CN103602341A - 一种捣固焦炉小孔板孔径排列方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能控制捣固焦炉温度具有较好的均匀性和稳定性的捣固焦炉小孔板排列方法。焦炉煤气由主管经支管进入横管后，向机、焦侧分流并由各下喷管进入砖煤气道。下喷管内的流量取决于横管内各下喷管处的压力和进入下喷管前小孔板直径，横管内各下喷管处的压力与下喷管所处的位置和下喷管的煤气流量直接相关。因此确定了各下喷管处的压力，就可以确定小孔板的直径，也就确定了各立火道的温度，只有计算出合理的小孔板直径，才能保证合理的焦炉温度。根据理论计算和校正试验，经过改进，可大大降低调火人员的工作强度，改变用铁丝调节温度的传统方式。因此，此发明可达到使焦炉温度均匀、稳定的目的，降低劳动强度。

Description

一种捣固焦炉小孔板孔径排列方法

技术领域

本发明属于焦炉热工技术领域，具体涉及一种为了控制捣固焦炉边炉炉温而重新设计捣固焦炉小孔板的排列方法。 

背景技术

酒钢焦化厂5.5米捣固焦炉炭化室机侧宽490mm、焦侧宽510mm、锥度20mm，煤饼的机、焦侧宽度相同。目前设计的小孔板排列中机、焦侧炉头部位的小孔板排列不能满足实际需求，容易造成机侧温度偏低，而焦侧温度偏高，最终导致机侧炉头部位焦炭偏生，而焦侧炉头部位的焦炭过火，目前小孔板直径排列顺序列于表1。 

表1原设计小孔板排列 

每个燃烧室共有32个立火道，煤气进入横管以后，向机、焦两侧分流，由于焦侧(15～32号立火道)的小孔板比机侧(1～14号立火道)的小孔板平均直径大，所以焦侧温度偏高。为了保证机、焦侧温度相同，焦侧加入了大量铁丝，阻力增加，流量减少，从而温度降低，虽然解决了短时问题，但由于时间稍长、铁丝偏多时，会引起铁丝挂料严重，从而导致铁丝直径变大，产生的阻力也随之增大，流量会进一步减少，必须定期清理铁丝挂料或更换铁丝，导致调火工作强度加大。由于每个小孔板与之对应的立火道相联系，阻力变化会影响煤气流量，煤气流量决定了温度变化，打破全炉阻力的平衡，横墙系数下降，这时必须清理、更换铁丝，增加调火工作强度，焦炉炉温均匀、稳定性 较差。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的缺点而提供一种能控制捣固焦炉温度具有较好的均匀性和稳定性的捣固焦炉小孔板排列方法。 

为解决本发明的技术问题采用如下技术方案： 

一种捣固焦炉小孔板孔径排列方法，包括以下步骤： 

测量机侧横管末端的煤气压力P_机、焦侧横管末端的煤气压力P_焦、由支管进入横管的煤气流向机侧的初始气流速度ω_机、由支管进入横管的煤气流向焦侧的初始气流速度ω_焦、机侧横管内直径D₁、焦侧横管内直径D₂、焦炉煤气密度ρ₀、横管内煤气温度T，取煤气由支管进入横管后分为两股气流阻力的当量长度L_分为横管内直径D的60倍，因为机侧横管和机侧横管内直径相同，所以取D₁=D₂=D，代入公式： 

