电炉烟气量计算

电炉烟气量计算1综合计算法V0=(V1+1.1V2)-V3式中V0——炉内最小排烟量(标m3/h)V1——氧化脱碳所产生的一氧化碳量(标m3/h)G——冶炼金数量(kg)Vc——氧化期最大降碳速度(%/min)，按工艺参数确定，一般吹氧电炉取0.065％/min，不吹氧电炉取0.045％/minV2——炉门进风量(标m3/h)，可按炉门进风速度1.5～3.5m/s进行计算A——炉门开口面积(m2)v——炉门进风速度(m/s)1.1——考虑电炉不严密处的附加量系数V3——进入炉内的空气与一氧化碳燃烧反应后，实际消耗的氧气量，V3＝V1P/2(标m3/h)P——一氧化碳在炉内的实际燃烧系数(%),在确定P值时需先求出理论空气燃烧系数(α)，查表得：G(kg)Vc(%/min)V1(标m3/h)350000.060%2350A(m2)v(m/s)V2(m3/h)V2(标m3/h)0.81.954724930V1(标m3/h)V2(m3/h)αPV3(标m3/h)235049301.00.63740V1(标m3/h)V2(m3/h)V3(标m3/h)V0(标m3/h)235049307407030用下列公式验算：V'0=4.17V1式中V'0——当α＝1.5时的废气体积(标m3/h)V1(标m3/h)V'0(标m3/h)23509800由上述计算结果表明：V0V'0,为确保安全运行，炉内排烟量采用V'0值。124.22601cVGV12462.0VVα＝确定烟气成分近似设炉内排烟量（标态）V'gl=V'0,炉内一氧化碳燃烧后的体积倍数N，按式N=V'g1/V1计算V'g1(标m3/h)V1(标m3/h)NCO2(%)CO(%)O2(%)980023504.171958烟气温度设定电炉炉顶烟气出口温度tg1=1400℃。炉内烟气进入炉顶水冷弯管后，同时进行着化学和物理的两种热交换过程，现采用热平衡法，求得终态温度的近似值。烟气的物理热Q1＝Vg1.cg1.tg1式中Q1——烟气的物理热(kJ/h)Vg1——实际炉内排烟量(标态),m3/hcg1——炉顶出口烟气的定压平均容积比热容，kJ/(m3℃)tg1——炉顶出口烟气温度，℃Vg1(标态)m3/hcg1kJ/(m3℃)tg1(℃)Q1(kJ/h)98001.621140022240120一氧化碳的燃烧热Q2=qΔCO式中Q2——一氧化碳的燃烧热(kJ/h)q——一氧化碳发热值(kJ/m3)ΔCO——燃烧掉的一氧化碳量，通常结果为0，m3/hq(kJ/m3)ΔCO(m3/h)Q2(kJ/h)302100空气带入的热量Q3＝Va.ca.ta式中Q3——空气带入的热量，kJ/hVa——混入的空气量(标态)，m3/hca——空气的定压平均比热容，kJ/(m3℃)ta——空气温度，℃Va(标态)m3/hcakJ/(m3℃)ta(℃)Q3(kJ/h)18821.33073398Q=Q1+Q2+Q3Q1(kJ/h)Q2(kJ/h)Q3(kJ/h)Q(kJ/h)2224012007339822313518由Q＝Vg2.cg2.tg2反算tg2式中Vg2——混入空气后的管道排烟量(标态)m3/hcg2——混入空气后的烟气定压平均比热容kJ/m3tg2——混入空气后的烟气温度℃tg2(℃)Q(kJ/h)Vg2(标态)m3/hcg2(kJ/m3)tg2(℃)tg2(℃)1204.322313518116821.58612001204.3即电炉炉顶烟气与空气混合后，进入除尘排烟管道时的烟气温度为2热平衡计算法基于电炉烟气热容量、可燃气体燃烧热量及油脂燃烧热量三部分组成，主要用于30t以上超高功率电炉的烟气计算：已知电炉工艺和假设条件如下：公称容量100t最大出钢量100t电炉直径6.5m电极直径0.61m电极孔的漏风面积0.28m2吹氧时炉门开启最大面积1.4m2炉盖处负压10Pa炉门处负压20Pa变压器容量72MV.A功率因数0.8电极消耗量2.75kg/t出钢时间60min钢水温度1500℃废油含量0.10%油燃烧时间18min吹氧量（标态）2500m3/h炉顶第4孔直径1.5m所吹的氧全部转为CO，60％CO在炉内燃烧成为CO2；40％CO在电炉第4孔出口处与空气燃烧并进入燃烧室继续燃烧成为CO2；17％的电能进入废气；17％的C转变为CO，其化学反应热进入废气；100％的CO转变为CO2，其化学反应热进入废气；电极产生的一氧化碳及二氧化碳，因耗量甚少，可忽略不计；电炉周围空气温度30℃(1)融化期吹氧放热计算。