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（為種類CO2COH2ch4N2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?jǐn)?shù)，用下式換算:V 濕=VfX（100匕0）/100乂 100%（1）若已知干煤氣含水的重量（g/m3）則用下式換算：V濕=VfX100/ （ 100+ 0.124 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，gH2O 一一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10132

2、5Pa）表”知30 C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CO2COH2ch4N2H2O合計(jì)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(jì)算。煤氣中含可燃成分的熱效應(yīng)見表3表3 0.01m 3氣體燃料中可燃成分的熱效應(yīng)可燃成分COH2ch4C2H4C2H6C3H6C4H10H2s熱效應(yīng)/ KJ126.36107.85358.81594.4643.55931.811227.74233.66煤氣低發(fā)熱量QDW的計(jì)算： 3Qdw = 126.3

3、6 CO+107.85 H2+358.81 CH4+594.4 C2H4 + +233.66 H2s KJ / m= 126.36 X 23.96 +107.85 X 1.34+358.81 X 0.19= 3240.2785 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CO2COH2CH4CmHnN2成分3.5758253.53100理論燃燒溫度估算：取爐頂溫度比熱風(fēng)溫度高200C ,燃燒溫度比拱頂溫度約高80c 0則 T里=% +200 C +80 C = 1480 c所要求的最低發(fā)熱值：據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：T里=0.158 Q低+770Q 低=(T里-770) /0.158=4

4、494 KJ/m3加入焦?fàn)t煤氣量：(Q焦大約為1700018500 KJ/m3)Q焦=126.36 CO+107.85 H 2+358.81 CH4+594.4 C2H 4=126.36*7+107.85*58+358.81*25+594.4*3.53=18190.47 KJ/mV = Q低Qdw )/ ( Q焦低Qdw)=(4494 3240.2785)/(18190.47 -3240.2785) = 8.4 %故煤氣干成分加入量為18.4 % = 91.6 %則混合煤氣成分：VCO2 =18.4 % X 91.6%+ 3.5 % X 8.4 %= 17.1484%VCo =25%X91.6

5、% + 7%X 8.4% = 23.488%Vh2 = 1.4 % X 91.6 % + 58% X 8.4 % = 6.1544 %VCh 0.2 % X 91.6%+ 25% X 8.4 % = 2.2832 %Vn2= 55% X 91.6 % + 3% X 8.4 % = 50.632 %VCnHF 3.5 % X 8.4 % = 0.294 %換算成混合濕煤氣成分：V 濕 CO2= V=CoX 100/(100 + 0.124 gSO)義 100%= 16.43 %V濕c戶 VFcoX 100/(100+0.124 gH2O) X 100% = 22.51 %V濕 H2= VFh2X

6、 100/(100+0.124 gH2O) X 100%= 5.9 %V 濕 CH4= V=CH4X 100/(100 + 0.124 gH2O)義 100% = 2.19 %V濕 N2= VFn2X 100/(100 + 0.124 gH 2O) X 100% = 48.52 %V 濕 CnHm= V=CnHrrX100/(100 + 0.124 gH2O) X 100% =0.28 %表5混合煤氣成分整理表(衿種類CQCOH2CHN2CnHmH2O干成分17.148423.4886.15442.283250.6320.294100濕成分16.4322.55.92.1948.520.284.

7、18100煤氣低發(fā)熱量的計(jì)算:QDW = 126.36 CO + 107.85 H2 + 358.81 CH4 + 594.4 C2H4 + + 233.66 H 2s=126.36X22.5 + 107.85 X 5.9 +358.81 X 2.19 +594.4 X 0.28= 4431.6409 KJ /m3（為簡化計(jì)算起見，式中將CmHn全部簡化看成C2H4一確定成分計(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) d = La / Lo ,燃燒混合煤氣b空為1.11.5 ,計(jì)算中取1.10 ,計(jì)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（m3）反應(yīng)式需

8、氧氣 的體積生成物的體積（m3）O2CO2H2ON2合計(jì)CO216.43CO2-CO216.4316.43CO22.5CO +1/2 O2一 CO211.2522.522.5H25.9H2 +1/2 O2- H2O2.955.95.9ch42.19CH4+2O2 - CO2 +2H2O4.382.194.386.57N248.52N2 一 N248.5248.52h2o4.18H2O - H2O4.184.18C2H40.28C2H4 + 3O2 - 2CO2+ 2H2O0.840.560.561.12當(dāng)b空=1.0時(shí)，空氣帶入的21.1274.89974.899當(dāng)b空= 1.1時(shí)，過剩空氣帶

9、入的2.1122.1127.499.60生成物總量（m3）2.11241.6815.02130.91189.72生成物成分（%）1.0520.739.2269100注：為簡化計(jì)算起見，表中將CmHn全部簡化看成一C2H4確定成分計(jì)算。2 ) 燃燒1 m3高爐煤氣理論空氣量Lo為：Lo =21.12/21 = 1.006 m33 )實(shí)際空氣需要量Ln為：Ln = 1.10 X 1.006 = 1.106 m34 )燃燒1m3高爐煤氣的實(shí)際生成物量 V產(chǎn)為：V產(chǎn)=1.90 m35 )助燃空氣顯熱Q空為：Q空=0空x t空x Lo= 1.302 X 20X1.006= 26.196 KJ式中C空一助

