CN102286650A

CN102286650A - 高炉煤气放散塔的煤气放散方法

Info

Publication number: CN102286650A
Application number: CN2011102564556A
Authority: CN
Inventors: 包来友
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2031-09-01
Also published as: CN102286650B

Abstract

本发明涉及冶金领域的一种煤气放散方法，是一种高炉煤气放散塔的煤气放散方法，当压力采集点的压力超过8500Pa且小于9000Pa时，打开第一组放散火炬快切阀放散，放散流量为70000m³/h；当压力采集点的压力超过9000Pa且小于9500Pa时，继续打开第二组放散火炬快切阀放散，放散流量为120000m³/h；当压力采集点的压力超过9500Pa且小于10500Pa时，继续打开第三组放散火炬快切阀放散，放散流量为180000m³/h；当压力采集点的压力超过10500Pa，继续打开第四组放散火炬快切阀放散，放散流量为250000m³/h。本发明可以解决煤气放散塔等设备弯头较多，直管段距离不够，导致流量计计量不准，误差较大的高炉煤气放散塔煤气放散的问题，在直管段长度小于15倍管径的情况下可以对煤气放散管进行准确的计量放散。

Description

高炉煤气放散塔的煤气放散方法

技术领域

本发明涉及冶金领域的一种煤气放散方法，具体的说是一种高炉煤气放散塔的煤气放散方法。

背景技术

冶金企业的副产品煤气一般是供需平衡，当用户停产较多时，过剩煤气一般通过放散塔进行放散，放散流量的计量，一般采用在放散的煤气管道上安装孔板流量计。为做到准确的计量，减少误差，流量计安装有严格的条件，孔板流量计安装位置的上下游都要有一段直径不变的直管，以保证流体通过孔板之前的速度分布稳定。若孔板上游不远处装有弯头、阀门等，流量计的读数的精确性会受到相当大的影响。通常直管道的长度至少要满足15倍管径。由于冶金企业场地局限，放散塔一般紧靠近煤气主管道，流量孔板安装位置要求的直管段达15倍管径（流量孔板安装位置的前10倍后5倍直管径），工艺管道布置上很难满足其安装要求，在此管道上安装流量计，计量误差一般达50%以上。例如有的高炉煤气放散塔实际放散在20万m³/h，流量计显示数值在7万m³/h，由于直管段只有10米，不能做到准确计量，只能做定性分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提出一种高炉煤气放散塔的煤气放散方法，在直管段长度小于15倍管径下能对煤气放散管进行准确计量放散。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

高炉煤气放散塔的煤气放散方法，高炉煤气放散塔包括煤气主管，煤气主管通过放散接口连接第一管道，第一管道通过变径接口连接第二管道，第二管道连接三根支管，各支管分别连接三根放散火炬连接管，每根放散火炬连接管连接一个放散火炬，共设9个放散火炬；在煤气主管上设有压力采集点；将放散火炬分为四组，第一组为放散火炬和放散火炬，第二组为放散火炬和放散火炬，第三组为放散火炬和放散火炬，第四组为放散火炬、放散火炬和放散火炬；

当压力采集点的压力超过8500Pa且小于9000Pa时，打开第一组放散火炬快切阀放散，放散流量为70000 m3/h；

当压力采集点的压力超过9000Pa且小于9500Pa时，继续打开第二组放散火炬快切阀放散，放散流量为120000 m3/h；

当压力采集点的压力超过9500Pa且小于10500Pa时，继续打开第三组放散火炬快切阀放散，放散流量为180000 m3/h；

当压力采集点的压力超过10500Pa，继续打开第四组放散火炬快切阀放散，放散流量为250000 m3/h。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的高炉煤气放散塔的煤气放散方法，第一管道直径为1400mm，第二管道直径为1600mm，三根支管直径都为1200mm，九根放散火炬连接管直径都为700mm。

前述的高炉煤气放散塔的煤气放散方法，第二管道上设有调节阀组。

前述的高炉煤气放散塔的煤气放散方法，第二管道通过90°弯头连接支管。

本发明的有益效果是：本发明可以解决煤气放散塔等设备弯头较多，直管段距离不够，导致流量计计量不准，误差较大的高炉煤气放散塔煤气放散的问题，在直管段长度小于15倍管径的情况下可以对煤气放散管进行准确的计量放散。本发明在煤气管道弯头多，阀门多，直管段小于15倍管径的情况下，通过流体力学理论计算，能对煤气放散管流量进行准确的计量，计量误差在±8%以内，同安装孔板流量计相比准确度提高50%，应用该发明，预计每座放散塔可节省仪表计量投资约15万元。

