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文档简介
1、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 共计 成分 25 55 100 (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: 湿=Vf X (100 出0) / 100X 100%(1) 若已知干煤气含水的重量(g/m3)则用下式换算: 湿=Vf X 100/( 100+ gH2。) X 100%(2) 以上两式中 V湿一一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, gO 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30
2、E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 合计 干成分 25 55 100 湿成分 100 (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 热效应/ KJ 煤气低发热量Qdw的计算: QDW = CO + H2+CH4+C2H4+H2S KJ / m3 =X + X +x =KJ / m3 (3)焦炉煤气的加入量计算: 表4焦炉煤气成分 种类 共计 成分 7 58 25 3 100 理论燃烧温度估算: 取炉顶温度比热风温度高200r,燃烧温度比拱顶
3、温度约高80C 则 T里=T里 +200C +80C= 1480 C 所要求的最低发热值: 据经验公式:里=Q低+770 Q 低=(Xi -770 )/ = 4494 KJ / m3 加入焦炉煤气量:(Q焦大约为1700018500 KJ/ m3) Q焦 = CO+H2 + CH4+C2H4 =*7+*58+*25+* 3 =KJ/m V= ( Q低Qdw)/ ( Q焦低QDW)= (4494) / % 故煤气干成分加入量为1 一 = % 则混合煤气成分: VCO2 = %X% + %X% = % VCo 二25%X%+ 7%X% = % Vh2 =%X%+ 58%X% = % Shq%X%+
4、 25%X% = % Vn2= 55%X%+ 3%X% = % VCnHrrF%X% = % 换算成混合湿煤气成分: V 湿 CO2= WcoX 100/(100 + gHzO X 100% = % V湿c= VFcX 100/(100 + gH2O X 100% = % V湿H2= VFh2X 100/(100 + gH2O X 100% = % V湿ch= V=chX 100/(100 + gH2O X 100% = % V湿 N2= V:N2X 100/ (100 + gH2O X 100% = % V 湿 CnHn= VCnHX 100/ (100 + gH 2O X 100% = %
5、 表5混合煤气成分整理表(% 种类 CO CO CH Nb CnHm HO 共计 干成分 100 湿成分 100 煤气低发热量的计算: QdW CO + H2 + CH 4 + C2H 4 + H 2S =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 8 = La / Lo,燃烧混合煤气b空为,计算中取,计算见表6 表6燃烧产物体积 100 m3 需氧 气 的体 积 生成物的体积(m3 ) 煤气 组成 湿气 体积 含量 (m3) 反应式 合计 CO2 t CO2 CO + 1/2 O2 t CO
6、2 H2 + 1/2 O2t H2O CH 4 + 2 O2 t CO2 + 2H2O N2 t N2 H2O t h2o C2H4 + 3O2t2 CO2 + 2H2O 当4=时,空气带入的 当匕空=时,过剩空气带入的 生成物总量(m3) 生成物成分() 69 100 注:为简化计算起见,表中将CmHn全部简化看成一C2H4确定成分计算 2)燃烧1m3高炉煤气理论空气量Lo为: L=/21= m3 3 )实际空气需要量Ln为: Ln = X= m3 4 )燃烧1 m3高炉煤气的实际生成物量 V产为: V产=m3 5 )助燃空气显热Q空为: Q空=C空 x t空 x Lo =X 20 x =K
7、J 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,C 6)煤气显热Q煤为: x 1 KJ/( m3 C) 1 m3煤气的生成物体积(64) Q煤=C煤x t煤 式中c煤一煤气在t煤时的平均热容, t煤一煤气温度,C Q煤 =x 30 x 1 =KJ 7)生成物的热量Q产为: Q产=(。空+ Q煤+ Qdw )/燃烧 = ( + + )/ =KJ / m3 (5)理论燃烧温度的计算: 式中:t理 C产 t理=(Q空 + Q煤 + Qdw )/( V产 C 产) 理论燃烧温度,C 燃烧产物在t理时的平均热容,KJ/( m3 C) 由于C产的数值取决于t理,须利用已知
8、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: Q 产=Wo氷 VCo+ Wh2oX VH20+ WO2 x V02+ WnX Vn2 KJ/m 式中:Wt002 WtH20 Wt02 WtN2 分别为气体 CO?、出0、O?、2 ,在压力为 101KPa, 温度为tc时的焓值,KJ/ m3,可从附录表中查得:Vc2、VH2。、V02、Vn2分别为 1m3生成物中该气体的含量, m3。先设理论燃烧温度为1200 C、1300 C、1400 C、 1500 C,查表得,在各温度下的焓值,见表 7。 表 7 C02、H20、02、N2在 1200C、130
