14.热风炉有关计算实例.

1、热风炉有关计算实例10-1煤气成分如何换算?|川|川|川|川|卄|川|川|川|10-2煤气低发热值如何计算？|川|川iiiiiiiiwiiiiiiHii川|川川|川|川|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？IIHIIHIIIIIIIIIIIimilHIIHIinilllHHIMII10-5 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？ UI10-9 高炉煤气发生量的理论计算与简易计算如何？HHIHIIIIHIHHIItHI10-10 煤气标准状态下的重度如何计算？10-11 煤

2、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。100-H2o“八V湿-V干(10-1)100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。V湿100 干 V干(10-2)100 0.124gH2O式中：V湿湿煤气各组成的含量，%V干一一干煤气各组成的含量，%H2O湿煤气中含水量，%g干O 1 m3干煤气所能

3、吸收的饱和水蒸汽量，g/m3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%，1002。解：根据公式:N2 56.5%,并已知煤气含水5% 求湿煤气成分。100100 -5100=0.95 V 干则：CO2 18.5X 0.95=17.575%CO 23.5 X 0.95=22.325%H2 1.5 X 0.95=1.425%N2 56.5 X 0.95=53.675%H2O 5%合计100%计算实例：某厂所在地年平均气温为20r，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.

4、1% O2 0.1%，N2 55.7%,试计算高炉 煤气的湿成分。解：根据公式：100V V干100 0.124gH2o查表可知在20C下1m3干煤气所能吸收的饱和水蒸汽量为 19g/m3所以V =丽誥嘉生1001000.124 19=0.977 V 干则,CO2 17.4% X 0.977=17.000%CO 23.6%X 0.977=23.057%H2 3.1% X 0.977=3.029%CH4 0.1% X 0.977=0.098%O2 0.1% X 0.977=0.098%N2 55.7% X 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

5、，一般燃料燃烧计算采用低发热值。每1 m3煤气中含1%体积的各个可燃成分的热效应如下：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：Q低=126.36CO107.85H 2 358.81CH4(10-3)则 Q 低=126.36 23.8 107.85 0.8358.81 0.1=3007.4+86.28+35.88=3129

6、.56 kJ / m310-3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：L0(10-4)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30000m3/h，每1m3高炉煤气理论助燃空气量为0.75 m3，求过剩空气系数在1.05时，实际空气需要量。解：由给定的已知条件可知：理论助燃空气量为Lo=30000X 0.75=22500m3/h根据公式：n二*L。 Ln =n LO=1.05X 22500=23625m3/h答：实际空气需要量

7、为23625m3/h 。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：180X 1.2=216( m3/mi n)答：实际空气需要量为216m3/mi n。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4.762 111小lLo =(CO + H2+ 2CH4 + 3C2H4 +1H2S- Q)(10-5)100 2 2 2 4 2 4 2 2 2 v 1将数值代入公式，贝U：4.762

8、11Lo =(一 X25+ X2+ 2 X0.5)100 22=0.69m3 / m3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30000m/h，每1m3高炉煤气理论助燃空气量为0.75 m3，助燃风量指示为24000m3/h时，求空气过剩系数？解：理论空气需要量Lo=30000X 0.75=22500m3/h实际空气需要量Ln=24000m3/h所以，nL0=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

9、气分析如下：CO224% CO0% 02 1%，求过剩空气系数？解：根据公式：21n= (10-6)21 _ 79 |2100_(RO2 +O2 )式屮：n过剩空气系数；O2废气中氧含量，%RO2CO2+SO体积百分含量，%所以n =21=1.053答：过剩空气系数为1.053 计算实例之某热风炉只烧高炉煤气，烟气化验为 C02 24% 02 2%, CO 0%问该燃 烧是否合理。解：根据公式21n 二21_7902-|100 - RO2022121 _79 |2100 -(24 +2=1.135只烧单一高炉煤气时n=1.051.10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

10、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Q低混二XQ低高 1X Q焦经推导得出：混高Q低一Q低V = 1-X 低 高 100%(10-7)Q低-Q低式中：X需要混入的高炉煤气量，%V需要混入的焦炉煤气量，%Q低一一高炉煤气发热值，kJ/m3;Q混 所要求达到的混合煤气发热值，kJ/m3;Q低焦炉煤气发热值，kJ / m3。计算实例之一某热风炉烧混

11、合煤气40000m3/h，高炉煤气的发热值为3350kJ/m3，焦炉 煤气发热值为17600kJ/m3，求混合煤气发热值为46000kJ/m3，需加入多少焦 炉煤气量？解：根据公式:Q混 Q咼100%2低一2低V 蕉 咼Q低- Q低x 100%=(4600-3350) /(17600-3350) =8.8%需焦炉煤气量为:40000X 8.8%=3520m3/h答：需加入焦炉煤气量3520m3/h。计算实例之二某热风炉烧高炉煤气36480 m3/h，高炉煤气的发热值为3350 kJ / m3 ， 焦炉煤气的发热值为17600 kJ/m3，求混合煤气发热值为4600 kJ / m3需加入多少焦炉

