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: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30E时煤气的饱和含水 含量为

2、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=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则 T里=T里 +200C +80C= 1480 C所要求的最低发

3、热值：据经验公式：£里=Q低+770Q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/mV= ( Q低QDW ) / ( Q焦低QDW ) = (4494) / %故煤气干成分加入量为1 % = %则混合煤气成分：%O2 = %X% + %X% = %VCo = 25%X%+ 7%X% = %VH2 =%X%+ 58%X% = %Sh=%X%+ 25%X% = %Vn2= 55%X%+ 3%X% = %VCnH=%X% = %换算成混合湿煤

4、气成分：V 湿 CO= 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% = %表5混合煤气成分整理表(%种类COCOCHNbCnHmHbO共计干成分100湿成分100煤气低发热量的计算：QdW CO

5、+ 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 CO2CO +1/2 O2 t CO2H 2 +1/2 O2 t H2OCH 4 + 2 O2 t CO2+ 2H2ON2t N2H2O t H2OC2H4 +3O2 宀2 CO2 +2H2O当匕空=时，空气带入的当毎=时，过剩空气带

6、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 =/21二 m33 ）实际空气需要量Ln为：Ln = X= m34 ）燃烧1m3高炉煤气的实际生成物量V产为：V产=m35 ）助燃空气显热Q空为：Q空=C空x t空x Lo20 x=KJ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，C6）煤气显热Q煤为： Q煤=C煤x t煤x 1 式中C煤一煤气在t煤时的平均热容，KJ/（ m3 C） t煤 煤气温度，CQ煤=x 30 x 1=KJ7）生成物的热量Q产为：

7、Q产=（Q空+ Q煤 + Qdw ）/燃烧1 m3煤气的生成物体积（64）= （ + + ）/=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/（ m3 C）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：o+ Wh2oX Vd2（+ WO2 X Vo2+ Wn2X Vn2 KJ/m式中：WAo2 VU26 Wo、VU2分别为气体 CO2、H2O、O2、N2，在压力为 lOiKPa 温

8、度为t C时的焓值，KJ/ m3，可从附录表中查得：VCo、Vh26 VO2、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1200C、1300C、 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表 8CO2、H2O、O2、N2在 1200C、1300C、1400C、1500C下的生成物热量 KJ/3/ m温度/C12

9、00130014001500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1400E1500 E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=2X

10、( +) =7.61m(3) 热风炉总断面积R= (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：2F 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：2 °58 1273=2.17mF4=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=+2= m即近

11、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：742X12=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=69

12、5mm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=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®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

13、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 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577

14、mm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=4

15、4405m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4 : X= X 2a/（b- b1）= X 2X 230/（75-65）=144 （块） 直形砖4 : y= （ d- b1X） /b=（ X 7840

16、-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=（ X 78