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： (100)100100 （1）若已知干煤气含水的重量(g/m)则用下式换算：100（1000.124）100 （2）以上两式中 湿煤气中各组分的体积含量， 干煤气中各组分的体积含量，湿煤气中含水体积，干煤气中含水的重量，g/m（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 时煤气的饱和含水含量为35.10 g/m，代入式（2）即得湿煤气成分，如表2。 表2 煤气成分

2、整理表（）种类合计干成分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气体燃料中可燃成分的热效应可燃成分热效应KJ126.36107.85358.81594.4643.55931.811227.74233.66煤气低发热量的计算:126.36+107.85+358.81+594.4+233.66 KJ 126.3623.96 +107.851.34+358.810.19 3240.2785 KJ（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3.5758253

3、.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 +200+801480所要求的最低发热值： 据经验公式： 0.158+770 Q低（-770）0.1584494 KJ加入焦炉煤气量：（大约为1700018500 KJ）126.36+107.85+358.81+594.4 =126.36*7+107.85*58+358.81*25+594.4*3.5 =18190.47 KJ/m3V=（）/（）=（44943240.2785）/(18190.473240.2785)8.4故煤气干成分加入量为 18.491.6 则混合煤气成分：VCO2 18.491.6

4、3.58.417.1484VCO 2591.678.423.488VH2 1.491.6588.46.1544VCH40.291.6258.42.2832VN25591.638.450.632VCnHm3.58.40.294换算成混合湿煤气成分：V湿CO2VFCO2100(1000.124)10016.43V湿COVFCO100(1000.124)10022.51V湿H2VFH2100(1000.124)1005.9V湿CH4VFCH4100(1000.124)1002.19V湿N2VFN2100(1000.124)10048.52V湿CnHmVFCnHm100(1000.124)1000.2

5、8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煤气低发热量的计算：126.36107.85358.81594.4233.66126.3622.5107.855.9358.812.19594.40.284431.6409 KJ（为简化计算起见，式中将全部简化看成确定成分计算。）（4）空气需要量和燃烧生成物的计算 1）空气利用系数，燃烧混合煤气为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、100湿气体积含量（）反应式需氧气的体积生成物的体积（）合计16.4316.4316.4322.51/211.2522.522.55.91/22.955.95.92.19224.382.194.386.5748.5248.5248.524.184.184.180.283220.840.560.561.12当1.0时，空气带入的21.1274.89974.899当1.1时，过剩空气带入的2.1122.1127.499.60生成物总量（）2.11241.6815.02130.91189.72生成物成分（）1.0520.739.2269100注：为简化计算起见，表中将全部简化看成确定成分计算。 2)

7、 燃烧1高炉煤气理论空气量为：21.12211.006 3）实际空气需要量 为：1.101.0061.106 4）燃烧1高炉煤气的实际生成物量为：1.90 5）助燃空气显热为：1.302201.00626.196 KJ式中助燃空气在时的平均热容，KJ（） 助燃空气温度， 6)煤气显热为：1式中煤气在时的平均热容，KJ（） 煤气温度，1.35730140.71 KJ7）生成物的热量为： （）燃烧1煤气的生成物体积 （64） （26.19640.714431.6409）1.90 2367.6558 KJ （5） 理论燃烧温度的计算：（）（）式中： 理论燃烧温度， 燃烧产物在时的平均热容，KJ（）

8、由于的数值取决于，须利用已知的，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，用下式计算：Qt产=WtCO2VCO2+ WtH2OVH2O+ WtO2 VO2+ WtN2VN2 KJ/m3式中：WtCO2、WtH2O、WtO2、WtN2分别为气体、，在压力为101KPa，温度为t时的焓值，KJ，可从附录表中查得：VCO2、VH2O、VO2、VN2分别为1生成物中该气体的含量，。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7 、在1200、1300、1400、1500下的焓值 KJ温度12002720.82120.41804.01724

9、.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、在1200、1300、1400、1500下的生成物热量 KJ温度1200563.21195.5019.841189.221968.581300620.06214.6420.981297.892153.571400678.13234.1923.421387.482324.21500730.11254.0825.25151

10、7.192526.63上述生成物的实际热量为2367.6558 KJ，可见其理论燃烧温度介于14001500之间，按内插法求得理论燃烧温度为： 1400（2367.65582324.2）100/（2526.632324.2） 14882简易计算 已知：高炉有效容积2500，每立方米高炉有效容积蓄热室应具有加热面积取80（一般8090），n=4座。（1）热风炉全部加热面积为802500=200000，则每座热风炉蓄热室所占加热面积为：200000/4=5000。（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：D1=9.0

11、2（0.345+0.07+0.08+0.0020）=7.61m（3）热风炉总断面积F1=（3.147.612）4=45.46 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=45.460.28=12.73，蓄热室横断面积为： F3=45.4612.73=32.73 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%=31.59m2（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： =0.5

12、812.73 取R=1.50m校核燃烧室断面积： =1/23.142.172+1/23.14+1.500.672 =7.38+3.5325+2.01 =12.9225 即近似于12.73（5）选用宝钢7孔格子砖，格子砖外形尺寸：221.7256 mm 一个七孔砖的面积：（0.256-0.064）0.2217=0.0425664蓄热室一层格孔砖数：31.590.0425664=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：13.140.043=0.135则格子砖的加热面积：f=0.1358904=1202.04格子砖高度：50000

13、1202.04=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=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

14、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 m

15、m。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。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

16、+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：150mm 41.600.15=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)*114 230*150*114内层选用230*(75/55)*75 230*150*75下部（18m以下）外

17、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：26405114=231.62(层)一层耐火砖用量：楔形砖4：X=2a/(b-)=2230/(75-65)=144（块）直形砖4：y=（d-X）/b=(7840-65144)/150=102（块）则上中部外层总砖量：（144+102）232=56979（块）内层总层数：2640575=352(层)一层耐火砖用量：楔形砖：X=2a/(b-)=2230/(75-55)=72（块）直形砖：y=（d-X）/b=(7610-5572)/150=133（块）则上中部外层总砖量：（72+133）352=72174（块）下部用砖计算：外层总层数：18000230=78(层)一层耐