本文解構(gòu)分析了活動(dòng)煙罩的各部分的特點(diǎn)，通過計(jì)算氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的余熱，詳細(xì)介紹了鍋爐熱力的具體規(guī)則和方法。
    1.我們都知道，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐可分為活動(dòng)煙罩、爐口段煙道、固定一段煙道、固定二段煙道及末段煙道五部分。今天著重分析一下：活動(dòng)煙罩、爐口段煙道、固定一段煙道。
    1.1. 活動(dòng)煙罩
    環(huán)形集箱是活動(dòng)煙罩的組成部分，管子也同樣。煙罩屬于管式受壓部件，帶有煙氣升降以及密封的相關(guān)設(shè)備。小部分可燃性氣體在煙罩內(nèi)持續(xù)燃燒。這部分可燃?xì)怏w是通過轉(zhuǎn)爐爐氣排放的入口通道進(jìn)入煙罩的。煙罩隨煉鋼工藝操作要求做上下升降或平移。
    活動(dòng)煙罩屬于廣義上的集氣吸塵罩大類中的一種，它的型號(hào)比較特殊。這種煙罩的轉(zhuǎn)爐爐口直徑比煙罩的下沿直徑還要小。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在冶煉過程中，余熱鍋爐的活動(dòng)煙罩需要經(jīng)常升降，且活動(dòng)煙罩靠近爐口，熱負(fù)荷最大，而且熱負(fù)荷處于頻繁變化狀態(tài)，容易損壞。利用熱水循環(huán)泵跟除氧器兩種裝置進(jìn)行組合使用，可以對(duì)活動(dòng)煙罩形成一個(gè)低壓強(qiáng)制性循環(huán)冷卻系統(tǒng)，達(dá)到為該煙罩冷卻降溫的目的。這種運(yùn)作過程對(duì)活動(dòng)煙罩實(shí)現(xiàn)了非常充分的降溫冷卻，同時(shí)還為熱力除氧器收集了一些熱源。提供這部熱源的正是這個(gè)冷卻過程回收的熱量。
    1.2 爐口段煙道
    環(huán)形集箱是爐口段煙道的組成部分，管子也同樣。爐口段煙道屬于管式受壓部件，也屬于爐氣通道的主要構(gòu)成設(shè)備之一。位置固定的氧槍孔是煉鋼工藝所必須的。它的位置應(yīng)該在爐口段煙道上。下料口位置也在爐口段煙道。
    爐口段煙道是一個(gè)獨(dú)立的中壓強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)。爐口段煙道采用汽化冷卻方式。此段采用中壓強(qiáng)制循環(huán)汽化冷卻方式有兩個(gè)原因：一個(gè)是爐口段煙道的熱負(fù)荷比較大；另一個(gè)是它的表面熱強(qiáng)度也比較大。煙道組成采用管子隔板式即膜式壁。此段設(shè)有非金屬膨脹節(jié)。爐口段煙道上設(shè)置氧槍口、下料口及爐口微壓差控制取壓口。煙道的第一個(gè)拐點(diǎn)也設(shè)在本段內(nèi)。在爐口段煙道處，往往從下料口處開始，將煙氣的入口段截面擴(kuò)大，特別是爐口段煙道的入口做成喇叭形，不但可以減少煙氣的粉塵含量，同時(shí)又可以避免噴濺物直接噴入活動(dòng)煙罩與爐口段連接的密封裝置中。為了便于轉(zhuǎn)爐維修及爐口段煙道的更換，爐口段煙道支撐在平移小車上，當(dāng)氧氣轉(zhuǎn)爐正常工作時(shí)，固定一段煙道的底部與爐口段煙道上部采用法蘭連接。當(dāng)轉(zhuǎn)爐需要更換內(nèi)襯或者爐口段煙道磨損時(shí)，可拆卸掉其它部件與爐口段煙道的連接，爐口段煙道就可以隨煙道平移小車移出。
    1.3 固定段煙道
    由環(huán)形集箱（或集箱）和管子組成的管式受壓部件，稱為固定段煙道。是煙氣通道的另一部分，根據(jù)煉鋼工藝的布置、安裝和檢修的要求，固定段煙道由若干段煙道組成。大多數(shù)的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐的固定段煙道被分為三段，即固定一段、固定二段及末段煙道，特殊情況被分為兩段或四段，但煙道段數(shù)過多不利于安裝、檢修和操作，過少則會(huì)導(dǎo)致余熱回收不充分。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，煙道通常分為三段：固定一段、固定二段及末段煙道。此三段煙道均采用汽化冷卻方式。由于此三段煙道熱負(fù)荷和煙氣流動(dòng)狀態(tài)等條件相對(duì)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)較好，所以均采用自然循環(huán)汽化冷卻方式。煙道組成均采用管子隔板式即膜式壁。