12、煤气量解:根据公式, Q低 -Q低 一 CCC/V蕉咼100%Q低一 Q低= 4600 -3350100%17600 -3350=8.8%又根据比例相等原则，设混入焦炉煤气量为X36480 _ X1 -VV36480X则1 -0.088 0.088.y 36480 況 0.088-X -0.912=3520 m3/h答：需加入焦炉煤气3520 m3/h计算实例之三某热风炉烧高炉煤气36480 m3/h ,焦炉煤气3500 m3/h。高炉煤气发热值 为3350 kJ/m3，焦炉煤气发热值为17600 kJ/m3求该炉用混合煤气发热值。解：根据公式 蕉 高Q低一 Q低100%其中：V3500100

13、%36480 - 3500=0.0875将各数值代入上式，得0.0875 二Q混 -335017600 -3350解得 Q混=4595 kJ/m3方法二：36480 x 3350 + 3500 x 17600 一36480 +3500=4596 kJ/ m3答：混合煤气的发热值为4596 kJ/m310-6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 QD,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，

14、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)Qdw + Qg * Qa 一VpCp式中：QDV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，m3Cp 燃烧产物的热容，kJ/m3 C。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：T 理=0.287Q 低 330(10-8)或 T理=0.25Q 低 450(10-9

15、)对于高炉煤气和焦炉煤气混合的煤气可用下式计算。T理=0.1485Q 低 770(10-10)式中T理理论燃烧温度，C；Q低一一煤气低发热值，kJ/m3。计算实例：某热风炉只烧高炉煤气，其湿煤气热值为 3433 kJ/m3，试用简易方法，计 算该煤气的理论燃烧温度。解：用公式：T理 = 0.287Q低*330=0.287 X 3433+330=1314C或者用公式：T理 =0.25Q低450=0.25 X 3433+450=1308C答：理论燃烧温度为1308r，或1314C。若混合煤气低发热值为4600 kJ/m3，其理论燃烧温度为：T理 =0.1485Q 低 770=1454 r10-7热

16、风炉需要冷却水压力如何计算?热风炉冷却水压力的确定：二卩风热风阀全开进出水管的高度,米-水压表的高度,米100.05MPa(10-11)计算实例之一：某高炉热风炉风压为0.23MPQ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2712卩7水 二 0.230.0510=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12 0Pk -0.200.0510

17、=0.37MPa答：最低水压需0.37MP&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:V风(C风t风一 C冷t冷)V煤气Q低V煤气C煤气t煤气V空C空t空100%(10-12)式中：n 热风炉热效率，%V风 周期风量，m3/周期;V煤气一一周期煤气消耗量，m3/周期;Q低煤气低发热值，kJ/m?C煤气煤气比热，kJ/m ；c冷冷风比热，kJ/m C；5热风比热，kJ/m C；t煤气-煤气温度，C；t冷冷风温度，C；t风热风温度，C；t空-助燃空气温度，C；c空助燃空气比热，kJ/m3C；V空助燃空气周期用量，m3/周期计算实例1：某高炉通过热风炉风量为2000m3/分，热风温度

18、1100C，冷风温度100C, 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36000m3/h高炉煤气，助燃空气量为26000m3/周期，试用国际 单位制计算该热风炉的热效率？已知条件：C 冷=1.305 kJ / m3 C；C风=1.426 kJ / m3 C；3 C煤气 =1.298 kJ/m C；C空气 =1.322 kJ/m3 C；t 冷=100C；t 风=1100C；t煤气=25C； t 空=20 C；V煤气=36000X 110/60=65880 m ,V空=26000X 1.83=47580 m3Q低=3433kJ / m3 ,将

19、各数值代入：”2000 汇 60(1.426 1100 -1.305 000 ) =x 100%36000 1.83 3433 1.298 2526000 1.83 1.322 20=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2000m3/分，热风温度1100C，三座热风炉采 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：C冷=1.305 kJ /m3 C； C风=1.426 kJ / m3 C；C 煤气=1.29

20、8 kJ /m3 C；C空气=1.302 kJ/m3 C； t冷=100C；t风=1100C；t煤气=35C；t空=20C；V 煤气=36000X 110/60=65880 mV空=26000X 1.83=47580 m3Q低 =3433kJ / m3V风=2000X 60=120000m3 /周期；解：根据公式：n =V风(C风t风一 C冷t冷)述100%V煤气0低 V煤气C煤气t煤气V空C空t空变换公式：V风(C风t风C冷t冷)空C空t空V煤气二9低+2煤气t煤气将各数值代入。20000 x 60(1.426 x 1100 1.305 x 100 ) 07488 x 47580 x 1.3