附图说明

图1为本发明的连接示意图。

具体实施方式

实施例

本实施例为一座高炉煤气放散塔，用于放散多余的高炉煤气，各管路连接如图1所示，高炉煤气放散塔包括煤气主管1，煤气主管1通过放散接口2连接第一管道3，第一管道3通过变径接口16连接第二管道4，第二管道4连接三根支管5，各支管5分别连接三根放散火炬连接管6，每根放散火炬连接管6连接一个放散火炬7-15，共设9个放散火炬；在煤气主管上设有压力采集点P；将放散火炬分为四组，第一组为放散火炬7和放散火炬8，第二组为放散火炬9和放散火炬10，第三组为放散火炬11和放散火炬12，第四组为放散火炬13、放散火炬14和放散火炬15；第一管道直径为1400mm，第二管道直径为1600mm，三根支管直径都为1200mm，九根放散火炬连接管直径都为700mm。第二管道4上设有调节阀组17。第二管道4通过90°弯头16连接支管5。

已知放散塔进口管径为DN1600，放散压力设定点P附近总管流速9.8 m/s，放散调节蝶阀开度70%，第一组放散设定压力为8500Pa，第二组放散设定压力为9000 Pa，第三组放散设定压力为9500 Pa，第四组放散设定压力为10500 Pa，高炉煤气重度为1.38kg/m³。具体煤气放散方法为：

当压力采集点P的压力超过8500Pa且小于9000Pa时，打开第一组放散火炬快切阀放散，放散流量为70000 m3/h；

当压力采集点P的压力超过9000Pa且小于9500Pa时，继续打开第二组放散火炬快切阀放散，放散流量为120000 m3/h；

当压力采集点P的压力超过9500Pa且小于10500Pa时，继续打开第三组放散火炬快切阀放散，放散流量为180000 m3/h；

当压力采集点P的压力超过10500Pa，继续打开第四组放散火炬快切阀放散，放散流量为250000 m3/h。

本实施例运用流体力学方程，直管段阻力损失公式为P=0.1827V²×g/d，弯管和阀门等局部阻力损失公式为P=xV²* g*K_V/2g，分段对放散塔的煤气管道进行水力计算，从压力和流量的转换关系，达到对各种煤气放散塔的相对准确计量。其中P表示压力损失，V表示速度，g表示高炉煤气比重，d表示管道直径，0.1827表示高炉煤气摩擦系数，x表示阻力系数，K_V _：表示体积修正系数。

