14.热风炉有关计算实例

吗吗 热风炉有关计算实例热风炉有关计算实例 10 1 煤气成分如何换算 10 2 煤气低发热值如何计算 10 3 实际空气需要量如何计算 10 4 空气过剩系数如何计算 10 5 混烧高热值煤气如何计算 10 6 理论燃烧温度如何简易计算 10 7 热风炉需要冷却水压力如何计算 10 8 热风炉热效率如何计算 10 9 高炉煤气发生量的理论计算与简易计算如何 10 10 煤气标准状态下的重度如何计算 10 11 煤气流速如何计算 10 12 烟道废气的流速如何计算 10 13 炉顶煤气取样管如何计算 10 14 煤气管道盲板与垫圈如何计算 10 1 煤气成分如何换算 热风炉燃烧所用的高炉煤气常以干煤气成分表示 实际上是含有水分的 因此计算时要先将干煤气成分换算成湿煤气成分 已知煤气含水的体积百分数 应用下式换算 10 1 100 100 2O H VV 干湿 若已知每 21m3 干煤气在任意温度下的饱和水蒸汽量 g m3 可以用下式换 算 10 2 干 干 湿 V g V OH 2 124 0 100 100 式中 湿煤气各组成的含量 湿 V 干煤气各组成的含量 干 V 湿煤气中含水量 OH2 1干煤气所能吸收的饱和水蒸汽量 干 OH g 2 3 m 3 mg 计算实例 已知某热风炉使用高炉煤气 其干煤气成分如下 CO2 18 5 CO 23 5 H2 1 5 N2 56 5 并已知煤气含水 5 求湿煤气成分 解 根据公式 100 100 2O H VV 干湿 100 5100 干 V 0 95 干 V 则 CO2 18 5 0 95 17 575 CO 23 5 0 95 22 325 H2 1 5 0 95 1 425 N2 56 5 0 95 53 675 H2O 5 合计 100 计算实例 某厂所在地年平均气温为 20 该厂热风炉采用冷高炉煤气 其干成分为 CO 23 6 H2 3 1 CO2 17 4 CH4 0 1 O2 0 1 N2 55 7 试计算高 炉煤气的湿成分 解 根据公式 干 干 湿 V g V OH 2 124 0 100 100 查表可知在 20 下 1干煤气所能吸收的饱和水蒸汽量为 19 3 m 3 mg 所以 干 干 湿 V g V OH 2 124 0 100 100 干 V 19124 0 100 100 0 977 干 V 则 CO2 17 4 0 977 17 000 CO 23 6 0 977 23 057 H2 3 1 0 977 3 029 CH4 0 1 0 977 0 098 O2 0 1 0 977 0 098 N2 55 7 0 977 54 419 10 2 煤气低发热值如何计算 煤气发热值有高发热值 低发热值两种 一般燃料燃烧计算采用低发热值 每 1煤气中含 1 体积的各个可燃成分的热效应如下 3 m 煤气可燃成分 CO H2 CH4 C2H4 H2S 热效应 kJ 126 36 107 85 358 81 594 4 233 66 计算实例 已知某热风炉使用的高炉煤气成分为 CO2 17 2 CO 23 8 H2 0 8 CH4 0 1 N2 53 1 H2O 5 0 求该煤气的低发热值 解 根据公式 10 3 42 81 35885 10736 126CHHCOQ低 则 1 081 3588 085 107 8 2336 126 低 Q 3007 4 86 28 35 88 3129 56 3 mkJ 10 3 实际空气需要量如何计算 为了保证煤气完全燃烧 实际空气需要量应比理论空气量略大些 实际空 气需要量和理论空气需要量之比叫做空气过剩系数 空气过剩系数以下式表示 10 4 0 L L n n 式中 n 空气过剩系数 Ln 实际空气需要量 Lo 理论空气需要量 计算实例 1 某热风炉烧高炉煤气 30000 h 每 