熱風(fēng)爐的熱工計(jì)算

1、熱風(fēng)爐的熱工計(jì)算 1燃燒計(jì)算 煤氣成分的確定: 表1已知煤氣（干）成分（% 種類 共計(jì) 成分 25 55 100 （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?jǐn)?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(jī)械水含量） 查“空氣及煤氣的飽和水蒸汽含量（氣壓101325Pa）表”知30

2、E時(shí)煤氣的飽和含水 含量為35.10 g/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(jì) 干成分 25 55 100 濕成分 100 （2）煤氣低發(fā)熱量的計(jì)算。 煤氣中含可燃成分的熱效應(yīng)見(jiàn)表 3 表3 0.01m 3氣體燃料中可燃成分的熱效應(yīng) 可燃成分 熱效應(yīng)/ KJ 煤氣低發(fā)熱量Qdw的計(jì)算: QDW = CO + H2+CH4+C2H4+H2S KJ / m3 =X + X +x =KJ / m3 (3)焦?fàn)t煤氣的加入量計(jì)算： 表4焦?fàn)t煤氣成分 種類 共計(jì) 成分 7 58 25 3 100 理論燃燒溫度估算： 取爐頂溫度比熱風(fēng)溫度高200r，燃燒溫度比拱頂

3、溫度約高80C 則 T里=T里 +200C +80C= 1480 C 所要求的最低發(fā)熱值： 據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：里=Q低+770 Q 低=(Xi -770 )/ = 4494 KJ / m3 加入焦?fàn)t煤氣量：(Q焦大約為1700018500 KJ/ m3) Q焦 = CO+H2 + CH4+C2H4 =*7+*58+*25+* 3 =KJ/m V= ( 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%+

4、 25%X% = % Vn2= 55%X%+ 3%X% = % VCnHrrF%X% = % 換算成混合濕煤氣成分： 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% = %

5、 表5混合煤氣成分整理表(% 種類 CO CO CH Nb CnHm HO 共計(jì) 干成分 100 濕成分 100 煤氣低發(fā)熱量的計(jì)算： QdW CO + H2 + CH 4 + C2H 4 + H 2S =KJ / m3 (為簡(jiǎn)化計(jì)算起見(jiàn)，式中將CmHn全部簡(jiǎn)化看成C2H4 確定成分計(jì)算。) (4) 空氣需要量和燃燒生成物的計(jì)算 1 )空氣利用系數(shù) 8 = La / Lo，燃燒混合煤氣b空為，計(jì)算中取，計(jì)算見(jiàn)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(yīng)式 合計(jì) CO2 t CO2 CO + 1/2 O2 t CO

6、2 H2 + 1/2 O2t H2O CH 4 + 2 O2 t CO2 + 2H2O N2 t N2 H2O t h2o C2H4 + 3O2t2 CO2 + 2H2O 當(dāng)4=時(shí)，空氣帶入的 當(dāng)匕空=時(shí)，過(guò)?？諝鈳氲?生成物總量（m3） 生成物成分（） 69 100 注：為簡(jiǎn)化計(jì)算起見(jiàn)，表中將CmHn全部簡(jiǎn)化看成一C2H4確定成分計(jì)算 2）燃燒1m3高爐煤氣理論空氣量Lo為： L=/21= m3 3 ）實(shí)際空氣需要量Ln為： Ln = X= m3 4 ）燃燒1 m3高爐煤氣的實(shí)際生成物量 V產(chǎn)為： V產(chǎn)=m3 5 ）助燃空氣顯熱Q空為： Q空=C空 x t空 x Lo =X 20 x =K

7、J 式中C空一助燃空氣在t空時(shí)的平均熱容，KJ/（ m3C） t空一助燃空氣溫度，C 6）煤氣顯熱Q煤為： x 1 KJ/( 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(shí)的平均熱容, t煤一煤氣溫度，C Q煤 =x 30 x 1 =KJ 7）生成物的熱量Q產(chǎn)為： Q產(chǎn)=（。空+ Q煤+ Qdw ）/燃燒 = （ + + ）/ =KJ / m3 （5）理論燃燒溫度的計(jì)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(shí)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

8、的Q產(chǎn)，用迭代法和內(nèi)插法求得t理，其過(guò)程 如下： 燃燒生成物在某溫度的Q產(chǎn)，用下式計(jì)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 CO?、出0、O?、2 ,在壓力為 101KPa, 溫度為tc時(shí)的焓值，KJ/ m3，可從附錄表中查得：Vc2、VH2。、V02、Vn2分別為 1m3生成物中該氣體的含量， m3。先設(shè)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(jiàn)表 7。 表 7 C02、H20、02、N2在 1200C、130

9、0C、1400C、1500C下的焓值KJ/ m3 溫度/C 1200 1300 1400 3276 2540 2129 2012 1500 3522 1600 據(jù)表6的生成物成分，分別計(jì)算出各溫度時(shí)的生成物熱量 表 8CO?、H?O、O2、N?在 1200C、1300C、1400C、1500C下的生成物熱量 KJ / m3 溫度/C 1200 1300 1400 1500 上述生成物的實(shí)際熱量Q產(chǎn)為KJ/ m3，可見(jiàn)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/ (-) 1488r 2簡(jiǎn)易計(jì)算 已知：高爐有效容積2500m

10、3，每立方米高爐有效容積蓄熱室應(yīng)具有加熱面積取80 m2 (一般 8090m2), n=4座。 (1) 熱風(fēng)爐全部加熱面積為80 X 2500=200000m2 ,則每座熱風(fēng)爐蓄熱室所占加熱面 積為：200000/4=5000 m2。 (2) 熱風(fēng)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：D= 2X( +) =7.61m (3) 熱風(fēng)爐總斷面積Fi= (X)* 4=m2 一般燃燒室占熱風(fēng)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： 2 F 3= =m 蓄熱室格子磚與爐墻和隔墻

11、之間留有膨脹縫20-30mm 一般此膨脹縫面積占熱風(fēng)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=2.17m F4=31.59nf (4)燃燒室選蘋(píng)果型(既復(fù)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(gè)七孔磚的面積：()X =m2 蓄熱室一層格孔磚數(shù)：* =742 (塊) 單個(gè)格子磚斷面孔數(shù)為12個(gè)，蓄熱室斷面上總格孔數(shù)：742X 1

12、2=8904 (個(gè)) 一米長(zhǎng)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(fēng)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65m m輕質(zhì)粘土磚 114mm粘土磚 345mm=599mm 3）拱頂采用兩個(gè)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

13、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(biāo)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(diǎn)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5

14、0mm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(jìn)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(gè)，一次進(jìn)風(fēng)口 8個(gè)，空氣噴出口中心角為 60.。 爐子總高度為：全高=格子磚上緣到

15、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(jì)算 有以上條件可知： 七孔磚厚：150mm- =277 （層） 則總磚量為：277X 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(hào)長(zhǎng)*寬*厚 直型磚型號(hào)長(zhǎng)*寬*厚 上中部 外層選用 230*(75/65)*114 230*150*114 內(nèi)層選用

16、230*(75/55)*75 230*150*75 下部（18m 以下） 外層用磚 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)：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(jì)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=