为了确定生产条件下横管的摩擦系数，可以通过测量横管两端的压力差，由式（1）和式（2）联解可获得： 

式中，l_机、l_焦、D对于焦炉为既定值，ω_机、ω_焦可根据流向机侧和焦侧的流量确定，即： 

式中  ΣV_焦、ΣV_机—分别为流向焦侧和机侧各下喷管流量的累积值。 

      一个燃烧室的煤气流量（设边燃烧室流量按中部75%计） 

式中  V₀—一座焦炉的加热煤气流量，m³/h； 

      n—炭化室数 

中部火道平均流量（设炉头第一、第二火道流量分别为中部火道的1.4、1.3倍。） 

式中  m—燃烧室火道数，双联火道焦炉的每根横排管连接一半火道（单火道或双火道），故横排管供应的火道数为

。 

各火道要求流量 

式中  V_x、V_头—某火道或炉头火道流量，m³/s； 

      S_x、S_头—某火道或炉头火道对应的炭化室宽度，mm； 

      S_均—炭化室平均宽度，mm。 

当炉头火道的长度与中部火道的长度不同时，式（8）中应考虑火道长度比。 

由式（3）确定生产条件下横排管的摩擦系数λ后，可再以变量气流公式计算横管内各下喷管的压力，即： 

式中：  p_端—横管端部压力，即p_机或p_焦； 

       p_x、ω_x—对应于某下喷管处，横管内的压力和流速； 

ω_x可由ΣV_焦、ΣV_机减去之前下喷管已供应的流量，得到相应某下喷管处横管内剩余的流量算出； 

若焦炉煤气由下喷管进入砖煤气道后的相对压力为0，则煤气由横管到砖煤气道的阻力（即下喷管阻力）就是横管内对应点的压力。又设下喷管内喷嘴所占阻力（Δp_喷）为整个下喷管阻力的η%，则根据流量和阻力的对比公式可得： 

一般各喷嘴直径相差甚微，在初步估算时，可视

则由式（10）可得： 

式中  d_x—某下喷管内小孔板直径，mm； 

      p_均、d_均—分别为中部下喷管处横管内压力(Pa)和小孔板直径(mm)。 

本发明根据理论计算与实际试验，确定了5.5米捣固焦炉的小孔 板排列，有效的解决了5.5米捣固焦炉温度的均匀性、稳定性，提高了横排系数。焦炉煤气由主管经支管进入横管后，向机、焦侧分流并由各下喷管进入砖煤气道。下喷管内的流量取决于横管内各下喷管处的压力和进入下喷管前小孔板直径，横管内各下喷管处的压力与下喷管所处的位置和下喷管的煤气流量直接相关。因此确定了各下喷管处的压力，就可以确定小孔板的直径，也就确定了各立火道的温度，只有计算出合理的小孔板直径，才能保证合理的焦炉温度。经过此方法改进的捣固焦炉小孔板，可大大降低调火人员的工作强度，改变用铁丝调节温度的传统方式，因此可达到使焦炉温度均匀、稳定的目的，降低劳动强度。 

附图说明

图1横管长向各下喷管的配置图。 

具体实施方式

一种5.5米捣固焦炉小孔板孔径排列方法，包括以下步骤： 

测量出：炭化室平均宽为500mm，V₀=13800m³/h，火道数为32，炭化室数为55，横管直径为89mm，煤气温度T=321K，ρ₀=0.539kg/m³，实测P_机=116Pa，P_焦=146Pa，煤饼无锥度，设炭化室长向煤饼堆密度相同。 

（1）横管内煤气流量分布 

V₁＝0.0041×1.4＝0.0057m³/s 

V₃₁＝0.0041×1.3＝0.0053m³/s 

因支管位于相当于第14与15号火道处，且因煤饼宽度自机侧至焦侧相同，故不需要考虑宽度比，因此： 

ΣV_机＝0.0041×6+0.006＝0.031m³/s 

ΣV_焦＝0.0041×8+0.0053＝0.038m³/s 

（2）计算ω_机、ω_焦和λ，由此： 

由式3和图1的管道配置尺寸可得： 

解得：λ=0.076 

（3）计算横管内压力分布，以3号下喷管为例： 

$\begin{array}{c}{p}_3=116-{\left(\frac{0.031-0.004\×5}{\frac{\mathrm{\π}}{4}\×{0.089}^2}\right)}^2\×\frac{0.539}{2}\×\frac{321}{273}(2-\frac{0.076\×970}{3\×89})\\ =114.4\end{array}$

（4）计算喷嘴排列，设p_均为15号火道的下喷管处的压力，经计算为149.2Pa，并设该下喷管的小孔板直径为d₁₅=13.0mm，则 

$d_3=d_{15}\sqrt{\frac{p_{15}}{p_3}}=13\sqrt[4]{\frac{149.2}{114.4}}=13.9\mathrm{mm}$

（5）经计算后，全炉小孔板的排列方式见表3. 