1高炉煤气理论助燃空气量为 3 m 3 m 0 75 求过剩空气系数在 1 05 时 实际空气需要量 3 m 解 由给定的已知条件可知 理论助燃空气量为 Lo 30000 0 75 22500 h 3 m 根据公式 0 L L n n Ln n LO 1 05 22500 23625 h 3 m 答 实际空气需要量为 23625 h 3 m 计算实例 2 已知某煤气的理论空气需要量为 180m3 min 如果空气过剩系数取 1 2 时 实际空气需要量为多少 解 180 1 2 216 m3 min 答 实际空气需要量为 216m3 min 计算实例 3 理论空气需要量的计算 已知湿煤气成分为 CO 25 H2 2 C2H4 0 5 CO2 15 N2 56 H2O 1 求该煤气燃烧的理论空气需要量 解 根据公式 10 5 SH 2 1 1HC3CH2H 2 1 CO 2 1 100 762 4 Lo 242422 O 将数值代入公式 则 33 m m69 0 5 022 2 1 25 2 1 100 762 4 Lo 答 1m3煤气燃烧理论空气 量为 0 69m3 m3 10 4 空气过剩系数如何计算 1 求空气过剩系数的计算实例 某热风炉烧高炉煤气 30000 h 每 1高炉煤气理论助燃空气量为 3 m 3 m 0 75 助燃风量指示为 24000 h 时 求空气过剩系数 3 m 3 m 解 理论空气需要量 Lo 30000 0 75 22500m3 h 实际空气需要量 Ln 24000m3 h 所以 0 L L n n 24000 22500 1 067 答 空气过剩系数为 1 067 2 根据废气成分计算空气过剩系数实例 计算实例之一 已知某热风炉正常燃烧时 其烟道废气分析如下 CO2 24 CO 0 O2 1 求过剩空气系数 解 根据公式 10 6 22 2 100 7921 21 ORO O n 式中 n 过剩空气系数 O2 废气中氧含量 RO2 CO2 SO2 体积百分含量 所以 124100 1 7921 21 n 1 053 答 过剩空气系数为 1 053 计算实例之二 某热风炉只烧高炉煤气 烟气化验为 CO2 24 O2 2 CO 0 问该燃 烧是否合理 解 根据公式 22 2 100 7921 21 ORO O n 224100 2 7921 21 1 135 只烧单一高炉煤气时 n 1 05 1 10 为宜 故燃烧不太合理过剩空气系数偏 大 10 5 混烧高热值煤气如何计算 在实际生产中 往往要同时使用几种煤气 一般来说 使用部分高热值煤 气来混合到发热值较低的煤气中去 对于热风炉来说 常见的就是把发热值较 高的焦炉煤气混合到发热值较低的高炉煤气中去 根据要求的发热值求出高炉 煤气和焦炉煤气的混合比 设高炉煤气含量为 x 则焦炉煤气含量为 1 x 则 焦 低 高 低 混 低 QXXQQ 1 经推导得出 10 7 1001 高 低 焦 低 高 低 混 低 QQ QQ XV 式中 X 需要混入的高炉煤气量 V 需要混入的焦炉煤气量 高炉煤气发热值 高 低 Q 3 mkJ 所要求达到的混合煤气发热值 混 低 Q 3 mkJ 焦炉煤气发热值 焦 低 Q 3 mkJ 计算实例之一 某热风炉烧混合煤气 40000 h 高炉煤气的发热值为 3350 焦 3 m 3 mkJ 炉煤气发热值为 17600 求混合煤气发热值为 46000 需加入多少 3 mkJ 3 mkJ 焦炉煤气量 解 根据公式 100 高 低 焦 低 高 低 混 低 QQ QQ V 4600 3350 17600 3350 100 8 8 需焦炉煤气量为 40000 8 8 3520 h 3 m 答 需加入焦炉煤气量 3520 h 3 m 计算实例之二 某热风炉烧高炉煤气 36480 h 高炉煤气的发热值为 3350 3 m 3 mkJ 