熱風爐的熱工計算

1、熱風爐的熱工計算1 燃燒計算煤氣成分的確定：表1 已知煤氣（干）成分（%）種類共計成分18.4251.40.255100（1）干煤氣成分換算成濕煤氣成分 若已知煤氣含水的體積百分數(shù)，用下式換算： (100)100100 （1）若已知干煤氣含水的重量(g/m)則用下式換算：100（1000.124）100 （2）以上兩式中 濕煤氣中各組分的體積含量， 干煤氣中各組分的體積含量，濕煤氣中含水體積，干煤氣中含水的重量，g/m（忽略機械水含量）查“空氣及煤氣的飽和水蒸汽含量(氣壓101325Pa)表”知30 時煤氣的飽和含水含量為35.10 g/m，代入式（2）即得濕煤氣成分，如表2。 表2 煤氣成分

2、整理表（）種類合計干成分18.4251.40.255100濕成分17.6323.961.340.1952.714.17100（2）煤氣低發(fā)熱量的計算。煤氣中含可燃成分的熱效應見表3表3 0.01m氣體燃料中可燃成分的熱效應可燃成分熱效應KJ126.36107.85358.81594.4643.55931.811227.74233.66煤氣低發(fā)熱量的計算:126.36+107.85+358.81+594.4+233.66 KJ 126.3623.96 +107.851.34+358.810.19 3240.2785 KJ（3）焦爐煤氣的加入量計算：表4 焦爐煤氣成分種類共計成分3.5758253

3、.53100理論燃燒溫度估算：取爐頂溫度比熱風溫度高200，燃燒溫度比拱頂溫度約高80。則 +200+801480所要求的最低發(fā)熱值： 據(jù)經(jīng)驗公式： 0.158+770 Q低（-770）0.1584494 KJ加入焦爐煤氣量：（大約為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故煤氣干成分加入量為 18.491.6 則混合煤氣成分：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換算成混合濕煤氣成分：V濕CO2VFCO2100(1000.124)10016.43V濕COVFCO100(1000.124)10022.51V濕H2VFH2100(1000.124)1005.9V濕CH4VFCH4100(1000.124)1002.19V濕N2VFN2100(1000.124)10048.52V濕CnHmVFCnHm100(1000.124)1000.2

5、8表5 混合煤氣成分整理表（%）種類CO2COH2CH4N2CnHmH2O共計干成分17.148423.4886.15442.283250.6320.294100濕成分16.4322.55.92.1948.520.284.18100煤氣低發(fā)熱量的計算：126.36107.85358.81594.4233.66126.3622.5107.855.9358.812.19594.40.284431.6409 KJ（為簡化計算起見，式中將全部簡化看成確定成分計算。）（4）空氣需要量和燃燒生成物的計算 1）空氣利用系數(shù)，燃燒混合煤氣為1.11.5，計算中取1.10，計算見表6。表6 燃燒產(chǎn)物體積煤氣組成

6、100濕氣體積含量（）反應式需氧氣的體積生成物的體積（）合計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當1.0時，空氣帶入的21.1274.89974.899當1.1時，過?？諝鈳氲?.1122.1127.499.60生成物總量（）2.11241.6815.02130.91189.72生成物成分（）1.0520.739.2269100注：為簡化計算起見，表中將全部簡化看成確定成分計算。 2)

7、 燃燒1高爐煤氣理論空氣量為：21.12211.006 3）實際空氣需要量 為：1.101.0061.106 4）燃燒1高爐煤氣的實際生成物量為：1.90 5）助燃空氣顯熱為：1.302201.00626.196 KJ式中助燃空氣在時的平均熱容，KJ（） 助燃空氣溫度， 6)煤氣顯熱為：1式中煤氣在時的平均熱容，KJ（） 煤氣溫度，1.35730140.71 KJ7）生成物的熱量為： （）燃燒1煤氣的生成物體積 （64） （26.19640.714431.6409）1.90 2367.6558 KJ （5） 理論燃燒溫度的計算：（）（）式中： 理論燃燒溫度， 燃燒產(chǎn)物在時的平均熱容，KJ（）

