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焦炉蓄热室顶部吸力的确定与调节

2014-02-21 14:12阅读:
1 前言
  测量蓄热室顶部吸力,用来检查焦炉加热中煤气、空气和废气量的分配,检查横排温度的分布,检查看火孔压力是否合理,是热工调火的重要指标。按规程要求每周要测量并调节一次蓄热室顶部吸力。下面对蓄热室顶部吸力测量、调节途径的相关问题加以阐述。
2 蓄热室顶部吸力的确定与调节
  采用下列公式计算蓄热室顶部吸力:
  上升气流时:
   a2 = a1+∑f-∑ΔP (1)
  下降气流时:
   a2 = a1-∑x-∑ΔP (2)
  式中a--考察点对于大气压的相对压力,Pa;
   f--热浮力,f = h(r空气- r空气);
   h--起始点间高度,m;
   r空气--大气密度,r气体包含r空气、r(指蓄热室内空气、煤气气体密度),kg/m3;
   ΔP--起始点间气体全部阻力之和,Pa。
2.1 蓄热室顶部吸力的确定
  上升、下降两种情况下蓄顶吸力的确定见图1。
焦炉蓄热室顶部吸力的确定与调节

图1 蓄热室顶部吸力确定
2.1.1 上升气流时空气蓄热室顶部吸力:
  Иa4 = a+∑h(r空气 - r1-4)-∑ΔP空气1-4 (3)И
  保持下降气流看火孔吸力为0,即a4为0,则
  И-a = ∑h(r空气 - r1-4)-∑ΔP1-4 (4)И
  同理,煤气蓄热室顶部吸力:
  И-a = ∑h(r空气 - r1-4)-∑ΔP1-4 (5)И
2.1.2 下降气流时空气蓄热室顶部吸力:
  Иa1 = ∑h(r空气- r4-7)+∑P4-7 (6)
  煤气蓄热室顶部吸力:
  Иa1 = ∑h(r空气- r4-7)+∑ΔP4-7 (7)
2.2 蓄热室顶部吸力的调节
  (1)上升时蓄顶吸力的调节见图2。
焦炉蓄热室顶部吸力的确定与调节
图2 上升气流蓄顶吸力确定
  上升气流时,设煤气蓄热室顶部压力为a,由:
a = a1+∑h(r空气-r1-2)-∑ΔP1-2
  得:-a= -a1+∑h(r空气-r1-2)+∑ΔP1-2 (8)
  -a1近似为常数,因为1997年6月煤气主管由于安装了压力电动调节器,虽然煤气总管压力有所波动但能够保持相对稳定。
  ∑h(r空气-r1-2)也近似为常数,因为在一定的高炉冶炼状态下其高炉煤气气体成分相对稳定,燃烧后形成的废气成分也是相对稳定的。
   ∑ΔP1-2 = ΔP孔板+ΔP支管+ΔP废气盘+ΔP蓄热室
  中唯有ΔP孔板是可变项,所以
  И-a= 常数+ΔP孔板 (9)И
  由(9)式可以看出:若孔板直径大,则孔板阻力小,蓄热室顶部吸力也小。反之亦然。
  (2)下降气流时吸力的调节见图3。
焦炉蓄热室顶部吸力的确定与调节
图3 下降气流蓄顶吸力确定
  下降气流时,设煤气蓄顶吸力为a,分烟道吸力为a,由:
   a = a-∑h(r空气-r1-2)-∑ΔP1-2
   -a= -a-∑h(r空气-r1-2)-∑ΔP1-2 (10)
  而∑ΔP1-2 = ΔP孔板+ΔP废气盘+ΔP蓄热室
  采用上面的假设条件:a、∑h(r空气-r1-2)、ΔP废气盘、ΔP蓄热室都可以近为常数,所以
   -a = 常数-ΔP孔板 (11)И
  由式(11)可以看出,若孔板直径增大,则孔板阻力小,蓄顶吸力则大。反之亦然。
  生产中,原则上除边部2个燃烧室孔板直径特殊取定外,其余孔板直径考虑煤气主管已两段变径保持基本一致,这样从理论上可以保证蓄顶吸力均匀性。但是实际上由于种种原因,个别燃烧室温度低,必须加大孔板直径以增大煤气流量,因此改变了蓄顶吸力并影响了相邻燃烧室的蓄顶吸力。所以单纯调节孔板的直径是不够的。
2.3 蓄顶吸力比较大小
  (1)上升气流蓄热室和下降气流蓄热室比较见图4。
焦炉蓄热室顶部吸力的确定与调节
图4 上升与下降气流蓄顶吸力比较
   a = a+∑f-∑f-∑ΔP1-2
  对于热浮力项,因为上升时、下降时废气比重无大变化,则
  ИИ 苀≌ ∑fИ
  又∑ΔP1-2是系统阻力,不小于0,所以
   a>a
   -a<-a
  即上升气流蓄热室顶部吸力大于下降气流蓄热室顶部吸力。
  (2)空气、煤气蓄热室顶部吸力比较见图5。  
焦炉蓄热室顶部吸力的确定与调节
图5 空气与煤气蓄顶吸力比较
  对于空气上升时:
   a2 = a空气1+f1-2-∑ΔP1-2 (12)
  对于煤气上升时:
   a2 = a空气1+f1-2-∑ΔP1-2 (13)
  两式中,因为:
   r= 1.293kg/m3,r=1.297kg/m3
  有:f1-2 ≌ f1-2
  又因为空气过剩系数α为1.2,空气流量大于煤气流量,阻力正比于流量的二次平方,有:
   ∑ΔP1-2>∑ΔP1-2>0
  而a2与a2相等,所以:
   a1>a1
   (-a1)<(-a1)
  即上升空气蓄热室顶部吸力小于上升煤气蓄热室顶部吸力。
3 测量和调节顶部吸力存在的问题
  (1)只测下降气流值。因为上升气流和下降气流的差值,才是气体流量指标。即压差代表流量,只测下降值不科学。
  (2)随测随调。仅仅为了满足规程要求:即上升气流时与标准蓄热室允许±2Pa误差,下降气流时与标准蓄热室允许±3Pa误差,及时调节达到均匀性。但是由于测量时,上升、下降两个换向测量,上升时调节均匀性满足了,往往影响到下降时均匀性,难以实现全炉的吸力均匀性。
  (3)只看均匀性不看上升、下降气流压差。例如,测上升时与标准蓄热室差-3Pa,下降时与标准蓄热室差+2Pa,则压差+5Pa;而另一蓄热室则分别为+3Pa、-2Pa,其压差值-5Pa。两个蓄热室之间压差的差值为10Pa,已经引起流量相差很大了。
4 结语
  以上公式推导出蓄热室顶部吸力调节的最基本公式,在实际生产中指导如何通过调节孔板直径来改变蓄顶吸力大小 ,进而达到全炉蓄顶吸力的均匀性和各燃烧室温度的均匀合理性。生产上测量和调节该项指标尚存在一些问题。生产中一般是先测量该项指标,但不急于调节,其次分析吸力值的均匀性,判断上升、下降气流压差是否相等,还要考虑实际的燃烧室温度是否正常,最后要循序渐进调节孔板直径并摸索经验,结合废气分析手段,达到由微调粗调到精调细调的理想调节。
  焦炉贫煤气加热蓄顶吸力调节理论上要求严格的科学性、准确性,操作上讲求丰富的实践经验,调节过程因情而异。对于相同炉型不同炉龄的焦炉,由于炉体的严密性差别太大,测量和调节蓄热室顶部吸力的方法也是有区别的。

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