具体计算过程为：

一、当第一组开始放散时，设定主管压力为8500Pa。

1、放散塔前的DN2400管道流速为U₁，

U₁＝9.8 m/s

取压点P到1点阻损为P₁=0.1827V₁ ²*g/d=0.1827*9.8²*1.38/2.4=10.1mm

（P₁：压力损失，V₁：速度，g：高炉煤气比重，d：管道直径）

2、垂直管压降为gz,gz=g(z7-z1)=9.8(50-12.43)=368Pa=36.8mm

（g:重力加速度，z：放散塔的高度）

3、DN1400变径为DN1600阻损为P_2-3，V₃ =V₄

局部阻力损失公式为P=xV²* g*K_V/2g，其中x表示阻力系数，V表示速度，g表示比重，K_V表示体积修正系数。

P_2-3＝0.45V₄ ²* 1.38*1.1/(2*9.8)=0.035 V₄ ²

4、放散调节阀组等的阻损为P_3-4，其中两个密封蝶阀x为0.30，一个盲板阀为0.15，两个30°弯x为0.34，调节阀x为1.2，合计阻力系数为1.99。

P_3-4＝1.99V₄ ²* 1.38*1.1/(2*9.8)=0.154V₄ ²

5、弯头4的阻损P₄＝0.3V₄ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=0.02V₄ ²

6、DN1600变径为DN1200三通阻损为P_4-5，阻力系数为9.7。

V₄A₄=V₅A₅

V₅=V₄d₄ ²/d₅ ²= V₄1.6²/1.2²=1.78V₄

P_4-5＝9.7V₅ ²* 1.38*1.1/(2*9.8)=2.37V₄ ²

7、DN1200变径为DN700三通阻损为P_5-6，阻力系数为9.7。

V₅A₅=2V₆A₆

V₆=V₅d₅ ²/2d₆ ²= V₅*1.2²/2*0.7²=1.47V₅

P_5-6＝9.7V₆ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=5.13V₄ ²

8、快切阀等完全放空的阻力损失为P_6-7，其中快切阀x为0.15，逐渐扩大管x为0.3，完全放空x为1。

P_6-7=1.45V₆ ²*g/2g=0.696V₄ ²

9、总的阻力损失为åP＝8500Pa=850mmH₂O

åP= P₁+gz+P_2-3+P_3-4+P₄+P_4-5+P_5-6+P_6-7

850=10.1+36.8+0.035V₄ ²+0.154V₄ ²+0.02V₄ ²+2.37V₄ ²+5.13V₄ ²+0.696V₄ ²

V₄=9.7m/s

Q= V₄*S₄=9.7*(∏/4)*1.6²*3600=70000 m³/h。

二、当第二组开始放散时，设定主管压力为9000Pa。

1、放散塔前的DN2400管道流速为U₁，

U₁＝9.8m/s

取压点到P₁点阻损为

P₁＝0.1827V₁ ²*g/d=0.1827*9.8²*1.38/2.4=10.1mm

2、垂直管压降为gz,

gz=g(z7-z1)=9.8(50-12.43)=368Pa=36.8mm

3、DN1400变径为DN1600阻损为P_2-3，阻力系数为0.45，

V₂=V₃=V₄

局部阻力损失公式为P=xV²*g*K_V/2g

P_2-3＝0.45V₄ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=0.035V₄ ²

4、蝶阀组等的阻损为P_3-4，阻力系数为1.99，其中两个密封蝶阀x为0.30，一个盲板阀为0.15，两个30°弯x为0.34，调节阀x为1.2，

P_3-4＝1.99V₄ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=0.154V₄ ²

5、弯头4的阻损P₄＝0.3V₄ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=0.02V₄ ²

6、DN1600变径为DN1200三通阻损为P_4-5，阻力系数为9.7，

0.75V₄A₄=V₅A₅

V₅=0.75V₄d₄ ²/d₅ ²= 0.75V₄1.6²/1.2²=1.33 V₄

P_4-5＝9.7V₅ ²* 1.38*1.1/(2*9.8)=1.33 V₄ ²

7、DN1200变径为DN700三通阻损为P_5-6，阻力系数为9.7，

V₅A₅=3V₆A₆

V₆=V₅d₅ ²/3d₆ ²=V₅*1.2²/3*0.7²=0.98V₅

P_5-6＝9.7V₆ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=1.28V₄ ²

8、快切阀等完全放空的阻力损失为P_6-7，阻力系数为1.45，其中快切阀x为0.15，逐渐扩大管x为0.3，完全放空x为1，

P_6-7=1.45V₆ ²*g/2g=0.174V₄ ²

9、总的阻力损失为åP＝9000Pa=900mmH₂O

åP= P₁+gz+P_2-3+P_3-4+P₄+P_4-5+P_5-6+P_6-7

900=10.1+36.8+0.035V₄ ²+0.154V₄ ²+0.02V₄ ²+1.33V₄ ²+1.28V₄ ²+0.174V₄ ²

V₄=16.8m/s

Q=V₄*S₄=16.8*(P/4)*1.6²*3600=12万 m³/h。

三、当第三组开始放散时，设定主管压力为9500Pa。

1、放散塔前的DN2400管道流速为U₁，

U₁＝9.8m/s

取压点P到1点阻损为

P₁＝0.1827V₁ ²*g/d=0.1827*9.8²*1.38/2.4=10.1mm

2、垂直管压降为gz,gz=g(z7-z1)=9.8(50-12.43)=368Pa=36.8mm

3、DN1400变径为DN1600阻损为P_2-3，V₂=V₃=V₄

局部阻力损失公式为P=xV²* g*K_V/2g

P_2-3＝0.45V₄ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=0.035V₄ ²

P_3-4＝1.99V₄ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=0.154 V₄ ²

