热风炉的热工计算

1、精品文档热风炉的热工计算1 燃烧计算煤气成分的确定：表 1已知煤气（干）成分（%）种类CO2COH 2CH 4N 2共计成分18.4251.40.255100（1）干煤气成分换算成湿煤气成分若已知煤气含水的体积百分数，用下式换算：V湿 VF (100 H2 O ) 100100（1）若已知干煤气含水的重量 (g/m 3 ) 则用下式换算：V湿 V F 100（ 1000.124gH2 O ） 100（2）以上两式中V湿 湿煤气中各组分的体积含量，V F 干煤气中各组分的体积含量，H2 O 湿煤气中含水体积，gH 2O 干煤气中含水的重量， g/m3 （忽略机械水含量）查“空气及煤气的饱和水蒸汽

2、含量( 气压 101325Pa)表”知 30 时煤气的饱和含水含量为 35.10 g/m 3 ，代入式（ 2）即得湿煤气成分，如表 2。表 2 煤气成分整理表（）种类CO2COH 2CH 4N 2H 2O合计干成分18.4251.40.255100湿成分17.6323.961.340.1952.714.17100（2）煤气低发热量的计算。煤气中含可燃成分的热效应见表3表 3 0.01m 3 气体燃料中可燃成分的热效应可燃成分COH 2CH 4C2H 4C2H 6C3H6C4H10H2 S热效应 KJ126.36107.85358.81594.4643.55931.811227.74233.66

3、煤气低发热量 QDW 的计算 :3QDW 126.36 CO +107.85 H 2 +358.81 CH 4 +594.4 C2 H 4 +233.66 H 2 S KJ m 126.36 23.96 +107.85 1.34+358.81 0.19 3240.2785 KJ m3。1 欢迎下载精品文档（3）焦炉煤气的加入量计算：表 4焦炉煤气成分种类CO 2COH2CH 4Cm H nN 2共计成分3.5758253.53100理论燃烧温度估算：取炉顶温度比热风温度高200 ，燃烧温度比拱顶温度约高80 。则 T理 T理 +200+80 1480所要求的最低发热值：据经验公式：T理 0.1

4、58 Q低 +770Q低 （ T理 -770 ） 0.158 4494 KJ m 3加入焦炉煤气量：（ Q焦 大约为 1700018500 KJ m3 ）Q焦 126.36 CO +107.85 H 2 +358.81 CH 4 +594.4 C2 H4=18190.47 KJ/m3V=（ Q 低 QDW ）/（ Q焦低 QDW ）=（4494 3240.2785 ）/(18190.47 3240.2785) 8.4 故煤气干成分加入量为1 8.4 91.6 则混合煤气成分：VCO2 18.4 91.6 3.5 8.4 17.1484 VCO 25 91.6 7 8.4 23.488 VH2

5、1.4 91.6 58 8.4 6.1544 VCH40.2 91.6 25 8.4 2.2832 VN2 55 91.6 3 8.4 50.632 VCnHm3.5 8.4 0.294 换算成混合湿煤气成分：V 湿 CO2VFCO2100 (100 0.124 gH2 O ) 100 16.43 V 湿 CO VFCO 100(100 0.124 gH 2 O ) 100 22.51 V 湿 H2 VFH2 100(100 0.124 gH 2 O ) 100 5.9 V 湿 CH4VFCH4100 (100 0.124 gH2 O ) 100 2.19 V 湿 N2 VFN2 100(10

6、0 0.124 gH 2 O ) 100 48.52 V 湿 CnHmVFCnHm100(100 0.124 gH2 O ) 100 0.28 表 5 混合煤气成分整理表（%）种类CO2COH2CH4N2CnHmH2O共计干成分17.148423.4886.15442.283250.6320.294100湿成分16.4322.55.92.1948.520.284.18100。2 欢迎下载精品文档煤气低发热量的计算：QDW 126.36 CO 107.85 H 2 358.81 CH 4 594.4 C2 H 4 233.66 H 2S 126.36 22.5 107.85 5.9 358.81

7、 2.19 594.4 0.28 4431.6409 KJ m 3（为简化计算起见，式中将Cm H n 全部简化看成 C 2H 4 确定成分计算。）（4）空气需要量和燃烧生成物的计算1 ）空气利用系数 b空 La Lo ，燃烧混合煤气 b空 为 1.1 1.5 ，计算中取 1.10 ，计算见表 6。表 6 燃烧产物体积100 m3生成物的体积（m3）煤气湿气反应式需氧气组成体积含的体积CO2H 2ON 2O2合计量（ m3 ）CO 216.43CO2 CO216.4316.43CO22.5CO 1/2 O2 CO211.2522.522.5H 25.9H2 1/2 O2 H2O2.955.95