8、由于的數(shù)值取決于，須利用已知的，用迭代法和內(nèi)插法求得，其過程如下：燃燒生成物在某溫度的，用下式計算：Qt產(chǎn)=WtCO2VCO2+ WtH2OVH2O+ WtO2 VO2+ WtN2VN2 KJ/m3式中：WtCO2、WtH2O、WtO2、WtN2分別為氣體、，在壓力為101KPa，溫度為t時的焓值，KJ，可從附錄表中查得：VCO2、VH2O、VO2、VN2分別為1生成物中該氣體的含量，。先設(shè)理論燃燒溫度為1200、1300、1400、1500，查表得，在各溫度下的焓值，見表7。表7 、在1200、1300、1400、1500下的焓值 KJ溫度12002720.82120.41804.01724

9、.513002991.132328.01907.131882.0914003276254021292012150035222755.72295.32200.116003138.462999.542460.532354.60據(jù)表6的生成物成分，分別計算出各溫度時的生成物熱量。表8、在1200、1300、1400、1500下的生成物熱量 KJ溫度1200563.21195.5019.841189.221968.581300620.06214.6420.981297.892153.571400678.13234.1923.421387.482324.21500730.11254.0825.25151

10、7.192526.63上述生成物的實際熱量為2367.6558 KJ，可見其理論燃燒溫度介于14001500之間，按內(nèi)插法求得理論燃燒溫度為： 1400（2367.65582324.2）100/（2526.632324.2） 14882簡易計算 已知：高爐有效容積2500，每立方米高爐有效容積蓄熱室應具有加熱面積取80（一般8090），n=4座。（1）熱風爐全部加熱面積為802500=200000，則每座熱風爐蓄熱室所占加熱面積為：200000/4=5000。（2）熱風爐內(nèi)徑：選取外殼直徑9m，爐殼鋼板厚度20mm，絕熱磚厚70mm，填料層厚80mm，耐火磚厚345mm，故內(nèi)徑是：D1=9.0

11、2（0.345+0.07+0.08+0.0020）=7.61m（3）熱風爐總斷面積F1=（3.147.612）4=45.46 一般燃燒室占熱風爐總斷面積的25%30%，本例取28%，則燃燒室面積：F2=45.460.28=12.73，蓄熱室橫斷面積為： F3=45.4612.73=32.73 蓄熱室格子磚與爐墻和隔墻之間留有膨脹縫20-30mm，一般此膨脹縫面積占熱風爐爐墻內(nèi)空橫斷面積的2.0%-2.5%，今取2.5%，扣除膨脹縫面積后，格子磚所占橫斷面積F4為：F4=32.73-45.46*2.5%=31.59m2（4）燃燒室選蘋果型（既復合型）1，取半圓部分片燃燒室斷面58%則： =0.5

12、812.73 取R=1.50m校核燃燒室斷面積： =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）選用寶鋼7孔格子磚，格子磚外形尺寸：221.7256 mm 一個七孔磚的面積：（0.256-0.064）0.2217=0.0425664蓄熱室一層格孔磚數(shù)：31.590.0425664=742（塊）單個格子磚斷面孔數(shù)為12個，蓄熱室斷面上總格孔數(shù)：74212=8904（個）一米長格孔的加熱面積：13.140.043=0.135則格子磚的加熱面積：f=0.1358904=1202.04格子磚高度：50000

13、1202.04=41.60m（6）其他尺寸：1） 底板支柱及爐箅子：熱風爐爐殼底板為普碳鋼板，地板鋼板厚度為25mm，爐箅子厚度加支柱高度為3000mm。2） 爐墻中上部：爐殼20mm+耐酸噴涂料60mm+硅藻土磚115mm+耐火纖維氈40mm+輕質(zhì)高鋁磚230mm+高鋁磚230mm=695mm。爐墻下部：爐殼25mm+耐酸噴涂料50mm+硅藻土磚65mm+輕質(zhì)粘土磚114mm+粘土磚345mm=599mm。3） 拱頂采用兩個球面結(jié)合的拱頂結(jié)構(gòu)，拱頂鋼殼厚度為20mm，取上部球形拱頂鋼殼內(nèi)徑為3850mm，砌體內(nèi)半徑為3040mm,球頂中心角為120。，球頂砌體中心標高要低60mm,取下部球拱

