14.热风炉有关计算实例

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

2、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。 (10-1)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。 (10-2)式中：湿煤气各组成的含量，%；干煤气各组成的含量，%；湿煤气中含水量，%；1干煤气所能吸收的饱和水蒸汽量，。 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%，N2 56.5%，并已知煤气含水5%，求湿煤气成分。解：根据公式： =0.95则：CO2 18.50.95=17.575%CO 23.50.95=22.325%H2 1.50.

3、95=1.425%N2 56.50.95=53.675%H2O 5%合计100%计算实例：某厂所在地年平均气温为20，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 0.1%，O2 0.1%，N2 55.7%，试计算高炉煤气的湿成分。 解：根据公式： 查表可知在20下1干煤气所能吸收的饱和水蒸汽量为19所以 =0.977 则, CO2 17.4%0.977=17.000%CO 23.6%0.977=23.057%H2 3.1%0.977=3.029%CH4 0.1%0.977=0.098%O2 0.1%0.977=0.098%N2 55.7%

4、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，一般燃料燃烧计算采用低发热值。每1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： (10-3)则 =3007.4+86.28+35.88=3129.5610-3 实际空气需要量如何计算？为了

5、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： (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30000/h ，每1高炉煤气理论助燃空气量为0.75，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=300000.75=22500/h 。根据公式： Ln =nLO=1.0522500=23625/h 答：实际空气需要量为23625/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

6、系数取1.2时，实际空气需要量为多少？解：1801.2=216( m3/min) 答：实际空气需要量为216m3/min。 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 (10-5) 将数值代入公式，则： 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30000/h ，每1高炉煤气理论助燃空气量为0.75，助燃风量指示为24000/h 时，求空气过剩系数?解：理论空气需

7、要量Lo=300000.75=22500m3/h实际空气需要量Ln=24000m3/h所以，= 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，其烟道废气分析如下：CO2 24%，CO 0%，O2 1%，求过剩空气系数?解：根据公式： (10-6)式中：n过剩空气系数；O2废气中氧含量，%；RO2CO2+SO2体积百分含量，%所以=1.053答：过剩空气系数为1.053。计算实例之二某热风炉只烧高炉煤气，烟气化验为CO2 24%，O2 2%，CO 0%，问该燃烧是否合理。解：根据公式 =1.135只烧

8、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 经推导得出： (10-7)式中：X需要混入的高炉煤气量，%；V需要混入的焦炉煤气量，%； 高炉煤气发热值，；所要求达到的混合煤气发热值，；焦炉煤气发热值，。计算实例之一某热风炉烧混合煤气40000/h ，高炉煤气的发热

9、值为3350，焦炉煤气发热值为17600，求混合煤气发热值为46000，需加入多少焦炉煤气量?解：根据公式：=(4600-3350) /(17600-3350) 100%=8.8%需焦炉煤气量为：400008.8%=3520/h 答：需加入焦炉煤气量3520/h 。计算实例之二某热风炉烧高炉煤气36480 /h ，高炉煤气的发热值为3350 ，焦炉煤气的发热值为17600 ，求混合煤气发热值为4600 需加入多少焦炉煤气量。解：根据公式=8.8%又根据比例相等原则，设混入焦炉煤气量为X则 =3520/h 答：需加入焦炉煤气3520 /h 计算实例之三某热风炉烧高炉煤气36480 /h，焦炉煤气

10、3500 /h。高炉煤气发热值为3350 ，焦炉煤气发热值为17600 求该炉用混合煤气发热值。解：根据公式其中：=0.0875将各数值代入上式，得 解得 =4595 方法二： =4596 答：混合煤气的发热值为4596 。10-6 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QDW，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，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) 式中

11、：QDW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，m3； Cp燃烧产物的热容，kJ/m3。 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： (10-8)或 (10-9)对于高炉煤气和焦炉煤气混合的煤气可用下式计算。 (10-10)式中理论燃烧温度，；煤气低发热值，。计算实例：某热风炉只烧高炉煤气，其湿煤气热值为3433 ，试用简易方

12、法，计算该煤气的理论燃烧温度。解：用公式：=0.2873433+330=1314或者用公式：=0.253433+450=1308答：理论燃烧温度为1308，或1314。若混合煤气低发热值为4600 ，其理论燃烧温度为： =1454。10-7 热风炉需要冷却水压力如何计算？热风炉冷却水压力的确定： (10-11)计算实例之一：某高炉热风炉风压为0.23MPa，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=0.43MPa比较：0.450.43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0.20

