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35.10 g

2、/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200r，燃烧温度比拱顶温度约高80°C则 T里=T里 +200C +80C= 1480 C所要求的最低发热值：据

3、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 一 = %则混合煤气成分：VCO2 = %X% + %X% = %VCo 二25%X%+ 7%X% = %Vh2 =%X%+ 58%X% = %Shq%X%+ 25%X% = %Vn2= 55%X%+ 3%X% = %VCnHrrF%X% = %换算成混合湿煤气成

4、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% = %表5混合煤气成分整理表(%种类COCOCHNbCnHmHO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 CO2H2 + 1/2 O2t H2OCH 4 + 2 O2 t CO2+ 2H2ON2 t N2H2O t h2oC2H4 + 3O2t2 CO2+ 2H2O当4=时，空气带入的当匕空=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： L°=/21= m33 ）实际空气需要量Ln为：Ln = X= m34 ）燃烧1 m3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 Lo=X 20 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：x 1KJ/( 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，

7、CQ煤 =x 30 x 1 =KJ7）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 C

8、O?、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：Vc°2、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、1300°C、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 8CO?、H?O、O2、N?在 1200

9、C、1300C、1400C、1500C下的生成物热量 KJ/ m3温度/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1400C1500C之 间，按内插法求得理论燃烧温度t理为：t理 = 1400+( )x 100/ (-)1488r2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

10、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：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

11、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 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

12、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=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65m

13、m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 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：

14、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：27

15、7X 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)*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-切）= X 2X 230/（75-65）=144（块）直形

16、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=（ X 7