熔化期吹氧时，主要由吹氧助熔放热量Q1、油燃烧放热量Q2、电炉散热量Q3等放热量组成1)吹氧助熔放热量Q1，一氧化碳生成热q12C+O2====2COC+1/2O2====CO12kg(C)+16kg(O2)=28kg(CO)+12x9200kJ吹氧量(标态)2500m3/h=2500x1.429=吹氧后的烟气成分：12x3573/16kg(C)+16x35732679.75kg(C)+3573kg(O2)=其中17％的CO产生的化学反应热进入废气q1=0.17x24653700=4190000kJ/h二氧化碳生成热q22CO+O2====2CO2CO+1/2O2====CO228kg(CO)+16kg(O2)=44kg(CO2)+28x10000kJ将以上计算得的CO量带入上式28x6253/28kg(CO)+16x62536253kg(CO)+3573kg(O2)=982660%CO在炉内燃烧并放出热量q2=0.6x62530000=37518000kJ/h由此得吹氧放热量Q1：Q1=q1+q2=4190000+37518000=2)油燃烧放热量Q2,炉料分两批装完，每批料为50tQ2＝x0%x1000Gx46480x60/T(kJ/h)式中x0——废钢中油的含量，％G——废钢料篮中废钢的重量(t)T——油脂烧烬所需的时间(min)x0％G(t)T(min)Q2(kJ/h)0.10%501877500003)电炉散热量Q3，根据电炉变压器容量和功率因素，得Q3=0.17xNxψx3.6x103式中N——电炉变压器容量，kV.Aψ——功率因素N(kV.A)ψQ3(kJ/h)720000.835250000熔化期总热量：Q=Q1+Q2+Q3Q1(kJ/h)Q2(kJ/h)Q3(kJ/h)Q(kJ/h)4171000077500003525000084710000(2)熔化期炉内烟气量及其成分。1）炉门渗透量V1：炉门开启面积(m2)负压(Pa)V1(m3/h)1.42029098换算成标准状况下流量为：26217m3/hO2占:21％x26217=5506m3/hN2占:79%x26217=20711m3/h2)电极孔渗V2：电极孔漏风面积(m2)负压(Pa)V2(m3/h)0.28104115换算成标准状况下流量为：3708m3/hO2占:21％x3708=779m3/hN2占:79%x3708=2929m3/h3)吹氧V3：吹氧量(标态):2500m3/h=3573kg/h12x3573/16kg(C)+16x35732680kg(C)+3573kg(O2)其中60％CO在炉内燃烧28x0.6x6253/28kg(CO)+16x0.6x62533752kg(CO)+2144kg/h(O2)=根据质量平衡(标态)CO2501kg/h=2001m3/hCO25896kg/h=2993m3/hO2-2144kg/h=-1500m3/h4)油燃烧V4：1kg(油)+7.6kg(O2)/2.3=2.6kg(H2O)/2.3+7.3kg(CO2)/2.3+105336/2.3油燃烧热量Q2＝7750000kJ/h含油量G＝Q2/46480=167kJ/h带入上式得：167kg(油)+552kg(O2)=189上式所需之氧由渗透空气取得，根据质量平衡(标态)O2-552kg/h=-386m3/hH2O189