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_煤(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。

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 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_空+∑h(r_空气 - r_空1-4)-∑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_空 = ∑h(r_空气 - r_空1-4)-∑ΔP_空1-4 (4)И

　　同理,煤气蓄热室顶部吸力:

　　И-a_煤 = ∑h(r_空气 - r_煤1-4)-∑ΔP_煤1-4 (5)И

2.1.2 下降气流时空气蓄热室顶部吸力:

　　Иa_空1 = ∑h(r_空气- r_空4-7)+∑P_空4-7 (6)

　　煤气蓄热室顶部吸力:

　　Иa_煤1 = ∑h(r_空气- r_煤4-7)+∑ΔP_煤4-7 (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。

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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_煤,由:

        a_煤 = a_煤1+∑h(r_空气-r_煤1-2)-∑ΔP_煤1-2

　　得:-a_煤 = -a_煤1+∑h(r_空气-r_煤1-2)+∑ΔP_煤1-2 (8)

　　-a_煤1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-r_煤1-2)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。

　　    ∑ΔP_煤1-2 = 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_煤 = 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。

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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_煤,分烟道吸力为a_分,由:

　　  a_分 = a_煤-∑h(r_空气-r_煤1-2)-∑ΔP_煤1-2

　　    -a_煤 = -a_分-∑h(r_空气-r_煤1-2)-∑ΔP_煤1-2 (10)

　　而∑ΔP_煤1-2 = ΔP_孔板+ΔP_废气盘+ΔP_蓄热室

　　采用上面的假设条件:a_分、∑h(r_空气-r_煤1-2)、ΔP_废气盘、ΔP_蓄热室都可以近为常数,所以

　　  -a_煤 = 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。

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图4 上升与下降气流蓄顶吸力比较

　　      a_下 = a_上+∑f_上-∑f_下-∑ΔP_1-2

　　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_上 ≌ ∑f_下И

　  又∑ΔP_1-2是系统阻力,不小于0,所以

　　    a_下＞a_上

　　    -a_下＜-a_上

　　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。　　

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图5 空气与煤气蓄顶吸力比较

　　对于空气上升时:

　　    a_空2 = a_空气1+f_空1-2-∑ΔP_空1-2 (12)

　　对于煤气上升时:

　　    a_煤2 = a_空气1+f_煤1-2-∑ΔP_煤1-2 (13)

　　两式中,因为:

　　    r_空 = 1.293kg/m³,r_煤=1.297kg/m³

　　有:f_空1-2 ≌ f_煤1-2

　　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:

　　 ∑ΔP_空1-2＞∑ΔP_煤1-2＞0

　　而a_空2与a_煤2相等,所以:

　　    a_空1＞a_煤1

　　    (-a_空1)＜(-a_煤1)

　　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。