    2. 計(jì)算氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的余熱鍋爐熱力的具體規(guī)則和方法
    2.1 煙氣特性
    設(shè)備進(jìn)行吹煉的進(jìn)程中，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐內(nèi)產(chǎn)生了原生氣體，這就是通常意義的爐氣。這部分氣體運(yùn)動(dòng)到?jīng)_出爐口后被稱為煙氣。氧槍將大量氧氣噴入熔池設(shè)備，激烈的碳氧化學(xué)反應(yīng)在氧氣與熔池內(nèi)的鐵水間發(fā)生，CO 和CO₂是該反應(yīng)生發(fā)的氣體，這些氣體是轉(zhuǎn)爐爐氣的基本來源，同時(shí)還會(huì)伴有少量的其它氣體生成。所以氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐爐氣的成分主要是CO，其次是CO²，N²及微量H²和O²，而且爐氣中還會(huì)包含少量的水蒸汽。在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，由于熔池溫度很高，局部溫度可高達(dá)2500℃～2800℃，金屬鐵與其氧化物有相當(dāng)一部分在這樣的高溫下發(fā)生了蒸發(fā)反應(yīng)，融入了爐氣中。這部分氣體持續(xù)上升直到離開反應(yīng)區(qū)。
    中型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐爐塵計(jì)算濃度推薦采用jμ=0.174（kg/Nm3爐氣），大型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐爐塵計(jì)算濃度推薦采用jμ=0.2（kg/Nm3爐氣）根據(jù)資料顯示，國外學(xué)者認(rèn)為吹氧中期爐氣量分布是絕對(duì)平穩(wěn)的，這與實(shí)測(cè)爐氣量分布的誤差很小，對(duì)于工程熱力計(jì)算，這樣的簡化是完全必要的，也是完全能夠滿足精度要求的。
    余熱鍋爐煙氣在入口處溫度為1826.27℃，因此在分析模型的入口處設(shè)置固定溫度為1826.27℃。由于余熱鍋爐外圍由密布的水冷壁管道包圍，對(duì)余熱鍋爐內(nèi)部煙氣形成了很強(qiáng)的冷卻效果，可近似視為外部水膜冷卻（等效為平板冷卻），水流流速為12m/s，ALGOR 可以根據(jù)外部流場(chǎng)情況自動(dòng)計(jì)算出模型表面的對(duì)流換熱系數(shù)。
    活動(dòng)煙罩中，起初較低流速的煙氣經(jīng)歷溫度下降的過程而加大了它的流動(dòng)速度。發(fā)生這個(gè)現(xiàn)象的原理是氣體體積膨脹效應(yīng)。在末段180°拐角處產(chǎn)生較強(qiáng)的漩渦，在漩渦處煙氣達(dá)到最大流速44.5m/s，致使此處煙道內(nèi)壁面沖刷嚴(yán)重，易壞。
    另外，冷壁管中的水發(fā)生熱交換，溫度逐漸降低，靠近壁面處由于水冷壁管對(duì)煙氣的強(qiáng)效冷卻作用，溫度下降比管道中心處快，同時(shí)在拐角處由于速度的影響，溫度場(chǎng)也發(fā)生較大的變化，靠近拐角處溫度下降的快。煙道出口處煙氣溫度總體降到570℃。通過對(duì)實(shí)例一溫度場(chǎng)的模擬，模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)煙溫對(duì)比發(fā)現(xiàn)：模擬結(jié)果570℃落在實(shí)測(cè)出口煙溫范圍500℃~696℃內(nèi)，且與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)出口煙溫范圍的平均598℃相差28℃，模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)煙溫平均值較接近，驗(yàn)證了該模擬的正確性。