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 H2O) / 100X 100%( 1)若已知干煤氣含水的重量(g/m3)則用下式換算：V濕=Vf X 100/( 100+ gHzO ) X 100%( 2)以上兩式中V濕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30T時煤氣的飽和 含水含量為35.

2、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30.01m3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 = C0+ H2 +CH4 + C2H4+ + H2S/ m=X +X +X=/ 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200C，燃燒溫度比拱頂溫度約高80C 則 T里=Ti +200C +80C= 1480c所要求的最低發(fā)熱值： 據(jù)經(jīng)驗公式：T

3、i = Q低+770Q低=(Ti -770 )/ = 4494KJ/ m3加入焦爐煤氣量：(Q焦大約為1700018500KJ/ m3)Q焦 = CO + H2+CH4+C2H4=*7+*58+*25+*3=mV= ( Q低Qdw)/( Q焦低Qdw)= (4494一) / 一心% 故煤氣干成分加入量為1一=% 則混合煤氣成分：Vcof%X% + %X% = %VC片 25%X%+ 7%X% = %W=%X%+ 58%X% = %V*%X%+ 25%X% = %Vn2= 55%X%+ 3%X% = % VcnHmF%X% = %換算成混合濕煤氣成分：V 濕 CO2= McoX 100/(100

4、 + gH2。X 100% = %V濕 cc= VFcX 100/(100 + gH2O X 100% = %V濕 H2= V：H2X 100/(100 + gH 2O X 100% = %V濕 ch= VfchX 100/(100 + gH2O X 100% = %V 濕 N2= V:N2X 100/(100 + gO X 100% = %V濕 CnHr= VFCnHnX 100/ (100 + gH 2O X 100% = %表5混合煤氣成分整理表（%種類CQCQH2CHNbCnHmH2Q共計干成分100濕成分100煤氣低發(fā)熱量的計算：Qdw = CO + H 2 + CH 4 + C?H

5、 4 + + H=x+x+x+x=/ m3（為簡化計算起見，式中將 6比全部簡化看成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)S = 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)物體積煤氣組成100 m3濕氣 體積含量（m ）反應式需氧氣的體積生成物的體積（m3）合計CO 2 “ CO2CO + 1/2。2 “ CO2H 2 + 1/2。2 “ H 2。CH4 + 2 O2 t CO2 +2H2ON2t n2H2O t h2oC2H 4 + 3。2 t2 CO2+ 2 H2O當b空二時，空氣帶入的當b空二時，過剩空氣帶入的生成物總量（

6、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1 m3高爐煤氣理論空氣量Lo為：Lo =/21 二 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 20x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：Q煤 = C煤 x t 煤 x 1式中C煤 煤氣在t煤時的平均熱容，KJ/（ m3 C）t煤一煤氣溫度，CQ煤 =x 30 x 17）生成物的熱量Q產(chǎn)為：Q產(chǎn)=（Q空+ Q

7、煤+ QDW ）/燃燒1 m3煤氣的生成物體積（64）= （ + + ）/=/ m3（5）理論燃燒溫度的計算：t理=（?？?+ Q煤 + Qdw ） /（ V產(chǎn) C產(chǎn)）式中：t理一理論燃燒溫度，CC產(chǎn)一燃燒產(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) =WCO2x VCO2+WH2Ox VH2O+WO2x VO2+WN2x VN2KJ/m式中： WCO2、WH2O、 血2、W 分別為氣體CO2、H2O、。2、N2，在壓力為101KPa 溫度為t C時的焓值，KJ/ m3

8、，可從附錄表中查得：VCO2、VH2O、VO2、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1200C、1300 C、1400C、1500C，查表得，在各溫度下的焓值，見表7。表 7CO2、H2O、O2、N2在 1200C、1300C、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0表 8CO2、H2O、02、N2在 1200C、1300C、1400C、1500T下的生成物熱 量 KJ/ m3溫度/C1200130014001500上述生

9、成物的實際熱量Q產(chǎn)為/ m3，可見其理論燃燒溫度介于1400E1500C 之間，按內(nèi)插法求得理論燃燒溫度t理為：t理=1400+(-)x 100/ (-)1488E2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 80m2 (一般 8090m2 )，n=4座。(1) 熱風爐全部加熱面積為80X 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爐殼鋼板厚度20mm絕熱磚厚70mm填 料層厚80mm耐火磚厚345mm故內(nèi)徑是：Di= 2X( +) =7.61m(3) 熱風爐總斷

10、面積R= (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：Fa= =m2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：F4=31.59m2 (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:2 °58 1273=2.17m1 2-r2 = x r=2取R =1.50m校核燃燒室斷面積：F然=1/2 xx +1/2 xx i.502 + xx 2=+2=m即近似于m2（5）選用寶鋼7孔格子磚

11、，格子磚外形尺寸：x 256mm一個七孔磚的面積：（）X=m2蓄熱室一層格孔磚數(shù)：十=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)：742X12=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

12、藻土磚65mm輕質(zhì)粘土磚114mm粘土磚 345mm=599mm3） 拱頂采用兩個球面結合的拱頂結構，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拱頂采取大帽子結構，大帽子直徑

13、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)側面）為：爐殼20mm噴涂料50mm硅藻土磚65mm硅酸鋁耐火纖維氈40 mm+空質(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)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752

14、5mm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：全高二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：150mnt =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：楔形轉型號長*寬*厚直型磚型號長*寬*厚上中部

15、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= X2a/（b- bj= X2X230/（75-65）=144（塊）直形磚：y= （ d- b1X） /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= X 2a/（b- b1）= X 2X 230/（75-55）=72（塊）直形磚：y= （ d-gX） /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)：18000十230=78(層)一層耐火磚用量：楔形磚：X= X2a/(b- bj= X2X 114/(75-65)=72(塊)直形磚：y= ( d- b,X) /b=( X 7840-65