焦炉煤气的发热值为 17600 求混合煤气发热值为 4600 需加入 3 mkJ 3 mkJ 多少焦炉煤气量 解 根据公式 100 高 低 焦 低 高 低 混 低 QQ QQ V 100 335017600 33504600 8 8 又根据比例相等原则 设混入焦炉煤气量为 X V X V 1 36480 则 088 0 088 0 1 36480X 912 0 088 0 36480 X 3520 h 3 m 答 需加入焦炉煤气 3520 h 3 m 计算实例之三 某热风炉烧高炉煤气 36480 h 焦炉煤气 3500 h 高炉煤气发热 3 m 3 m 值为 3350 焦炉煤气发热值为 17600 求该炉用混合煤气发热 3 mkJ 3 mkJ 值 解 根据公式 100 高 低 焦 低 高 低 混 低 QQ QQ V 其中 100 350036480 3500 V 0 0875 将各数值代入上式 得 335017600 3350 0875 0 混 低 Q 解得 4595 混 低 Q 3 mkJ 方法二 350036480 176003500335036480 4596 3 mkJ 答 混合煤气的发热值为 4596 3 mkJ 10 6 理论燃烧温度如何简易计算 理论燃烧温度 燃料燃烧时 热量的主要来源是燃料的化学热 即燃料的 QDW 若空气或 煤气预热时 还包括这部分的物理热 Qa 和 Qg 当这些热量全部用来加热燃烧 产物 没有其他热损失时 燃烧产物可以达到的温度应当是理论燃烧温度 但 在高温下由于 CO2 和 H2O 有一部分产生热分解 因此 理论燃烧温度比预想的 要低一些 理论燃烧温计算公式为 10 7 T QQQ V C f DWga PP 式中 QDW 煤气的低发热值 kJ m3 Qg 煤气的物理热 kJ m3 Qa 空气的物理热 kJ m3 Vp 燃烧产物体积量 m3 Cp 燃烧产物的热容 kJ m3 由在实际燃烧过程中 燃烧发出的热量有一部分散失于周围环境中 也可能有些燃料并没有完全燃烧 故实际炉子所能达到的温度要比理论燃烧温 度低 对于计算理论燃烧温度来说是非常复杂的 往往采取简易计算 根据实践统计 高炉煤气的理论燃烧温度可用下式计算 10 8 330287 0 低理 QT 或 10 9 45025 0 低理 QT 对于高炉煤气和焦炉煤气混合的煤气可用下式计算 10 10 7701485 0 低理 QT 式中 理论燃烧温度 理 T 煤气低发热值 低 Q 3 mkJ 计算实例 某热风炉只烧高炉煤气 其湿煤气热值为 3433 试用简易方法 3 mkJ 计算该煤气的理论燃烧温度 解 用公式 330287 0 低理 QT 0 287 3433 330 1314 或者用公式 45025 0 低理 QT 0 25 3433 450 1308 答 理论燃烧温度为 1308 或 1314 若混合煤气低发热值为 4600 其理论燃烧温度为 3 mkJ 7701485 0 低理 QT 1454 10 7 热风炉需要冷却水压力如何计算 热风炉冷却水压力的确定 MPaPP05 0 10 米水压表的高度米高度热风阀全开进出水管的 风水 10 11 计算实例之一 某高炉热风炉风压为 0 23MPa 由地面到热风阀全开进出水管最高位置的 27 米 距地面 12 米处有一水压表指示为 0 45MPa 问该热风炉水压是否够用 解 根据公式 则 05 0 10 1227 23 0 水 P 0 43MPa 比较 0 45 0 43 答 水压够用 计算实例之二 某热风炉为落地式热风炉 其热风压力为 0 20MPa 热风阀全开进出水管 距地面 12 米 求该热风炉需要的最低水压是多少 解 根据公式 则 05 0 10 012 20 0 水 P 0 37MPa 答 最低水压需 0 37MPa 10 8 热风炉热效率如何计算 热风炉热效率的计算公式如下 