3)1.33.14t=240℃ 查附录十三得μt=2.61×10-5 kg/m·s

2.412.761.3763

Re= =845×10

2.611050.175'0.12=0.0340

Re考虑到分烟道内壁粗糙，阻力系数增加1.5倍 λ=1.5'=1.5×0.0340=0.0510

71.82.4121.376513P20.0510 =0.339mmH2O

2.7619.62273③调节翻板损耗（按翻板关150计算） 查附录十八得K=0.9

2.4121.376513P30.9 =0.483 mmH2O

19.62273④900转弯损耗 查附录十八得K=1.1

2.4121.376513P41.1 =0.842 mmH2O

19.62273⑤∑ΔP=1.148+0.339+0.689+0.842=3.018 mmH2O

4) 集合烟道 ①摩擦损耗

L=21.57m，F=6.84m，d=2.76m，V0=2.41m/s t=240℃ 查附录十三得μt=2.61×10-5 kg/m·s （取焦侧烟道的λ值）λ=0.0525

21.572.4121.376513P =0.314 mmH2O 10.05252.7619.622732

②汇合损耗

F=2.8×3.3+0.5×П×1.652=13.51m2

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Q0=32.94 m/s V0查附录十八得K=1.15

3

32.94=2.44 m/s 13.512.4421.376513P21.15 =0.902 mmH2O

19.62273③∑ΔP=0.314+0.902=1.216 mmH2O

5) 总烟道 ①摩擦损耗 L=32.5m d=

413.51=3.84m

2(1.652.8)1.653.14V0=2.44m/s , t=235℃，查附录十三得μt=2.55×10-5 kg/m·s

2.441.3763.843

=506×10 Re52.5510'0.175=0.0362 30.12(50610)考虑到总烟道内内壁粗糙，阻力系数增加1.5倍 λ=1.5'=1.5×0.0362=0.0543

32.52.4421.376508P=0.357mmH2O 10.05433.8419.62273②两个450转弯损耗 取K=0.6

2.4421.376508P20.6 =0.466mmH2O

19.62273③900转弯损耗（转弯处有曲率半径） 查附录十八得K=0.25

2.4421.376508P30.25 =0.194mmH2O

19.62273④进入烟囱900转弯

t=230℃，查附录十八得K=1.1

2.4421.376508P41.1=0.846mmH2O

19.62273⑤ 合计 ∑ΔP=0.357+0.466+0.194+0.846=1.863mmH2O ⑥ 从交换开闭器到烟囱根部的总阻力

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∑ΔP=3.707+1.512+3.018+1.216+1.863=11.316mmH2O

(2) 从交换开闭器到烟囱底部各点浮力计算

从交换开闭器到烟囱底部各点浮力的大小须根据烟道烟囱布置图所示的标高进行计算。

现在按图所示之各点标高进行浮力计算。

①从小烟道中心到分烟道顶面（取大气温度为30℃） H=―1.78m，tF=280℃

1.282731.382273h11.78 =―0.838mmH2O

28027330273

图5.6 焦炉烟道烟囱布置示意图

②分烟道顶面到分烟道中心 H=―1.87m，tF=245℃

1.382273h21.871.153 =―0.794mmH2O

245273③分烟道中心到总烟道出口中心 H=―1.4m，tF=235℃

1.376273h31.41.153 =―0.579mmH2O

235273④从交换开闭器到烟囱底部的浮力

∑Δh=―0.838―0.794―0.579=―2.211mmH2O

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(3) 烟囱高度计算

1) 烟囱底部的压力

小烟道出口中心处的压力P=―13.064mmH2O 交换开闭器到烟囱底部的阻力损耗ΔP=11.316mmH2O 交换开闭器到烟囱底部的浮力Δh=―2.211mmH2O

烟囱底部压力P=―13.064―11.316―2.211=―26.591mmH2O

2) 烟囱的阻力损耗 ① 摩擦损耗

L=100m，FS=0.25П×42=12.56m2 ，Fx=0.25П×72=38.47m2

32.94FJ=25.52m2 ，dJ=5.70m， V0= 22.58m/s

25.52t=220℃ 查附录十三得μt=2.52×10-5 kg/m·s

2.581.3765.455

=8.03×10 Re52.52100.175 =0.035

50.128.03101002.5821.376493P =0.518mmH2O 10.0355.7019.62273② 烟囱出口损耗

32.942K=1.0 ， V0= =5.25m/s

12.565.2521.376483P21.0 =3.420 mmH2O

19.62273③∑ΔP=0.518+3.420=3.938 mmH2O (4) 烟囱高度计算 烟囱备用吸力5 mmH2O

烟囱所产生的吸力P=26.591+3.938+5=35.529 mmH2O 大气温度tK=35℃,大气压力P=760毫米汞柱 烟囱高度

35.529 =95.0 m

1.282731.376273()35273220273本设计取烟囱高度为100米。 H(5) 烟道内及烟囱内各点压力 ① 焦侧分烟道中心（翻板前）

P1=―13.064―3.707―1.512―1.148―0.339―0.838―0.794=―21.402

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mmH2O

② 总烟道中心（翻板前）

P2=―21.402―0.689―0.842―1.216―0.357―0.466―0.194―0.579=―25.745 mmH2O

③ 烟囱底部

100米烟囱的浮力为37.40mmH2O，比95.0米烟囱浮力多37.40-36.548=0.854mmH2O。

P3=―25.745―0.846―5.0―1.319=―32.91 mmH2O ④ 烟囱出口

P4=37.40―32.91―0.518=3.972 mmH2O

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