炼钢厂转炉烟气净化系统设计计算
序号 计算项目 符号表示 参数来源 计算公式 国际单位
一、转炉烟气量计算
1
公称炉容 V_nominal 设计值 100 t
2
供氧强度 q_oxygen 设计值 m³/t·min
3
冶炼时间 t_smelting 设计值 30 min
4 氧气消耗量 Q_oxygen 计算值
V_nominal×q_oxygen×t_smelt
ing
m³
5 铁水碳含量 C_hotmetal 设计值 %
6 碳氧化量 m_carbon 计算值
V_nominal×ratio_hotmetal×C
_hotmetal/100
kg
7 CO生成量 Q_CO 计算值 m_carbon× m³
8
CO₂生成量 Q_CO2 计算值 m_carbon× m³
9
氮气带入量 Q_N2 计算值 Q_oxygen× m³
10 烟气总量 Q_flue 计算值 Q_CO + Q_CO2 + Q_N2 m³
11 单位钢水烟气量 q_flue 计算值 Q_flue/V_nominal m³/t
12 烟气量要求 q_flue_req 设计值 20-30 m³/t
13 烟气量判断 判断值
IF(q_flue≥20 AND q_flue≤30,"
满足","不满足")
二、烟罩开口尺寸、抽吸风量核算
14 转炉直径 D_converter 设计值 m
15 烟罩开口直径 D_hood 计算值 D_converter + m
16 烟罩开口面积 A_hood 计算值 π×(D_hood/2)² m²
17 烟罩抽吸速度 v_hood 设计值 m/s
18 烟罩抽吸风量 Q_hood 计算值 A_hood×v_hood×3600 m³/h
19 烟气泄漏率 leak_rate 设计值
20 总抽吸风量 Q_total_hood 计算值 Q_flue×(1 + leak_rate)×60 m³/h
21
抽吸风量要求 Q_hood_req 设计值 ≥50000 m³/h
22
抽吸风量判断 判断值
IF(Q_total_hood≥50000,"满足"
,"不满足")
三、汽化冷却烟道受热面积、蒸汽产量计算
23 烟气入口温度 T_flue_in 设计值 1600 ℃
24 烟气出口温度 T_flue_out 设计值 800 ℃
25 烟气比热容 c_flue 查表值 kJ/(kg·℃)
26 烟气密度 ρ_flue 查表值 kg/m³
27 烟气质量流量 m_flue 计算值 Q_flue×ρ_flue/60 kg/s
28 烟气放热量 Q_heat 计算值
m_flue×c_flue×(T_flue_in -
T_flue_out)
kW
29
蒸汽压力 P_steam 设计值 MPa
30 饱和蒸汽温度 T_steam 查表值 188 ℃
31
汽化潜热 r_steam 查表值 2202 kJ/kg
32 给水温度 T_water 设计值 20 ℃
33 给水比热容 c_water 查表值 kJ/(kg·℃)
34
蒸汽产量 m_steam 计算值
Q_heat/(c_water×(T_steam -
T_water) + r_steam)
kg/s
35
蒸汽产量（小时
）
Q_steam 计算值 m_steam×3600 kg/h
36 传热系数 K 设计值 150 W/(m²·℃)
37 对数平均温差 ΔT_lm 计算值
(T_flue_in - T_steam) -
(T_flue_out -
T_steam))/ln((T_flue_in -
T_steam)/(T_flue_out -
T_steam))
℃
38
受热面积 A_heat 计算值 Q_heat×1000/(K×ΔT_lm) m²
39
受热面积要求 A_heat_req 设计值 ≥200 m²
40
受热面积判断 判断值
IF(A_heat≥200,"满足","不满足
")
四、烟道壁温、耐材厚度校核
41 烟气温度 T_flue 设计值 1600 ℃
42 烟道外壁温度 T_wall_outer 设计值 50 ℃
43
耐材导热系数 k_lining 查表值 W/(m·℃)
44 耐材厚度 t_lining 计算值
k_lining×(T_flue -
T_wall_outer)/(q_max)
m
45
最大热流密度 q_max 设计值 12000 W/m²
46
耐材壁温 T_lining_wall 计算值
T_flue -
q_max×t_lining/k_lining
℃
47
耐材许用温度
T_lining_allo
w
查表值 1600 ℃
48
耐材壁温判断 判断值
IF(T_lining_wall≤T_lining_al
low,"满足","不满足")
五、烟气流速、管道阻力损失计算
49 烟道直径 D_flue 设计值 m
50 烟道截面积 A_flue 计算值 π×(D_flue/2)² m²
51 烟气流速 v_flue 计算值 Q_total_hood/(A_flue×3600) m/s
52 烟气流速要求 v_flue_req 设计值 10-20 m/s
53 烟气流速判断 判断值
IF(v_flue≥10 AND v_flue≤20,"
满足","不满足")
54 烟道长度 L_flue 设计值 20 m
55 烟道粗糙度 ε_flue 设计值 mm
56
