电炉余热锅炉热力计算软件的开发

摘要

电炉作为高耗能的设备，在冶炼过程中烟气带走的热量占总投入能量的20％左右，传统的处理高温烟气的水冷却方式虽然解决了污染问题，却忽视了余热回收问题，随着电炉冶炼工艺的革新，传统的烟气处理方式已不能满足节能减排的需要，利用余热锅炉回收电炉烟气余热已成为电炉节能的重要措施。然而电炉烟气温度高，烟温波动大，含尘量高，合理的设计结构形式和进行准确的热力计算是保证电炉余热锅炉安全稳定运行的前提。
　　本文通过对电炉余热锅炉具体结构的分析和对受热面与烟气的传热过程的研究，建立了传热计算数学模型，确定了各传热环节的计算方法和各受热面热力计算的具体流程，并采用Visual Basic6.0可视化编程语言结合Excel和Access数据库的混合编程方法，编制了一套较为完善的电炉余热锅炉热力计算软件。本软件适用于电炉常规余热锅炉和电炉热管余热锅炉的热力设计计算和热力校核计算，同时本软件还能对烟气、水和水蒸气的热力参数和电炉排烟参数进行单独计算。本软件不拘泥于固定的结构形式，而是将不同的锅炉类型分为不同的结构，常规余热锅炉分为过热器、蒸发器、省煤器三种受热面，热管余热锅炉分为热管蒸发器、热管省煤器、前置汽化冷却烟道三种受热面，用户可以根据需要对受热面进行任意选择和灵活布置，程序在计算过程中采用节点温度来求每一段受热面的吸热量和面积，各受热面由进出口烟气参数链接起来。软件计算结果以Excel表格形式保存在用户数据库中，方便用户对结果的查看和分析。
　　最后本文以某电炉的排烟参数为例，利用本软件进行实例计算，并分析了热工参数和结构参数对电炉余热锅炉设计和运行的影响，得到了一般性规律，对电炉余热锅炉的设计和结构优化提供了理论数据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 电炉炼钢节能技术

1．3 传统的电炉烟气处理流程

1．4 电炉烟气余热回收方式

1．4．1 预热废钢

1．4．2 电炉余热锅炉

1．5 课题研究背景及意义

1．6 本文主要研究内容

第2章 电炉余热锅炉工作原理及结构

2．1 工作原理

2．2 系统结构组成

2．3 受热面结构

2．3．1 电炉常规余热锅炉受热面

2．3．2 电炉热管余热锅炉受热面

2．3．3 汽化冷却烟道受热面

2．4 电炉余热锅炉蒸汽压力的选择

2．5 电炉余热锅炉入口烟气量

2．6 电炉余热锅炉受热面积灰及磨损分析

第3章 热力计算模型及计算方法

3．1 热力计算模型

3．2 热力计算基本方程

3．3 余热锅炉蒸发量计算

3．4 传热温压

3．5 常规余热锅炉受热面传热计算

3．5．1 烟气侧对流放热系数

3．5．2 过热器管内蒸发对流放热系数

3．5．3 烟气与对流管束间的辐射放热系数

3．5．4 管壁温度的计算

3．5．5 烟气辐射系数的计算

3．6 热管传热计算

3．6．1 热管热阻分析

3．6．2 热管总热阻及传热系数的确定

3．6．3 热管长度比计算

3．6．4 热管安全性计算

3．6．5 热管管内工作温度计算

3．7 汽化冷却烟道的计算

3．7．1 辐射传热量的计算

3．7．2 对流传热计算

3．8 烟气流动阻力计算

第4章 电炉余热锅炉热力计算软件的开发

4．1 软件开发工具

4．2 软件的功能和特点

4．3 关键问题的处理方法

4．3 软件结构和操作流程

4．4 程序计算过程

4．4．1 常规余热锅炉设计计算

4．4．2 常规余热锅炉校核计算

4．4．3 电炉热管余热锅炉设计计算

4．4．4 电炉热管余热锅炉校核计算

4．4．5 汽化冷却烟道计算

4．5 程序的写

4．5．1 公共变量

4．5．2 函数和子程序

4．5．3 热力计算主程序

4．6 软件操作界面

4．6．1 软件启动界面

4．6．2 软件主界面

4．6．3 结构数据的输入

4．6．4 辅助计算界面

4．6．5 数据储存与结果输出

第5章 电炉余热锅炉特性分析

5．1 实例计算

5．2 热工参数对电炉余热锅炉的影响

5．2．1 蒸汽压力对换热面积的影响

5．2．2 烟气流速对换热面积和烟气阻力的影响

5．2．3 燃烧沉降室入口兑入空气量对电炉余热锅炉的影响

5．2．4 烟气温度对汽化冷却烟道换热效果的影响

5．3 结构参数对电炉余热锅炉的影响

5．3．1 管子外径和排布方式对换热面积和烟气阻力的影响

5．3．2 斜向冲刷对换热系数的影响

5．4 热管余热锅炉安全分析

5．4．1 入口烟温对热管安全的影响

5．4．3 改变热管加热段肋化比对热管的影响

5．4．4 热管直径对热管携带极限的影响

5．4．5 热管直径和壁厚对热管耐压强度的影响

第6章 结论

参考文献

致谢