10 12 100 空空空煤气煤气煤气低煤气 冷冷风风风 tCVtCVQV tCtCV 式中 热风炉热效率 周期风量 周期 风 V 3 m 周期煤气消耗量 周期 煤气 V 3 m 煤气低发热值 低 Q 3 mkJ 煤气比热 煤气 C 3 mkJ 冷风比热 冷 C 3 mkJ 热风比热 风 C 3 mkJ 煤气温度 煤气 t 冷风温度 冷 t 热风温度 风 t 助燃空气温度 空 t 助燃空气比热 空 C 3 mkJ 助燃空气周期用量 周期 空 V 3 m 计算实例 1 某高炉通过热风炉风量为 2000 分 热风温度 1100 冷风温度 100 3 m 三座热风炉采用两烧一送制 送风时间为 60 分钟 燃烧时间 110 分 相当 1 83h 每座热风炉烧 36000 h 高炉煤气 助燃空气量为 26000 周期 3 m 3 m 试用国际单位制计算该热风炉的热效率 已知条件 1 305 冷 C 3 mkJ 1 426 风 C 3 mkJ 1 298 煤气 C 3 mkJ 1 322 空气 C 3 mkJ 100 冷 t 1100 风 t 25 煤气 t 20 空 t 36000 110 60 65880 煤气 V 3 m 26000 1 83 47580 空 V 3 m 3433 低 Q 3 mkJ 将各数值代入 100 20322 183 1 2600025298 1 343383 1 36000 100305 1 1100426 1 602000 75 16 答 该热风炉的热效率为 75 16 计算实例 2 已知热风炉热效率求每座炉燃烧的煤气量 某高炉通过热风炉的风量为 2000 分 热风温度 1100 三座热风炉采 3 m 用两烧一送制 燃烧时间为 110 分钟 换炉 10 分钟 送风时间为 60 分钟 已 知该炉的热效率为 74 88 求实际每次座炉燃烧煤气量 已知条件 1 305 1 426 1 298 冷 C 3 mkJ 风 C 3 mkJ 煤气 C 3 mkJ 1 302 100 1100 35 20 空气 C 3 mkJ 冷 t 风 t 煤气 t 空 t 36000 110 60 65880 煤气 V 3 m 26000 1 83 47580 空 V 3 m 3433 低 Q 3 mkJ 2000 60 120000 周期 风 V 3 m 解 根据公式 100 空空空煤气煤气煤气低煤气 冷冷风风风 tCVtCVQV tCtCV 变换公式 煤气煤气低 空空空冷冷风风风 煤气 tCQ tCVtCtCV V 将各数值代入 7488 0 3530 1 3433 20302 1 4758007488100305 1 1100426 1 6020000 煤气 V 65875 8 周期 3 m 65875 8 1 83 35997 7 36000 h 3 m 答 实际每座炉燃烧煤气量为 36000 h 3 m 10 9 如何高炉煤气发生量的理论计算与简易计算 一一 理论计算 理论计算 高炉煤气发生量的理论计算公式为 10 损 尘铁挥熔料煤焦 煤气 V CHCOCO CCCCCCC V 4 22 12 100 42 13 公式说明 高炉煤气发生量的计算 以碳平衡为基础 入炉碳素量应等于排出碳素量 对 单位生铁而言 入炉碳素包括 焦炭 煤粉 原料 熔剂 挥发物带入的碳素 分别用表示 排出碳素包括生铁带出 炉渣带出 炉顶 挥熔料煤焦 C C C CC 炉尘带出 高炉煤气带出及炉顶均压用煤气 休风损失煤气 出铁放渣带出的 煤气中的碳素 分别用 化学分析中不含 C 所以不计 渣铁 C C 包括均压用煤气 休风损失煤气 出铁放渣带出煤气中的碳素 损煤气尘 C CC 挥熔料煤焦入 CCCCCC 损煤气尘铁出 CCCCC 出入 CC 尘铁挥熔料煤焦损煤气 CCCCCCCCC t 煤气煤气 V CHCOCO C 4 22 12 100 