雷诺数 Re_flue 计算值
v_flue×D_flue×ρ_flue/μ_f
lue
57
摩擦系数 f_flue 计算值
58
摩擦阻力损失 ΔP_friction 计算值
f_flue×L_flue×ρ_flue×v_f
lue²/(2×D_flue) Pa
59
局部阻力损失 ΔP_local 设计值 ×ΔP_friction Pa
60 总阻力损失 ΔP_total 计算值 ΔP_friction + ΔP_local Pa
61 总阻力损失要求 ΔP_total_req 设计值 ≤1000 Pa
62 总阻力损失判断 判断值
IF(ΔP_total≤1000,"满足","不
满足")
六、烟气净化系统经济性计算
63
蒸汽单价 price_steam 设计值 150 元/t
64
年蒸汽产量 Q_steam_year 计算值 Q_steam×8000 t/年
65 年蒸汽收益
income_steam_
year
计算值 Q_steam_year×price_steam 元/年
66
烟气净化系统投
资
investment_fl
ue
设计值 5000000 元
67
年维护费用
cost_maintain
_year
计算值 investment_flue× 元/年
68
年总费用
cost_total_ye
ar
计算值 cost_maintain_year 元/年
69
年净收益
income_net_ye
ar
计算值
income_steam_year -
cost_total_year
元/年
70
投资回收期
payback_perio
d
计算值
investment_flue/income_net_y
ear
年
71
投资回收期要求
payback_perio
d_req
设计值 ≤5 年
72
投资回收期判断 判断值
IF(payback_period≤5,"满足","
不满足")
73 经济性评价 evaluation 结论
转炉烟气净化系统设计满足经济
性要求，投资合理，符合炼钢厂
生产需求
计算结果 参数说明 规范依据 判断结果
100 转炉公称炉容 设计任务书
3
供氧强度 设计任务书
30
冶炼时间 设计任务书
9000 氧气消耗量
氧气消耗量计算
铁水碳含量 设计任务书
360 碳氧化量
碳氧化量计算
672 CO生成量
CO生成量计算
CO₂生成量 CO₂生成量计算
90
氮气带入量 氮气带入量计算
烟气总量 烟气总量计算
单位钢水烟气量 单位钢水烟气量计算
20-30 烟气量要求 YB/T -2019
满足 验证烟气量是否符合要求 设计要求
转炉直径 设计任务书
烟罩开口直径 烟罩开口直径计算
烟罩开口面积 烟罩开口面积计算
烟罩抽吸速度 设计任务书
54972 烟罩抽吸风量 烟罩抽吸风量计算
烟气泄漏率 设计任务书
总抽吸风量 总抽吸风量计算
≥50000 抽吸风量要求 YB/T 4304-2012
满足 验证抽吸风量是否符合要求 设计要求
1600 烟气入口温度 设计任务书
800 烟气出口温度 设计任务书
烟气比热容 材料手册
烟气密度 材料手册
烟气质量流量 烟气质量流量计算
17184 烟气放热量 烟气放热量计算
蒸汽压力 设计任务书
188 饱和蒸汽温度 蒸汽表
2202
汽化潜热 蒸汽表
20 给水温度 设计任务书
给水比热容 材料手册
蒸汽产量 蒸汽产量计算
25560
蒸汽产量（小时）
蒸汽产量（小时）计
算
150 传热系数 设计任务书
炼钢厂转炉烟气净化系统设计计算
一、转炉烟气量计算
二、烟罩开口尺寸、抽吸风量核算
三、汽化冷却烟道受热面积、蒸汽产量计算
对数平均温差 对数平均温差计算
受热面积 受热面积计算
≥200 受热面积要求 YB/T 4304-2012
满足 验证受热面积是否符合要求 设计要求
1600 烟气温度 设计任务书
50 烟道外壁温度 设计任务书
耐材导热系数 材料手册
耐材厚度
耐材厚度计算
12000
最大热流密度 设计任务书
1400
耐材壁温 耐材壁温计算
1600
耐材许用温度 YB/T 4002-2019
满足 验证耐材壁温是否符合要求 设计要求
烟道直径 设计任务书
烟道截面积 烟道截面积计算
烟气流速 烟气流速计算
10-20 烟气流速要求 GB 50235-2010
满足 验证烟气流速是否符合要求 设计要求
20 烟道长度 设计任务书
烟道粗糙度 设计任务书
1450000
雷诺数 雷诺数计算
摩擦系数 摩擦系数计算
462
摩擦阻力损失 摩擦阻力损失计算
局部阻力损失 局部阻力损失计算
总阻力损失 总阻力损失计算
≤1000 总阻力损失要求 设计任务书
满足
验证总阻力损失是否符合要
求
设计要求
150
蒸汽单价 市场价格
204480
年蒸汽产量 年蒸汽产量计算
30672000 年蒸汽收益
年蒸汽收益计算
5000000 烟气净化系统投资 投资预算
250000
年维护费用 年维护费为投资的5%
四、烟道壁温、耐材厚度校核
五、烟气流速、管道阻力损失计算
六、烟气净化系统经济性计算
250000
年总费用 年总费用计算
30422000
年净收益 年净收益计算
投资回收期 投资回收期计算
≤5 投资回收期要求 设计任务书
满足
验证投资回收期是否符合要
求
设计要求
转炉烟气净化
系统设计满足
经济性要求，
投资合理，符
合炼钢厂生产
需求
经济性评价
