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2555100（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:濕=Vf X （100 出0） / 100X 100%（1）若已知干煤氣含水的重量（g/m3）則用下式換算：濕=Vf X 100/（ 100+ gH2。） X 100%（2）以上兩式中V濕一一濕煤氣中各組分的體積含量，Vf 干煤氣中各組分的體積含量，H2O 濕煤氣中含水體積，gO 干煤氣中含水的重量，g/m3 （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30E時煤氣的飽和含水 含量為35.10 g

2、/m 3，代入式（2）即得濕煤氣成分，如表2。表2煤氣成分整理表（）種類合計干成分2555100濕成分100（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 3氣體燃料中可燃成分的熱效應可燃成分熱效應/KJ煤氣低發(fā)熱量Qdw的計算:QDW = CO + H2+CH4+C2H4+H2S KJ / m3=X + X +x=KJ / m3(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758253100理論燃燒溫度估算：取爐頂溫度比熱風溫度高200r，燃燒溫度比拱頂溫度約高80°C則 T里=T里 +200C +80C= 1480 C所要求的最低發(fā)熱值：據(jù)

3、經(jīng)驗公式：£里=Q低+770Q 低=(Xi -770 )/ = 4494 KJ / m3加入焦爐煤氣量：(Q焦大約為1700018500 KJ/ m3)Q焦 = CO+H2 + CH4+C2H4 =*7+*58+*25+*3=KJ/mV= ( Q低Qdw)/ ( Q焦低QDW)= (4494) / %故煤氣干成分加入量為1 一 = %則混合煤氣成分：VCO2 = %X% + %X% = %VCo 二25%X%+ 7%X% = %Vh2 =%X%+ 58%X% = %Shq%X%+ 25%X% = %Vn2= 55%X%+ 3%X% = %VCnHrrF%X% = %換算成混合濕煤氣成

4、分：V 濕 CO2= WcoX 100/(100 + gHzO X 100% = %V濕c= VFcX 100/(100 + gH2O X 100% = %V濕H2= VFh2X 100/(100 + gH2O X 100% = %V濕ch= V=chX 100/(100 + gH2O X 100% = %V濕 N2= V：N2X 100/ (100 + gH2O X 100% = %V 濕 CnHn= VCnHX 100/ (100 + gH 2O X 100% = %表5混合煤氣成分整理表(%種類COCOCHNbCnHmHO共計干成分100濕成分100煤氣低發(fā)熱量的計算：QdW CO +

5、H2 + CH 4 + C2H 4 + H 2S=KJ / m3(為簡化計算起見，式中將CmHn全部簡化看成C2H4 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) 8 = La / Lo，燃燒混合煤氣b空為，計算中取，計算見表6表6燃燒產(chǎn)物體積100 m3需氧氣的體積生成物的體積(m3)煤氣組成濕氣體積含量(m3)反應式合計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當4=時，空氣帶入的當匕空=時，過?？諝鈳?/p>

6、入的生成物總量（m3）生成物成分（）69100注：為簡化計算起見，表中將CmHn全部簡化看成一C2H4確定成分計算2）燃燒1m3高爐煤氣理論空氣量Lo為： L°=/21= m33 ）實際空氣需要量Ln為：Ln = X= m34 ）燃燒1 m3高爐煤氣的實際生成物量 V產(chǎn)為：V產(chǎn)=m35 ）助燃空氣顯熱Q空為：Q空=C空 x t空 x Lo=X 20 x=KJ式中C空一助燃空氣在t空時的平均熱容，KJ/（ m3C） t空一助燃空氣溫度，C6）煤氣顯熱Q煤為：x 1KJ/( m3 C)1 m3煤氣的生成物體積（64）Q煤=C煤x t煤 式中c煤一煤氣在t煤時的平均熱容, t煤一煤氣溫度，

7、CQ煤 =x 30 x 1 =KJ7）生成物的熱量Q產(chǎn)為：Q產(chǎn)=（?？? Q煤+ Qdw ）/燃燒= （ + + ）/=KJ / m3（5）理論燃燒溫度的計算:式中：t理C產(chǎn)t理=（Q空 + Q煤 + Qdw ）/（ V產(chǎn) C 產(chǎn)）理論燃燒溫度，C燃燒產(chǎn)物在t理時的平均熱容，KJ/（ m3 C）由于C產(chǎn)的數(shù)值取決于t理，須利用已知的Q產(chǎn)，用迭代法和內(nèi)插法求得t理，其過程如下：燃燒生成物在某溫度的Q產(chǎn)，用下式計算：Q 產(chǎn)=Wo氷 VCo+ Wh2oX VH20+ WO2 x V02+ WnX Vn2 KJ/m式中：Wt002> WtH20> Wt02> WtN2 分別為氣體 C