10、燃空氣在t空時(shí)的平均熱容，KJ/ ( m3 C) t空一助燃空氣溫度，C6 ) 煤氣顯熱Q煤為：Q煤=。煤* t煤X 1式中C煤一煤氣在t煤時(shí)的平均熱容，KJ/ ( m3 C) t煤一煤氣溫度，CQ煤=1.357 X30X1= 40.71 KJ7)生成物的熱量Q產(chǎn)為：Q產(chǎn)=(、空+ Q煤+ Qdw ) /燃燒1 m3煤氣的生成物體積(64)=(26.196 + 40.71 +4431.6409) /1.90 = 2367.6558 KJ /m3(5)理論燃燒溫度的計(jì)算：t理(、空 + 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)物在時(shí)的平均熱容，KJ/

11、( m3 C)由于C產(chǎn)的數(shù)值取決于0 ,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(jì)算：Q r=WCo：?X Vco+ Wh2cx Vh2O+ Wo2 x Vo2+ Wn2X VJ2 KJ/m式中：血。血26 施公 私2分別為氣體 CO2、H2O、O2、N2 ,在壓力為101KPa,溫度為tc時(shí)的始值，KJ/m3,可從附錄表中查得： VCO2 W2Q Vx 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 下的始值，見表7。表 7 CO2、H2O、。2、N

12、2在 1200C、1300 C、1400 C、1500c下的始值 KJ / m3溫度/C%u2喝12002720.82120.41804.01724.513002991.132328.01907.131882.0914003276254021292012150035222755.72295.32200.116003138.462999.542460.532354.60據(jù)表6的生成物成分，分別計(jì)算出各溫度時(shí)的生成物熱量Q產(chǎn)。表 8CO2、H2O、02、也在 1200C、1300C、1400C > 1500c下的生成物熱量KJ / m3溫度/CQo2qV 工Ha。Q%1200563.2119

13、5.5019.841189.221968.581300620.06214.6420.981297.892153.571400678.13234.1923.421387.482324.21500730.11254.0825.251517.192526.63上述生成物的實(shí)際熱量Q產(chǎn)為2367.6558 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+ (2367.6558 2324.2) X 100/ (2526.632324.2)= 1488C2簡易計(jì)算已知：高爐有效容積2500 m3,每立方米高爐有效容積蓄熱室應(yīng)具有加熱面 積取

14、 80m2 (一般 8090m2), n=4座。(1)熱風(fēng)爐全部加熱面積為80X2500=200000m2,則每座熱風(fēng)爐蓄熱室所 占加熱面積為：200000/4=5000m2。(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：D1=9.0 -2X (0.345+0.07+0.08+0.0020 ) =7.61m(3)熱風(fēng)爐總斷面積 Fi= (3.14X7.612) - 4=45.46 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=45.46X 0.28=12.73 m2 ,蓄熱室橫斷面積為:F 3

15、=45.46 12.73=32.73 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(fēng)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%=31.59m 22-0.5812.73 巴一：一=2.17m（4）燃燒室選蘋果型（既復(fù)合型）1,取半圓部分片燃燒室斷面58%W:12-nR2 =0.58 X 12.732取R' =1.50m校核燃燒室斷面積：F燃=1/2 X3.14 X 2.17 2+1/2 X 3.14 X 1.502+1.50 X 0.67 X 2 =7.3

16、8+3.5325+2.01 =12.9225 m2即近似于12.73 m2（5）選用寶鋼7孔格子磚，格子磚外形尺寸：221.7 X 256 mm一個(gè)七孔磚的面積：（0.256-0.064 ） X 0.2217=0.0425664 m2蓄熱室一層格孔磚數(shù)：31.59 + 0.0425664=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)：742X12=8904（個(gè)）一米長格孔的加熱面積：1 X3.14 X 0.043=0.135 m2則格子磚的加熱面積：f=0.135 X8904=1202.04m2格子磚高度：50000+ 1202.04=41.60m（6）其他尺寸：1）底板支柱

17、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3000mm2）爐墻中上部：爐殼20mm耐酸噴涂料60mm硅藻土磚115mm+火纖維 氈40mm+質(zhì)高鋁磚230mm高鋁磚230mm=695mm爐墻下部：爐殼25mm耐酸噴涂料50mm+藻土磚65mm輕質(zhì)粘土磚114mm粘土 磚 345mm=599mm3）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 形拱頂鋼殼內(nèi)徑為3850mm砌體內(nèi)半徑為3040mm司1中心角為120 ,球頂砌體 中心標(biāo)高要低60mm®（下部球拱頂鋼殼半徑為 11700mm©體內(nèi)半徑為9115mm 取下部球

18、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+酸鋁耐火纖維50mm硅藻土磚65mm+酸鋁耐 火纖維50mm輕質(zhì)粘土磚114mm輕質(zhì)高鋁磚114mm+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囚帽子直段部分砌體（不含爐墻）厚度（爐殼至內(nèi)側(cè)面）為：爐殼20mm噴涂料50mm+藻土磚65mm硅酸鋁耐火纖維氈40 mm輕質(zhì)粘土 磚 114 mm+5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=

19、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(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+2

20、5+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傳量計(jì)算有以上條件可知：七孔磚厚：150mm 41.60 -0.15=277 （層）則總磚量為：277X742=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(hào)長*寬*厚直型磚型號(hào)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卜部（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)：26