9、0C、1400C、1500C下的焓值KJ/ m3 温度/C 1200 1300 1400 3276 2540 2129 2012 1500 3522 1600 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 8CO?、H?O、O2、N?在 1200C、1300C、1400C、1500C下的生成物热量 KJ / m3 温度/C 1200 1300 1400 1500 上述生成物的实际热量Q产为KJ/ m3,可见其理论燃烧温度介于1400C1500C之 间,按内插法求得理论燃烧温度t理为: t理 = 1400+( )x 100/ (-) 1488r 2简易计算 已知:高炉有效容积2500m
10、3,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 8090m2), n=4座。 (1) 热风炉全部加热面积为80 X 2500=200000m2 ,则每座热风炉蓄热室所占加热面 积为:200000/4=5000 m2。 (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:D= 2X( +) =7.61m (3) 热风炉总断面积Fi= (X)* 4=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= X =m2 , 蓄热室横断面积为: 2 F 3= =m 蓄热室格子砖与炉墙和隔墙
11、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%今取扣除膨胀缝面积后,格子砖所占横断面积F4为: 2 58 1273=2.17m F4=31.59nf (4)燃烧室选苹果型(既复合型),取半圆部分片燃烧室断面58%则 -R2 = X R= 2 取R =1.50m校核燃烧室断面积: F然=1/2 XX +1/2 XX 1.502 + XX 2 =+ =m2 即近似于m2 (5) 选用宝钢7孔格子砖,格子砖外形尺寸:X 256 mm 一个七孔砖的面积:()X =m2 蓄热室一层格孔砖数:* =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 1
12、2=8904 (个) 一米长格孔的加热面积:1 XX =m2 则格子砖的加热面积:f= X 8904=m2 格子砖高度:50000* =41.60m (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=695mm 炉墙下部:炉壳25mm耐酸喷涂料 50mm硅藻土砖65m m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
13、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 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5
14、0mm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=,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。 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
15、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= 核检:H/D=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:150mm- =277 (层) 则总砖量为:277X 742=205761 (块) 大墙高度=53300-450-25=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)*114 230*150*114 内层选用
16、230*(75/55)*75 230*150*75 下部(18m 以下) 外层用砖 114*(75/65)*230 114*150*230 内层用砖 345*(75/55)*75 345*150*75 上中部砖量: 总高度 44405-18000=26405mm 外层总层数:26405- 114=(层) 一层耐火砖用量: 楔形砖:X= X 2a/(b-切)= X 2X 230/(75-65)=144(块) 直形砖4 : y= ( d-b,X) /b=( X 7840-65 X 144)/150=102 (块) 则上中部外层总砖量:(144+102)X 232=56979 (块) 内层总层数:26405- 75=352(层) 一层耐火砖用量: 楔形砖:X= X2a/(b- b1)= X2X230/(75-55)=72(块) 直形砖:y= ( d- b1X) /b=( X 7610-55 X 72)/150=133 (块) 则上中部外层总砖量:(72+133)X 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)= X2X 114/(75-65)=72(块) 直形砖:y= ( d- b1X) /b=
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