热风炉的热工计算

1、热风炉的热工计算1燃烧计算煤气成分确实定:表1煤气干成分%种类C°2COH2CH4N2共计成分25551001干煤气成分换算成湿煤气成分假设煤气含水的体积百分数，用下式换算:湿=V X 100 出0 / 100X 100% 1假设干煤气含水的重量g/m3那么用下式换算：V湿=VF X gH2OX 100%2以上两式中V湿湿煤气中各组分的体积含量，Vf 干煤气中各组分的体积含量，H2O 湿煤气中含水体积，gH2o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含量气压101325Pa表知30E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

2、表2。表2煤气成分整理表种类C°2COH2CH4N2H2°合计干成分2555100湿成分1002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 3气体燃料中可燃成分的热效应可燃成分COH2CH4C2H4C2H6C3H6C4H10h2s热效应/ KJ煤气低发热量Qdw的计算:Qdw c° H2 CH4 C2H4 + H2S KJ / mX 23.96 + X 1.34+ X=3240.2785 KJ / m33焦炉煤气的参加量计算:表4焦炉煤气成分种类CO2COH2CH4CmHnN2共计成分758253100理论燃烧温度估算：取炉顶温度比热风温度高200C，

3、燃烧温度比拱顶温度约高80C那么 T里=T里 +200C +80°C= 1480C所要求的最低发热值：据经验公式：G Q低+770Q 低=T里-770/0.158 = 4494 KJ/ m3参加焦炉煤气量：Q焦大约为1700018500 KJ/ m3Q焦 CO H2 CH4 C2H4=18190.47 KJ/mV= Q低一Qdw/ Q焦低Qdw=4494 /(18190.47 3240.2785)8.4 %故煤气干成分参加量为1 8.4 % = 91.6 %那么混合煤气成分：VCO2 = 18.4 %X 91.6 % + %X 8.4 %= 17.1484 %VCo = 25%X 9

4、1.6 % + 7%X 8.4 % = 23.488 %Vh2 = 1.4 %X 91.6 %+ 58%X 8.4 % = 6.1544 %VChq0.2 %X 91.6 %+ 25%X 8.4 % = 2.2832 %Vn2= 55%X 91.6 %+ 3%X 8.4 %= 50.632 %VCnHi%X 8.4 % = 0.294 %换算成混合湿煤气成分：V湿cop VfcoX gH 2O) X 100%= 16.43 %V湿co= VcoX gH2O) X 100% = 22.51 %V湿H2= Wh2X gH2O) X 100% = 5.9 %V湿ch4= VfchX gH 2O) X

5、 100% = 2.19 %V湿N2= Wn2X gH2O) X 100% = 48.52 %V湿 CnHn= VFCnHmX gH 2O ) X 100%= 0.28 %表5混合煤气成分整理表种类CO2COH2CH4N2CnHmH2O共计干成分1100湿成分100煤气低发热量的计算:QdwCO H2 CH4 C2H4 +h2sxxxx=4431.6409 KJ / m3为简化计算起见，式中将CmHn全部简化看成C2H4 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 / L。，燃烧混合煤气b空为1.11.5 ,计算中取1.10，计算见表6。表6燃烧产物体积煤气组成

6、3100 m 湿气 体积含量m3反响式需氧气 的体积生成物的体积m3O2CO2h2oN2合计CO2CO2 t CO2COCO + 1/2 O2 t CO2H2H2 +1/2O2t h2oCH4CH4 + 2。2 T CO2 +2H2ON2N 2 t N 2H2OH2O t h2oC2H4C2H4 + 3 O2 t2 CO2+ 2H2O当匕空=时，空气带入的当当b空 =时,过剩空气带入的生成物总量m3生成物成分69100注：为简化计算起见，表中将CmHn全部简化看成一C2H 4确定成分计算2) 燃烧1m3高炉煤气理论空气量Lo为：Lo = 21.12 / 21 = 1.006 m33 实际空气需

7、要量 Ln 为：Ln X 1.006 = 1.106 m34丨燃烧1m3高炉煤气的实际生成物量V产为：V产=1.90 m35助燃空气显热Q空为：0空=C空X t空X LoX 20X=26.196 KJ式中C空一助燃空气在t空时的平均热容，KJ/ m3C t空一助燃空气温度，C6煤气显热Q煤为：Q煤°煤 XX 1式中C煤 煤气在t煤时的平均热容，KJ/ m3 C t煤一煤气温度，CQ煤 X 30 X 1=40.71 KJ7生成物的热量Q产为：0产=Q空 + Q煤 + Qdw /燃烧1 m3煤气的生成物体积64=2367.6558 KJ / m35 理论燃烧温度的计算：t理=Q空 + Q