21、02 x 20 V煤气二3433 1.30 350.7488=65875.8 m3/ 周期65875.8 - 1.83=35997.7=36000 m3/h。答：实际每座炉燃烧煤气量为 36000 m3/h10-9如何高炉煤气发生量的理论计算与简易计算?（一）理论计算：离炉煤气发牛竝的理论计算公式为：V煤气C焦C煤C料c熔 C挥C铁-C尘CO2 +CO +CH4 1210022.4（10-13） 公式机明；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C焦、C煤、C料、C熔、C挥表示。排出碳

22、素包括生铁带出、炉渣带出、炉顶炉 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C铁、C渣（化学分析中不含C,所以不计），C尘、C煤气、匚损（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）5C入 乂焦（煤 C料 C熔 C挥 c出=c铁 c尘 c煤气 C损C煤气二12CO2 CO CH 4-云V煤气100m /t式中：CO?、CO CH 4为炉顶煤气中各组成的存分数。5是产匸煤4后倫空过用屮的报尖所以式变为：V煤气_V损C焦C煤C料C熔C挥C铁C尘CO2 +CO +CH4 122 410022.4现以2007年6月生产数据为依据，列表如下:

23、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,kg1焦炭392.0286.50339.102煤粉127.1879.02100.503焦丁25.1684.5021.264重力灰15.625.754.025布袋灰3.936.211.416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10-22006年上半年高炉煤气平均成分， %组分CO2COCH4H2N2O2Q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

24、 X 22.4/ (0.12 X 44.82 ) =1717Nm3/t(二) I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1.31.5 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

25、的比例为 58%则高炉煤气为（200000 X 78% X 100/58=268965.5m3仍校局炉内碳的平衡，AL屮吨铁煤气发朱显的简单计算公式：V 煤气=4.668C 单（10_14）式中：C单一一国创叙所产仁対尽忙个部今碳比计算实例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计裒C单=392.02 X 0.865+127.18 X 0.7902-50=389.56kg所以V煤气=4668C单3=4.668 X 389.56=1818.46 m /t与理论计算法十分和近

26、G计算实例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。C单=548X 0.85+45 X 0.74-50=449.1kg所以V煤气二4.668C单=4.668 X 449.1 =2095.9 m3/t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) X 风量(m3/h)(10-15)计算实例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 X 风量(m3/h)所以 V煤气=1.35 X 1100X 60 (m3

27、/h)=89100 (m3/h)89100- 1000 X 24=2138.4m/t与理论计算法十分相近。也川按1电焦炭产1-. 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 X 0.9+0.4 )X 3500=1904m3/t 铁。计算实例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=

28、58%，风中水分不计) 解：煤气量二风量X(风中N2%/煤气中2%(10-16)则有：煤气量 900 X 60X 79/58=73550NriVh答：煤气发生量为73550Nmh 。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% CO=10% H=3.2%、2=59.4%,求此煤气标准状态333下的重度。(rco=1.251kg/m、rco 2=1.997 kg/m、rH2=0.0899 kg/m、rN2=1.251 kg/m3)解：r 煤气=CCX rco+CO2X rco2+H2 X rH2+N2X rN2, kg/m3 (10-17)0.274 X 1.251=0

29、.3375(kg/m 3)0.1 X 1.997=0.1997(kg/m )0.032 x 0.0899=0.0029(kg/m 3)0.594 x 1.25=0.7425(kg/m 3)r 煤气=0.3375+1.997+0.0029+0.7425=1.2826 kg/m答：此煤气重度为1.2826 kg/m 3。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：15000 = 4.17 m3/s36000 62管道截面积为：？ n=.283m2流速为：4.17=14.7m /s0.283答：流速为14.7 m/s 。10

30、-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450C。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 X7200/3600=5.8 Nm/s。450E 时的废气体积流量=5.8 m/sx (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=(炉喉直径+100)/2+炉墙厚度+取样孔法兰长度(10-18)实际炉身半径煤气取样五点位置确定：第一点

31、：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800mm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50mn处，则50+800+600=1450mm第五点，位于炉子中心，贝50+3000+800+600=4450mm第三点：位于大钟边缘处，贝50+（6000-4200）/2+800+600=2350mm第一点到第二点的距离为：（6000-4200）/4=450m m,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=3400mm10-14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:(10-19)式中：S盲板厚度(mm)；d计算直径(mm)；K系数，取0.3 ;P计算压力(MPa);(7许用