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=