8、.9CH4 2O2 CO2CH 42.192H2O4.382.194.386.57N 248.52N2 N248.5248.52H 2O4.18H2O H2O4.184.18C2H 4C2H4 3O2 2CO20.282H2O0.840.560.561.12当 b空 1.0时，空气带入的21.1274.8974.8999当 b空 1.1 时，过剩空气带入的2.1122.1127.499.60生成物总量（ m3 ）2.11241.6815.0130.9189.7221生成物成分（）1.0520.739.2269100。3 欢迎下载精品文档注：为简化计算起见，表中将Cm H n 全部简化看成 C

9、2H 4 确定成分计算。2) 燃烧 1 m3 高炉煤气理论空气量 Lo 为：Lo 21.12 211.006m33 ）实际空气需要量 Ln 为：Ln 1.10 1.006 1.106m34 ）燃烧 1 m3 高炉煤气的实际生成物量 V产 为：V产 1.90 m 35 ）助燃空气显热 Q空 为：Q空 C空 t空 Lo 1.302 201.006 26.196 KJ式中 C空 助燃空气在 t空 时的平均热容， KJ（ m3 ）6) 煤气显热 Q煤 为：Q煤 C煤 t煤 1式中 C煤 煤气在 t煤 时的平均热容， KJ（ m3 ）t 煤 煤气温度，Q煤 1.357 301 40.71KJ7）生成物的

10、热量 Q产 为：Q产 （ Q空 Q煤 QDW ）燃烧 1 m3 煤气的生成物体积（64）（ 26.196 40.71 4431.6409 ） 1.902367.6558KJ m 3（5） 理论燃烧温度的计算：t理 （ Q空 Q煤 QDW ）（ V产 C 产 ）式中： t理 理论燃烧温度，C产 燃烧产物在 t理 时的平均热容， KJ（ m 3 ）由于 C产 的数值取决于 t理 ，须利用已知的 Q产 ，用迭代法和内插法求得 t理 ，其过程如下：燃烧生成物在某温度的 Q产 ，用下式计算：ttttt3Q产=WCO2VCO2+ WH2OVH2O+ WO2 VO2+ W N2 VN2 KJ/mttttO2

11、 、 N 2 ，在压力为 101KPa，温度为式中： WCO2、 WH2O、 WO2、WN2分别为气体 CO2 、 H 2 O 、t 时的焓值， KJ m3，可从附录表中查得：VCO2、 VH2O、VO2、VN2 分别为 1m3 生成物中该气体。4 欢迎下载1400 1500之间，按内插法求得理论燃烧温度精品文档的含量， m3。先设理论燃烧温度为1200、 1300、 1400 、 1500，查表得，在各温度下的焓值，见表7。表 7CO2 、 H 2O 、 O2 、 N 2 在 1200、 1300 、 1400、 1500下的焓值KJ m3温度 12002720.82120.41804.01

12、724.513002991.132328.01907.131882.0914003276254021292012150035222755.72295.32200.116003138.462999.542460.532354.60据表 6 的生成物成分，分别计算出各温度时的生成物热量。表 8 CO2 、 H 2 O 、 O2 、 N 2 在 1200、1300 、1400、1500下的生成物热量 KJ m3温度 1200563.21195.5019.841189.221968.581300620.06214.6420.981297.892153.571400678.13234.1923.4213

13、87.482324.21500730.11254.0825.251517.192526.63上述生成物的实际热量Q产 为 2367.6558 KJ m3 ，可见其理论燃烧温度介于t理 为：t理 1400（ 2367.6558 2324.2 ） 100/ （2526.63 2324.2 ） 14882 简易计算已知：高炉有效容积 2500 m3 ，每立方米高炉有效容积蓄热室应具有加热面积取 80 m2 （一般 8090 m 2 ），n=4 座。（1）热风炉全部加热面积为 802500=200000m 2 ，则每座热风炉蓄热室所占加热面积为： 200000/4=5000m 2 。（2）热风炉内径：

14、选取外壳直径9m，炉壳钢板厚度20mm，绝热砖厚 70mm，填料层厚 80mm，耐火砖厚 345mm，故内径是： D1=9.0 2（ 0.345+0.07+0.08+0.0020 ）=7.61m（3）热风炉总断面积F1 =（ 3.14 7.61 2） 4=45.46 m2一般燃烧室占热风炉总断面积的25% 30%，本例取 28%，则燃烧室面积：F2=45.46 0.28=12.73 m 2 ，蓄热室横断面积为：。5 欢迎下载精品文档F 3=45.46 12.73=32.73 m 2蓄热室格子砖与炉墙和隔墙之间留有膨胀缝 20-30mm，一般此膨胀缝面积占热风炉炉墙内空横断面积的 2.0%-2.