8、O?、出0、O?、2 ,在壓力為 101KPa, 溫度為tc時的焓值，KJ/ m3，可從附錄表中查得：Vc°2、VH2。、V02、Vn2分別為 1m3生成物中該氣體的含量， m3。先設理論燃燒溫度為1200 C、1300 C、1400 C、 1500 C,查表得，在各溫度下的焓值，見表 7。表 7 C02、H20、02、N2在 1200C、1300°C、1400C、1500C下的焓值KJ/ m3溫度/C1200130014003276254021292012150035221600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 8CO?、H?O、O2、N?在 1200

9、C、1300C、1400C、1500C下的生成物熱量 KJ/ m3溫度/C1200130014001500上述生成物的實際熱量Q產(chǎn)為KJ/ m3，可見其理論燃燒溫度介于1400C1500C之 間，按內(nèi)插法求得理論燃燒溫度t理為：t理 = 1400+( )x 100/ (-)1488r2簡易計算已知：高爐有效容積2500m3，每立方米高爐有效容積蓄熱室應具有加熱面積取80 m2(一般 8090m2), n=4座。(1) 熱風爐全部加熱面積為80 X 2500=200000m2 ,則每座熱風爐蓄熱室所占加熱面 積為：200000/4=5000 m2。(2) 熱風爐內(nèi)徑：選取外殼直徑 9m爐殼鋼板厚

10、度20mm絕熱磚厚70mm填料層 厚80mm耐火磚厚345mm故內(nèi)徑是：D= 2X( +) =7.61m(3) 熱風爐總斷面積Fi= (X)* 4=m2一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= X =m2 ,蓄熱室橫斷面積為：2F 3= =m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%今取扣除膨脹縫面積后,格子磚所占橫斷面積F4為：2 °58 1273=2.17mF4=31.59nf (4)燃燒室選蘋果型(既復合型)，取半圓部分片燃燒室斷面58%則-R2 = X R=2取R =1.50m校核燃燒室

11、斷面積：F然=1/2 XX +1/2 XX 1.502 + XX 2=+=m2即近似于m2(5) 選用寶鋼7孔格子磚,格子磚外形尺寸：X 256 mm一個七孔磚的面積：()X =m2蓄熱室一層格孔磚數(shù)：* =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)：742X 12=8904 (個) 一米長格孔的加熱面積：1 XX =m2則格子磚的加熱面積：f= X 8904=m2格子磚高度：50000* =41.60m(6) 其他尺寸：1)底板支柱及爐算子：熱風爐爐殼底板為普碳鋼板，地板鋼板厚度為25mm爐算子厚度加支柱高度為3000mm2） 爐墻中上部：爐殼 20mm耐酸噴涂料60mm

12、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65m m輕質(zhì)粘土磚 114mm粘土磚345mm=599mm3）拱頂采用兩個球面結(jié)合的拱頂結(jié)構，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65m

13、m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，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 mm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=,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：

14、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+支柱及爐算子高度+找水平泥層+爐 頂砌磚厚度H=3800+3850+20+25+41600+25+3000+808=53128mm=核檢：H/D=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- =277 （層）則總磚量為：27

15、7X 742=205761 （塊）大墻高度=53300-450-25=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)*114230*150*114內(nèi)層選用230*(75/55)*75230*150*75下部（18m以下）外層用磚114*(75/65)*230114*150*230內(nèi)層用磚345*(75/55)*75345*150*75上中部磚量：總高度 44405-18000=26405mm外層總層數(shù)：26405- 114=（層）一層耐火磚用量：楔形磚:X= X 2a/（b-切）= X 2X 230/（75-65）=144（塊）直形

16、磚4 : y= （ d-b,X） /b=（ X 7840-65 X 144）/150=102 （塊） 則上中部外層總磚量：（144+102）X 232=56979 （塊）內(nèi)層總層數(shù)：26405- 75=352（層）一層耐火磚用量：楔形磚：X= X2a/（b- b1）= X2X230/（75-55）=72（塊）直形磚：y= （ d- b1X） /b=（ X 7610-55 X 72）/150=133 （塊）則上中部外層總磚量：（72+133）X 352=72174 （塊）下部用磚計算：外層總層數(shù)：18000- 230=78（層）一層耐火磚用量：楔形磚：X= X2a/（b- b1）= X2X 114/（75-65）=72（塊）直形磚：y= （ d- b1X） /b=（ X 7