42 3 m 式中 为炉顶煤气中各组成的百分数 42 CO CH CO 是产生煤气后输送过程中的损失 所以上式变为 损 C 损 尘铁挥熔料煤焦 煤气 V CHCOCO CCCCCCC V 4 22 12 100 42 现以 2007 年 6 月生产数据为依据 列表如下 表 10 1 某厂 6 月份高炉生产数据煤气发生量理论计算 序号名称单耗 kg t含碳量 总碳量 kg 1 焦炭 392 0286 50339 10 2 煤粉 127 1879 02100 50 3 焦丁 25 1684 5021 26 4 重力灰 15 625 754 02 5 布袋灰 3 936 211 41 6 铁水 1000 004 3043 00 气化碳量 412 43 重力灰 铁水数据为历史均数据 布袋灰数据为估计数据 表 10 2 2006 年上半年高炉煤气平均成分 组分 CO2COCH4 H2N2O2 Q 低 kJ Nm3 含 C 组 分 19 0725 050 701 9352 730 5362344 82 吨铁煤气量计算 煤气量 412 43 22 4 0 12 44 82 1717Nm3 t 二二 高炉煤气发生量的简易计算高炉煤气发生量的简易计算 理论计算比较复杂 常用的有三种计算方法 1 系数法 一般情况下高炉煤气发生量是高炉每小时鼓风 冷风 流量的 1 3 1 5 倍 2 焦炭系数法 是指每小时高炉生产需要消耗多少焦炭 如果喷煤的话 煤粉也要折合为焦炭加进去 一般情况下每吨焦炭会产生 3500 立方米高炉煤 气 3 氮气平衡法 就是先计算出每小时高炉鼓风中的氮气含量 然后对照高 炉煤气分析查处高炉煤气中氮气的百分比 然后就可以计算出高炉煤气的量了 这种方法是最为精确的计算方法 例如 高炉每小时鼓风 200000m3 空气中氮 气的含量为 78 查的高炉煤气中氮气的比例为 58 则高炉煤气为 200000 78 100 58 268965 5m3 仍按高炉内碳的平衡 推出吨铁煤气发生量的简单计算公式 10 14 单煤气 CV668 4 式中 每吨生铁所产生煤气量的全部含碳量 单 C 计算实例计算实例 1 1 某高炉焦比 392 02kg t 铁 煤比 127 18kg t 铁 焦炭含固定碳 86 50 煤粉含固定碳 79 02 进入生铁和煤气灰带走的碳量 每吨按 50kg 计算 392 02 0 865 127 18 0 7902 50 单 C 389 56kg 所以 单煤气 CV668 4 4 668 389 56 1818 46 t 3 m 与理论计算法十分相近 计算实例计算实例 2 2 某高炉焦比 548kg t 铁 煤比 45kg t 铁 焦炭含固定碳 85 煤粉含固定 碳 74 进入生铁和煤气灰带走的碳量 每吨按 50kg 计算 548 0 85 45 0 74 50 单 C 449 1kg 所以 单煤气 CV668 4 4 668 449 1 2095 9 t 3 m 简单计算公式 2 焦比高取较大系数值 焦比低取较小系数值 V 煤气 1 2 1 35 风量 m3 h 10 15 计算实例计算实例 3 3 某高炉冷风流量 1100m3 min 日产生铁 1000t d 计算其煤气发生量 V 煤气 1 35 风量 m3 h 所以 V 煤气 1 35 1100 60 m3 h 89100 m3 h 89100 1000 24 2138 4 t 3 m 与理论计算法十分相近 也可按 吨焦炭产生 3500m3 煤气大致计算 要知道吨铁煤气量的话就必须先知道高炉的吨铁综合焦比 就是吨铁焦炭 消耗量加喷煤煤粉消耗折合为焦炭的总量 然后乘以 3500 就是吨铁煤气发生 量 例如 高炉焦比 400 公斤 吨铁 喷煤比 160 公斤 吨铁 则为 煤粉折合焦炭 系数一般为 0 85 0 9 0 16 0 9 0 4 3500 