15、5%，今取 2.5%，扣除膨胀缝面积后， 格子砖所占横断面积 F4 为：F42（4）燃烧室选苹果型（既复合型）1 ，取半圆部分片燃烧室断面58%则：1 R 2 =0.58 12.73R=2 0.58 12.73 =2.17m2取 R=1.50m 校核燃烧室断面积：F燃 =1/2 3.14 2.17 2 +1/2 3.14 1.502 +1.50 0.67 2 =7.38+3.5325+2.01=12.9225m 2即近似于 12.73 m2（5）选用宝钢 7 孔格子砖，格子砖外形尺寸：221.7 256 mm一个七孔砖的面积：（0.256-0.064 ） 0.2217=0.0425664 m

16、2蓄热室一层格孔砖数： 31.59 0.0425664=742（块）单个格子砖断面孔数为12 个，蓄热室断面上总格孔数： 74212=8904（个）一米长格孔的加热面积：13.14 0.043=0.135 m 2则格子砖的加热面积： f=0.135 8904=1202.04 m 2格子砖高度： 500001202.04=41.60m（6）其他尺寸：1） 底板支柱及炉箅子：热风炉炉壳底板为普碳钢板，地板钢板厚度为25mm，炉箅子厚度加支柱高度为3000mm。2） 炉墙中上部：炉壳20mm+耐酸喷涂料60mm+硅藻土砖 115mm+耐火纤维毡 40mm+轻质高铝砖 230mm+高铝砖 230mm=

17、695mm。炉墙下部：炉壳25mm+耐酸喷涂料 50mm+硅藻土砖 65mm+轻质粘土砖 114mm+粘土砖 345mm=599mm。3） 拱顶采用两个球面结合的拱顶结构，拱顶钢壳厚度为20mm，取上部球。形拱顶钢壳内径为3850mm，砌体内半径为 3040mm,球顶中心角为 120 ，球顶砌体中心标高要低60mm,取下部球拱顶钢壳半径为11700mm,砌体内半径为9115mm，取下部球形曲面起点水平面到上部球形砌体中心垂直高度为2000mm。拱顶耐火砌体从钢壳到内侧面依次为：钢壳 20mm+耐酸喷涂料 50mm+硅酸铝耐火纤维 50mm+硅藻土砖 65mm+硅酸铝耐火纤维 50mm+轻质粘土

18、砖 114mm+轻质高铝砖 114mm+高密度高铝砖 345mm=808mm。6 欢迎下载精品文档拱顶采取大帽子结构，大帽子直径部分高度取5300mm，炉墙伸入大帽子3800mm，大帽子直段部分砌体（不含炉墙）厚度（炉壳至内侧面）为：炉壳 20mm+喷涂料 50mm+硅藻土砖 65mm+硅酸铝耐火纤维毡40 mm+轻质粘土砖 114 mm+高铝砖 345 mm=798 mm。拱顶曲面砌体空间高度与其下部砖体内直径比为 （2000+3042）/9000=0.56,比较稳定。蓄热室格子砖上沿至拱顶上段球形砌砖中心距为3800mm,格子砖上沿比燃烧室隔墙上沿低300mm,以利于烟气进入蓄热室分布均匀

19、。4） 燃烧室隔墙及燃烧器： 燃烧室井墙砌筑两层耐火砖加4 毫米耐火合金钢和一层隔热砖，总厚度为577mm，燃烧器采用磷酸盐耐热混凝土套筒式陶瓷燃烧器，燃烧器全高为7525mm,空气喷出口 24 个，一次进风口8 个，空气喷出口中心角为 60. 。炉子总高度为： 全高 =格子砖上缘到球顶砌砖的中心距离+拱顶的内径半径 +炉顶钢板后 +炉底钢板厚 +格子砖高度 +球顶与炉壳之间膨胀缝+支柱及炉箅子高度 +找水平泥层 +炉顶砌砖厚度H=3800+3850+20+25+41600+25+3000+808=53128mm=53.13m核检： H/D=53.13/9=5.9它在 46 之间，是稳定的。3

20、 砖量计算有以上条件可知：七孔砖厚： 150mm41.60 0.15=277 （层）则总砖量为： 277742=205761（块）大墙高度 =53310-20-3850-3800-450-25=44405m采用下列砖配合砌筑：楔形转 型号 长*宽*厚直型砖 型号 长* 宽* 厚上中部外层选用230*(75/65)*114230*150*114内层选用230*(75/55)*75230*150*75下部（ 18m外层用砖114*(75/65)*230114*150*230以下）内层用砖345*(75/55)*75345*150*75上中部砖量：总高度 44405-18000=26405mm外层总层数： 26405114=231.62( 层)一层耐火砖用量