表2计算所得小孔板直径排列 

燃烧室立火道号码	1	2	3～8	9	10	11	12～14	15～16	17～32
										孔径（mm）	13.9	13.8	13.9	14.0	13.9	14.0	13.9	13.0	13.1

（6）由计算所得小孔板直径与设计的小孔板直径进行对比发现，机侧炉头部位（1～5火道）小孔板平均直径要比焦侧炉头部位（28～32火道）小孔板平均直径偏大，由于炉头部位的散热量偏大，故炉头部位火道的小孔板的平均直径比中部火道的小孔板平均直径偏大，对炉头部位火道的小孔板直径做了适当调整。采用五排燃烧室安装、对比试验，由理论计算所得与实际小孔板排列进行对比试验，适当变更小孔板直径，最终确定表3中小孔板直径排列，由于炭化室存在一定的锥度，故焦侧32#立火道的小孔板直径大于1#立火道的小孔板直径。 

表3修正后小孔板直径排列 

本发明提高了焦炉温度的稳定性和均匀性。由于小孔板中没有铁丝，无挂料现象，减小了煤气在管径中流动的阻力，提高了煤气的喷射距离，大大减少了清理铁丝、更换铁丝的劳动量，无论是焦炉温度的均匀性，还是稳定性，都达到了预期目的。根据理论计算和校正试验，改进后的横排温度系数已稳定，大大降低了调火人员的工作强度，改变了用铁丝调节温度的传统方式。因此，此发明达到了使焦炉 温度均匀、稳定的目的，降低了劳动强度。 

Claims (1)

1.一种捣固焦炉小孔板孔径排列方法，包括以下步骤：

测量机侧横管末端的煤气压力P_机、焦侧横管末端的煤气压力P_焦、由支管进入横管的煤气流向机侧的初始气流速度ω_机、由支管进入横管的煤气流向焦侧的初始气流速度ω_焦、机侧横管内直径D₁、焦侧横管内直径D₂、焦炉煤气密度ρ₀、横管内煤气温度T，因为机侧横管和机侧横管内直径相同，所以取D₁=D₂=D，取煤气由支管进入横管后分为两股气流阻力的当量长度L_分为横管内直径D的60倍，代入公式：

为了确定生产条件下横管的摩擦系数，可以通过测量横管两端的压力差，由式（1）和式（2）联解可获得：

式中，l_机、l_焦、D对于焦炉为既定值，ω_机、ω_焦可根据流向机侧和焦侧的流量确定，即：

式中ΣV_焦、ΣV_机—分别为流向焦侧和机侧各下喷管流量的累积值；

一个燃烧室的煤气流量（设边燃烧室流量按中部75%计）

式中  V₀—一座焦炉的加热煤气流量，m³/h；

      n—炭化室数

中部火道平均流量，设炉头第一、第二火道流量分别为中部火道的1.4、1.3倍：

式中  m—燃烧室火道数，双联火道焦炉的每根横排管连接一半火道，单火道或双火道，故横排管供应的火道数为

各火道要求流量

式中V_x、V_头—某火道或炉头火道流量，m³/s；

S_x、S_头—某火道或炉头火道对应的炭化室宽度，mm；

S_均—炭化室平均宽度，mm。

当炉头火道的长度与中部火道的长度不同时，式（8）中应考虑火道长度比；

由式（3）确定生产条件下横排管的摩擦系数λ后，可再以变量气流公式计算横管内各下喷管的压力，即：

式中：p_端—横管端部压力，即p_机或p_焦；

p_x、ω_x—对应于某下喷管处，横管内的压力和流速；

ω_x可由ΣV_焦、ΣV_机减去之前下喷管已供应的流量，得到相应某下喷管处横管内剩余的流量算出；

若焦炉煤气由下喷管进入砖煤气道后的相对压力为0，则煤气由横管到砖煤气道的阻力即下喷管阻力，就是横管内对应点的压力，又设下喷管内喷嘴所占阻力Δp_喷为整个下喷管阻力的η%，则根据流量和阻力的对比公式可得：

一般各喷嘴直径相差甚微，在初步估算时，可视

则由式（10）可得：

式中  d_x—某下喷管内小孔板直径，mm；

      p_均、d_均—分别为中部下喷管处横管内压力Pa和小孔板直径mm。

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