8、煤 + Qdw/ V产 C产式中：t理一理论燃烧温度，CC产一燃烧产物在t理时的平均热容，KJ/ m3C 由于C产的数值取决于t理，须利用的Q产，用迭代法和内插法求得 &， 其过程如下：燃烧生成物在某温度的Q产，用下式计算：Q =WC：O2X Vco+ Wh2cX Vh2O+ Wo2 X Vd?+ W N2X Vj2 KJ/m式中：WtCO2> WtH2o> Wto2> WtN2 分别为气体 CO2、H2O、O2、N 2，在压力为 101KPa，温度为t C时的焓值，KJ/ m，可从附录表中查得：VcO2、VH2O、V02、Vn2分别为1 m生成3物中该气体的含量，m

9、。先设理论燃烧温度为 1200C、1300 C、1400C、1500C，查表得,在各温度下的焓值，见表 7。3 表 7 CO2、H2O、O2、N2在 1200C、1300 C、1400C、1500C下的焓值KJ/ m温度/C%傀1200130014003276254021292021150035221600据表6的生成物成分，分别计算出各温度时的生成物热量'o表 8CO2、H2O、O2、N2在 1200C、1300C、1400C、1500T下的生成物热量KJ / m3温度/CQl1200130014001500上述生成物的实际热量Q产为2367.6558 KJ/ m3 ,可见其理论燃烧

10、温度介于 1400T1500T之间，按内插法求得理论燃烧温度 t理为：t理=1400+ 2367.6558 2324.2: X 100/ 2526.63 1488T2简易计算：高炉有效容积2500m3，每立方米高炉有效容积蓄热室应具有加热面 积取 80m2一般 8090m2，n=4座。1热风炉全部加热面积为80X 2500=200000m2，那么每座热风炉蓄热室所 占加热面积为：200000/4=5000m2。2热风炉内径：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：D90 2X 0.345+0.07+0.08+0.0020=m3热风炉总断

11、面积F1 X2* m2一般燃烧室占热风炉总断面积的25%30%本例取28%那么燃烧室面积：F2 X m2，蓄热室横断面积为：F am2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%-2.5%，今取2.5%，扣除膨胀缝面积后，格子砖 所占横断面积F4为：F4=32.73-45.46*2.5%=4燃烧室选苹果型既复合型，取半圆局部片燃烧室断面58%那么-R2 X 12.7322一0.58一12.73 叫=2.17m取R =校核燃烧室断面积:F燃 =1/2 XX 2+1/2 XX 1.502 XX 22m2 mX 256 mm一个七孔砖的

12、面积：0.256-0.064 : X m2-0.0425664=742块单个格子砖断面孔数为12个，蓄热室断面上总格孔数：742X 12=8904：个 一米长格孔的加热面积：1 XX m2X m2格子砖高度：50000- 1202.04=6其他尺寸：1底板支柱及炉算子：热风炉炉壳底板为普碳钢板，地板钢板厚度为 25mm炉算子厚度加支柱高度为3000mm2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=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=599mm3拱顶采

13、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轻质粘土砖114mm轻质高铝砖114mm高密度高铝砖 345mm=808mm顶采取大帽子结构，大帽子直径局部高度取5300mm炉墙伸入大帽子3800mm大帽子直段局部砌体不含炉墙厚

14、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,比拟稳定。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。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

15、总高度为：全高二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+支柱及炉算子高 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砖量计算有以上条件可知：七孔砖厚：150mnr 0.15=277层那么总砖量为：277X 742=205761块大墙高度=53310-20-3850-3800-450-25=44405m采用以下砖配合砌筑：楔形转型号长*宽*厚直型砖型号长*宽*厚上中部外层选用230*(7

16、5/65)*114230*150*114内层选用230*(75/55)*75230*150*75下部18m以下外层用砖114*(75/65)*230114*150*230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：26405- 114=231.62(层)一层耐火砖用量：楔形砖：X= X2a/(b- b1)= X2X230/(75-65)=144块直形砖：y= d-SX/b=( X 7840-65 X 144)/150=102块 那么上中部外层总砖量：144+102X 232=56979 :块内层总层数：26405- 75=352(层)一层耐火砖用量：楔形砖：X= X 2a/(b- b1)= X 2X 230/(75-55)=72块直形砖：y= d- b1X /b=( X 7610-55 X 72)/150=133块 那么上中部外层总砖量： 72+133X 352=72174块 下部用砖计算：外层总层数：18000- 230=78(层)一层耐火砖用量：楔形砖： X= X2a/(b- b1)= X 2X 1 14/(75-65)=7