kg/h=236m3/hCO2530kg/h=269m3/h5)炉内烟气量Vg1,O2N2COCO2H2O炉门V1550620711电极孔V27792929吹氧V3-150020012993油烧烬V4-386269236合计43992364020013262236Vg1=V1+V2+V3+V4=33538m3/h烟气成分如下：O2N2COCO2H2O13.12%70.49%5.97%9.73%0.70%为了使燃烧室内的CO全部燃烧，必须使理论空气燃烧系数α1.5,取α＝2根据前面的化学反应式可知，当流量在2001m3/h2001x2x16/28=2287m3/h本计算烟气中的O2量(标态)为4399m3/h大于6）熔化期的烟气温度：炉内总热量Q＝84710000kJ/h单位体积热焓(标态)h=Q/Vgl=84710000/33538查热焓表得tgl≈1604℃Qg=Vg1x(273+t)/273=230589m3/h对应电炉第4孔在直径为1.5m时的流速v＝36.3(3)电炉排烟量计算1）调节活套处(或移动套管)引入的空气量计算：一般S2/S1=0.5~0.8,取S2/S1=0.6S1=0.785D2=0.785x(1.5)2=1.766m2S2=0.6S1=0.6x1.766=1.06m2调节活套处的可调环缝处的进风速度vv=√(2Δp/ρε)=√[2x200/(1.16x1.1)]=18m/s式中Δp——设定环形缝处的负压，为200Pat——周围空气温度，取30℃ρ——周围空气密度，ρ＝1.29x273/(273+30)=1.16kg/m3ε——环形缝的局部阻力系数，取1.1D——排烟管道直径，取1.5m由调节活套处吸入的空气量VaVa=3600S2vxx273/(273+t)S2(m2)vx(m/s)tVa(m3/h)1.061830618872)电炉排烟量(标态)Vg2：Vg2=Vg1+Va=33538+61887=3)调节活套与电炉第4孔的环缝宽度δ：S2/S1=0.6=πDδ/0.785D2δ=0.6x0.785D/3.14=0.225m4)调节活套进口处的烟气混和温度tg2：炉内烟气物理热Q1Q1＝Vg1Cg1tg1Vg1(m3/h)Cg1tg1℃Q1(kJ/h)335381.62160487100000一氧化碳燃烧热Q2经上述计算得炉气中一氧化碳量为2501kg/h28x2501/28kg(CO)+16x2501Q2=25010000kJ/h空气带入的热量Q3Q3=VaCataVa(m3/h)CataQ3(kJ/h)618871.3302410000经调节活套处混入空气后的电炉排烟量的放热量QQ=Q1+Q2+Q3Q1(kJ/h)Q2(kJ/h)Q3(kJ/h)Q(kJ/h)87100000250100002410000114520000又Q=Vg2Cg2tg2Vg2(m3/h)Cg2tg2Q(kJ/h)tg2℃954251.50538791113627851791烟气混合温度tg2=791℃Vc——氧化期最大降碳速度(%/min)，按工艺参数确定，一般吹氧电炉取0.065％/min，不吹氧电炉取0.045％/minV2——炉门进风量(标m3/h)，可按炉门进风速度1.5～3.5m/s进行计算V3——进入炉内的空气与一氧化碳燃烧反应后，实际消耗的氧气量，V3＝V1P/2(标m3/h)P——一氧化碳在炉内的实际燃烧系数(%),在确定P值时需先求出理论空气燃烧系数(α)，查表得：V0V'0,为确保安全运行，炉内排烟量采用V'0值。近似设炉内排烟量（标态）V'gl=V'0,炉内一氧化碳燃烧后的体积倍数N，按式N=V'g1/V1计算N2(%)68设定电炉炉顶烟气出口温度tg1=1400℃。炉内烟气进入炉顶水冷弯管后，同时进行着化学和物理的两种热交换过程，现采用热平衡法，求得终态温度的近似值。1204.3℃基于电炉烟气热容量、可燃气体燃烧热量及油脂燃烧热量三部分组成，