1904m3 t 铁 计算实例计算实例 4 4 已知高炉鼓风量为 900m3 min 求煤气发生量 高炉煤气成分 CO2 15 CO 25 H2 2 N2 58 风中水分不计 解 煤气量 风量 风中 N2 煤气中 N2 10 16 则有 煤气量 900 60 79 58 73550Nm3 h 答 煤气发生量为 73550Nm3 h 10 10 煤气标准状态下的重度如何计算 煤气的成分为 CO 27 4 CO2 10 H2 3 2 N2 59 4 求此煤气标准状 态下的重度 rco 1 251kg m3 rco2 1 997 kg m3 rH2 0 0899 kg m3 rN2 1 251 kg m3 解 r r 煤气 煤气 CO rco CO2 rco2 H2 rH2 N2 rN2 CO rco CO2 rco2 H2 rH2 N2 rN2 kg m3kg m3 10 17 10 17 0 274 1 251 0 3375 kg m3 0 1 1 997 0 1997 kg m3 0 032 0 0899 0 0029 kg m3 0 594 1 25 0 7425 kg m3 r 煤气 0 3375 1 997 0 0029 0 7425 1 2826 kg m3 答 此煤气重度为 1 2826 kg m3 10 11 煤气流速如何计算 煤气管道直径为 600mm 煤气流量是 15000m3 h 求煤气流速是多少 解 每秒流量为 s m17 4 3600 15000 3 管道截面积为 2 2 m283 0 4 6 0 流速为 s m7 14 283 0 17 4 答 流速为 14 7 m s 10 12 烟道废气的流速如何计算 已知热风炉煤气消耗量为 7200m3 h 燃烧产物量为 2 9m3 Nm3 煤气废气 流经烟道的温度为 450 烟道截面积为 1 2m2 求废气在烟道中的流速是多少 解 废气体积 2 9 7200 3600 5 8 Nm s 450 时的废气体积流量 5 8 m s 1 450 273 15 4 Nm s 烟道流速 15 4 1 2 12 8 m s 答 烟道废气的流速为 12 8 m s 10 13 炉顶煤气取样管如何计算 炉顶煤气取样管总长度的确定 全长全长 炉喉直径炉喉直径 100 2 100 2 炉墙厚度炉墙厚度 取样孔法兰长度取样孔法兰长度 10 18 10 18 实际炉身半径煤气取样五点位置确定 第一点 距炉墙 50mm 第二点 大钟边缘与炉喉间隙中第一点距离的一半 第三点 大钟边缘 第四点 大钟半径的一半 第五点 炉子中心 大钟中心 计算实例 做一取样管 某高炉炉喉直径为 6000mm 大钟直径为 4200mm 取样孔处炉墙厚 度为 800 mm 取样孔阀门的法兰长 600mm 解 一 取样管全长的计算 L 6000 100 800 600 2 4450mm 二 各取样点的确定 第一点 距炉墙 50mm 处 则 50 800 600 1450mm 第五点 位于炉子中心 则 50 3000 800 600 4450mm 第三点 位于大钟边缘处 则 50 6000 4200 2 800 600 2350mm 第一点到第二点的距离为 6000 4200 4 450mm 所以 第二点的位置为 50 450 800 600 1900mm 第三点到第四点的距离为 4200 4 1050mm 第四点的位置为 2350 第三点 1050 3400mm 10 14 煤气管道盲板与垫圈如何计算 一 盲板厚度的确定 盲板厚度可根据下式计算 mm 10 19 C KP d 式中 盲板厚度 mm d 计算直径 mm K 系数 取 0 3 P 计算压力 MPa 许用应力 MPa C 负公差及腐蚀 C 1 5 2 mm 一般来说 直径 250mm 的盲板厚度不小于 4mm 直径 300mm 的盲板不小 于 4