5、弯头4的阻损P₄＝0.3V₄ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=0.02V₄ ²

6、DN1600变径为DN1200三通阻损为P_4-5，阻力系数为9.7，

V₄A₄=2V₅A₅

V₅=V₄d₄ ²/2d₅ ²=V₄*1.6²/(2*1.2²)=0.89V₄

P_4-5＝9.7V₅ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=0.60V₄ ²

7、DN1200变径为DN700三通阻损为P_5-6，

V₅A₅=3V₆A₆

V₆=V₅d₅ ²/3d₆ ²=V₅*1.2²/3*0.7²=0.98V₅

P_5-6＝9.7V₆ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=0.57V₄ ²

P_6-7=1.45V₆ ²*g/2g=0.078 V₄ ²

9、总的阻力损失为åP＝9500Pa=950mmH₂O

åP=P₁+gz+P_2-3+P_3-4+P₄+P_4-5+P_5-6+P_6-7

950=10.1+36.8+0.035V₄ ²+0.154V₄ ²+0.02V₄ ²+0.60V₄ ²+0.57V₄ ²+0.078V₄ ²

V₄=24.9m/s

Q=V₄*S₄=24.9*(∏/4)*1.6²*3600=18万m³/h

四、当第四组开始放散时，设定主管压力为10500Pa。

1、放散塔前的DN2400管道流速为U₁，

U₁＝9.8m/s

取压点P到1点阻损为

P₁＝0.1827V₁ ²*g/d=0.1827*9.8²*1.38/2.4=10.1mm

2、垂直管压降为gz,gz=g(z7-z1)=9.8(50-12.43)=368Pa=36.8mm

3、DN1400变径为DN1600阻损为P_2-3，V₂=V₃=V₄

局部阻力损失公式为P=xV²* g*K_V/2g

P_2-3＝0.45V₄ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=0.035V₄ ²

P_3-4＝1.99V₄ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=0.154V₄ ²

5、弯头4的阻损P₄＝0.3V₄ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=0.02V₄ ²

6、DN1600变径为DN1200三通阻损为P_4-5，阻力系数为9.7，

V₄A₄=3V₅A₅

V₅=V₄d₄ ²/3d₅ ²=V₄1.6²/(3*1.2²)=0.59V₄

P_4-5＝9.7V₅ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=0.26V₄ ²

7、DN1200变径为DN700三通阻损为P_5-6，

V₅A₅=3V₆A₆

V₆=V₅d₅ ²/3d₆ ²=V₅ *1.2²/3*0.7²=0.98V₅

P_5-6＝9.7V₆ ²*1.38*1.1/(2*9.8)=0.25V₄ ²

P_6-7=1.45V₆ ²*g/2g=0.035V₄ ²

9、总的阻力损失为åP＝10500Pa=1050mmH₂O

åP=P₁+gz+P_2-3+P_3-4+P₄+P_4-5+P_5-6+P_6-7

1050=10.1+36.8+0.035V₄ ²+0.154V₄ ²+0.02V₄ ²+0.26V₄ ²+0.25V₄ ²+0.035V₄ ²

V₄=35m/s

Q=V₄*S₄=35*(∏/4)*1.6²*3600=25万m³/h

通过计算，得到以下数据：

当压力超过8500Pa，打开第一组7～8火炬快切阀放散，放散流量为70000 m³/h；

当压力超过9000Pa，继续打开第二组9～10火炬快切阀放散，放散流量为120000 m³/h；

当压力超过9500Pa，继续打开第三组11～12火炬快切阀放散，放散流量为180000 m³/h；

当压力超过10500Pa，继续打开第四组13～15火炬快切阀放散，放散流量为250000 m³/h。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.高炉煤气放散塔的煤气放散方法，所述高炉煤气放散塔包括煤气主管（1），所述煤气主管（1）通过放散接口（2）连接第一管道（3），所述第一管道（3）通过变径接口（16）连接第二管道（4），所述第二管道（4）连接三根支管（5），所述各支管（5）分别连接三根放散火炬连接管（6），每根放散火炬连接管（6）连接一个放散火炬（7-15），共设9个放散火炬；

其特征在于：在所述煤气主管上设有压力采集点（P）；将放散火炬分为四组，第一组为放散火炬（7）和放散火炬（8），第二组为放散火炬（9）和放散火炬（10），第三组为放散火炬（11）和放散火炬（12），第四组为放散火炬（13）、放散火炬（14）和放散火炬（15）；

当压力采集点（P）的压力超过8500Pa且小于9000Pa时，打开第一组放散火炬快切阀放散，放散流量为70000 m3/h；

当压力采集点（P）的压力超过9000Pa且小于9500Pa时，继续打开第二组放散火炬快切阀放散，放散流量为120000 m3/h；

当压力采集点（P）的压力超过9500Pa且小于10500Pa时，继续打开第三组放散火炬快切阀放散，放散流量为180000 m3/h；

当压力采集点（P）的压力超过10500Pa，继续打开第四组放散火炬快切阀放散，放散流量为250000 m3/h。

2.如权利要求1所述的高炉煤气放散塔的煤气放散方法，其特征在于：所述第一管道直径为1400mm，所述第二管道直径为1600mm，所述三根支管直径都为1200mm，所述九根放散火炬连接管直径都为700mm。

3.如权利要求1或2所述的高炉煤气放散塔的煤气放散方法，其特征在于：所述第二管道（4）上设有调节阀组（17）。

4.如权利要求1或2所述的高炉煤气放散塔的煤气放散方法，其特征在于：所述第二管道（4）通过90°弯头（16）连接所述支管（5）。