14、頂鋼殼半徑為11700mm,砌體內(nèi)半徑為9115mm，取下部球形曲面起點水平面到上部球形砌體中心垂直高度為2000mm。拱頂耐火砌體從鋼殼到內(nèi)側(cè)面依次為：鋼殼20mm+耐酸噴涂料50mm+硅酸鋁耐火纖維50mm+硅藻土磚65mm+硅酸鋁耐火纖維50mm+輕質(zhì)粘土磚114mm+輕質(zhì)高鋁磚114mm+高密度高鋁磚345mm=808mm。拱頂采取大帽子結(jié)構(gòu)，大帽子直徑部分高度取5300mm，爐墻伸入大帽子3800mm，大帽子直段部分砌體（不含爐墻）厚度（爐殼至內(nèi)側(cè)面）為：爐殼20mm+噴涂料50mm+硅藻土磚65mm+硅酸鋁耐火纖維氈40 mm+輕質(zhì)粘土磚114 mm+高鋁磚345 mm=798 m

15、m。拱頂曲面砌體空間高度與其下部磚體內(nèi)直徑比為（2000+3042）/9000=0.56,比較穩(wěn)定。蓄熱室格子磚上沿至拱頂上段球形砌磚中心距為3800mm,格子磚上沿比燃燒室隔墻上沿低300mm,以利于煙氣進入蓄熱室分布均勻。4） 燃燒室隔墻及燃燒器：燃燒室井墻砌筑兩層耐火磚加4毫米耐火合金鋼和一層隔熱磚，總厚度為577mm，燃燒器采用磷酸鹽耐熱混凝土套筒式陶瓷燃燒器，燃燒器全高為7525mm,空氣噴出口24個，一次進風口8個，空氣噴出口中心角為60.。爐子總高度為：全高=格子磚上緣到球頂砌磚的中心距離+拱頂?shù)膬?nèi)徑半徑+爐頂鋼板后+爐底鋼板厚+格子磚高度+球頂與爐殼之間膨脹縫+支柱及爐箅子高度

16、+找水平泥層+爐頂砌磚厚度H=3800+3850+20+25+41600+25+3000+808=53128mm=53.13m核檢：H/D=53.13/9=5.9 它在46之間，是穩(wěn)定的。3磚量計算有以上條件可知：七孔磚厚：150mm 41.600.15=277（層）則總磚量為：277742=205761（塊）大墻高度=53310-20-3850-3800-450-25=44405m采用下列磚配合砌筑：楔形轉(zhuǎn) 型號 長*寬*厚直型磚 型號 長*寬*厚上中部外層選用230*(75/65)*114 230*150*114內(nèi)層選用230*(75/55)*75 230*150*75下部（18m以下）外

17、層用磚114*(75/65)*230 114*150*230內(nèi)層用磚345*(75/55)*75 345*150*75上中部磚量：總高度44405-18000=26405mm外層總層數(shù)：26405114=231.62(層)一層耐火磚用量：楔形磚4：X=2a/(b-)=2230/(75-65)=144（塊）直形磚4：y=（d-X）/b=(7840-65144)/150=102（塊）則上中部外層總磚量：（144+102）232=56979（塊）內(nèi)層總層數(shù)：2640575=352(層)一層耐火磚用量：楔形磚：X=2a/(b-)=2230/(75-55)=72（塊）直形磚：y=（d-X）/b=(7610-5572)/150=133（塊）則上中部外層總磚量：（72+133）352=72174（塊）下部用磚計算：外層總層數(shù)：18000230=78(層)一層耐