13、MPa，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=0.37MPa答：最低水压需0.37MPa。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： (10-12)式中：热风炉热效率，%；周期风量，/周期；周期煤气消耗量，/周期；煤气低发热值，；煤气比热，；冷风比热，；热风比热，；煤气温度，；冷风温度，；热风温度，；助燃空气温度，；助燃空气比热，；助燃空气周期用量，/周期。计算实例1：某高炉通过热风炉风量为2000/分，热风温度1100，冷风温度100，三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36

14、000/h高炉煤气，助燃空气量为26000/周期，试用国际单位制计算该热风炉的热效率?已知条件：=1.305；=1.426；=1.298；=1.322；=100；=1100；=25；=20；=36000110/60=65880，=260001.83=47580=3433，将各数值代入：=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2000/分，热风温度1100，三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：=1.3

15、05；=1.426；=1.298；=1.302；=100；=1100；=35；=20；=36000110/60=65880=260001.83=47580=3433=200060=120000/周期；解：根据公式： 变换公式：将各数值代入。=65875.8/周期65875.81.83=35997.7=36000/h。答：实际每座炉燃烧煤气量为36000/h。10-9 如何高炉煤气发生量的理论计算与简易计算？ (一)理论计算： 高炉煤气发生量的理论计算公式为： (10-13) 公式说明：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

16、料、熔剂、挥发物带入的碳素，分别用表示。排出碳素包括生铁带出、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(化学分析中不含C，所以不计)， (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)。 /t式中：为炉顶煤气中各组成的百分数。是产生煤气后输送过程中的损失，所以上式变为：现以2007年6月生产数据为依据，列表如下：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

17、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10-2 2006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=412.4322.4/（0.1244.82）=1717Nm3/t (二)高炉煤气发生量的简易计算 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

18、、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的比例为58%，则高炉煤气为（20000078%）100/58=268965.5m3 仍按高炉内碳的平衡，推出吨铁煤气发生量的简单计算公式： (10-14)式中：每吨生铁所产生煤气量的全部含碳量。 计算实例1：

19、 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计算。=392.020.865+127.180.7902-50=389.56kg所以=4.668389.56=1818.46/t与理论计算法十分相近。 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。=5480.85+450.74-50=449.1kg所以=4.668449.1=2095.9/t 简单计算公式2:焦比高取较大系数值，焦比低取

20、较小系数值。 V煤气(1.2-1.35)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风量（m3/h） 所以V煤气1.35110060（m3/h） =89100（m3/h）89100100024=2138.4/t 与理论计算法十分相近。也可按吨焦炭产生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

21、.850.9；（0.160.9+0.4）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=58%，风中水分不计）解：煤气量=风量（风中N2%/煤气中N2%） (10-16) 则有：煤气量9006079/58=73550Nm3/h 答：煤气发生量为73550Nm3/h。 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%、CO2=10%、H2=3.2%、N2=59.4%，求此煤气标准状态下的重度。（rco=1.251kg/m3、rco2=1.997 kg/m3、rH

22、2=0.0899 kg/m3、rN2=1.251 kg/m3） 解： r煤气COrco+CO2rco2+H2rH2+N2rN2, kg/m3 (10-17) 0.2741.251=0.3375(kg/m3) 0.11.997=0.1997(kg/m3) 0.0320.0899=0.0029(kg/m3) 0.5941.25=0.7425(kg/m3) r煤气0.3375+1.997+0.0029+0.7425=1.2826 kg/m3 答：此煤气重度为1.2826 kg/m3。 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

23、秒流量为： 管道截面积为： 流速为：答：流速为14.7 m/s 。10-12 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450。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=2.97200/3600=5.8 Nm/s。450时的废气体积流量=5.8 m/s（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

24、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：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50mm处，则50+800+600=1450mm第五点，位于炉子中心，则：50+3000+800+600=4450mm第三点：位于大钟边缘处

25、，则：50+(6000-4200)/2+800+600=2350mm第一点到第二点的距离为：(6000-4200)/4=450mm，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：(mm) (10-19)式中：盲板厚度(mm)；d计算直径(mm)；K系数，取0.3；P计算压力(MPa)；许用应力(MPa)；C负公差及腐蚀,C=1.52(mm)一般来说，直径250mm的盲板厚度不小于4mm，直径300mm的盲板不小于4.5mm。但是，在生产实践中，盲板的厚度一般不是计算出来的，因为它往往受到作业条件等因素的影响，因而盲板厚度的确定，一般要考虑下列因素而决定：(1)盲板直径：一般直径越大，盲板越厚。(2)作业法兰撑开的程度：作业条件艰苦，估计法兰很难撑开，盲板要适当偏薄。(3)盲板使用时间：一般属临时性的盲板，可适当偏薄，而永久性盲板则应偏厚。(4)管道工作压力：管道工作压力高则应偏厚，否则