热风炉的热工计算

1、执八、执八、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2555100（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：(1)湿=Vf X （100 H2O） / 100X 100%若已知干煤气含水的重量（g/m3）则用下式换算：湿=Vf X 100/（ 100+ gHzO） X 100%（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，gHzO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30r时煤气的饱和含水 含量为35.10 g/m

2、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2555100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=*7+*58+*25+*3=KJ/m=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758253100理论燃烧温度估算：取炉顶温度比热风温度高200C，燃烧温度比拱顶温度约高80C 0则 T里=T里 +200C +80C= 14

3、80 C所要求的最低发热值：据经验公式：£里=Q低+770Q低=（T里-770 ）/= 4494 KJ/ m3加入焦炉煤气量：（Q焦大约为1700018500 KJ/ m3）Q焦 = CO + H2+CH4+C2H4V= （ Q低Qdw） / （ Q焦低Qdw ） = （4494） / e% 故煤气干成分加入量为1 % = %则混合煤气成分：VCO2 =%x% + %x% = %VCO = 25%x% + 7%x% = %Vh2 =%x% + 58%x% = %VChq%X% + 25%x% = %Vn2= 55%X% + 3%x% = %VcnHmF%X% = %换算成混合湿煤气成

4、分：V湿co= VcoX 100/(100 + gH2O X 100% = %V湿co= VFcoX 100/(100 + gH2O x 100% = %V湿H2= V：h2X 100/(100 + gH2O x 100% = %V湿ch= WchX 100/(100 + gH2O X 100% = %V湿N2= V：n2X 100/(100 + gH2O X 100% = %V 湿 CnHn= VCnHnX 100/ (100 + gH 2O X 100% = %表5混合煤气成分整理表(%种类COCOCHNbCnHmfO共计干成分100湿成分100煤气低发热量的计算:Qdw = CO + H

5、2 + CH 4 + C2H 4 +H 2S=X+X+X+X=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 d = La / Lo，燃烧混合煤气b空为，计算中取，计算见表6。表6燃烧产物体积煤气组成100 m3湿气体积含量（m3）反应式需氧气的体积生成物的体积（m3 ）合计CO2 T CO2CO +1/2 02 T CO2H 2 +1/2 O2 T H 2OCH 4 + 2 O2 T CO2+ 2H2ON2t N2H2O t H2OC2H4 +3o2 72 CO2 +2h2O当匕空=时，空气带入的当b=时

6、，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C2H4确定成分计算。2）燃烧1m3高炉煤气理论空气量Lo为：Lo =/21 =3 ）实际空气需要量Ln为:Ln = X =4 ）燃烧1m3高炉煤气的实际生成物量V产为：V m35 ）助燃空气显热Q空为：Q空=C空X t空X Lo=X 20 X=KJ式中C空一助燃空气在t空时的平均热容，KJ/（ m3 C） t空一助燃空气温度，C6）煤气显热Q煤为：X 1KJ/( m3C)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，CQ煤=X 30 X 1=KJ7）生成物的热量

7、Q产为：1m3煤气的生成物体积(64)Q产=（Q空+ Q煤+ Qdw ）/燃烧= （ + + ）/=KJ / m3（5）理论燃烧温度的计算：t理=（Q空 + Q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，须利用已知的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=WCo2X V；O2+ Wh2oX Vd2o+ Wo2 X Vo2+ WnqX Vn2 KJ/m在压力为ioiKPa2、H 2。、O2、N 2，Vh26 VO2、VN2 分别1200C、1300

8、C、式中：WCo2 WH26 WO2、WN2分别为气体co温度为t C时的焓值，KJ/ m3，可从附录表中查得： g 为1 m3生成物中该气体的含量，m3。先设理论燃烧温度为1400C、1500C，查表得，在各温度下的焓值，见表 7。表 7 co2、H2O、O2、N2 在 1200C、1300C、1400C、1500C下的焓值 KJ/ m3温度/C1200130014003276254021292012150035221600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、1500C下的生成物热量 KJ/3/ m温度/

9、C1200130014001500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1400C1500E之 间，按内插法求得理论燃烧温度t理为：t理=1400+( )X 100/ (-)1488E2简易计算已知：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

10、=2X( +) =7.61m宁 4=m225%30%本例取28%则燃烧室面积:F2= X = m2 ,(3) 热风炉总断面积Fi= (X)一般燃烧室占热风炉总断面积的蓄热室横断面积为:F2 3= =m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%今取%扣除膨胀缝面积后，格子砖所占横断面积 F4为：F4=31.59m (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1 r2 = X R=严口斗17m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

11、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：十=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 =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

12、25mm耐酸喷涂料 50mm硅藻土砖65m m轻质粘土砖 114mm粘土砖 345mm=599mm3）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®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=8

13、08mm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 I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 mm2000+3042） /9000=,比较稳定。3800mm格子砖上沿比燃烧室隔墙拱顶曲面砌体空间高度与其下部砖体内直径比为（蓄热室格子砖上沿至拱顶上段球形砌砖中心距为上沿低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

14、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=44

15、405m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)*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=（层）一层耐火砖用量：楔形砖:X= X 2a/（b- b1）= X 2X 230/（75-65）=144（块）直形砖:y= （ d- b1X） /b=（ X 7840-65 X 144

16、）/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：b1)= X 2X 230/(75-55)=72(块)X 7610-55 X 72)/150=133 (块)(72+133)X 352=72174 (块)楔形砖：X= X 2a/（b-直形砖：y= （ d- b1X） /b=（则上中部外层总砖量：下部用砖计算：外层总层数：18000- 230=78（层）一层耐火砖用量：X 2X 114/(75-65)=72(块)楔形砖：X= X 2a/（b- b1）=直形砖：y= （ d-AX） /b=（ X 78