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)算煤氣成分確實(shí)定:表1煤氣干成分%種類(lèi)C°2COH2CH4N2共計(jì)成分25551001干煤氣成分換算成濕煤氣成分假設(shè)煤氣含水的體積百分?jǐn)?shù)，用下式換算:濕=V X 100 出0 / 100X 100% 1假設(shè)干煤氣含水的重量g/m3那么用下式換算：V濕=VF X gH2OX 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，gH2o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30E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

2、表2。表2煤氣成分整理表種類(lèi)C°2COH2CH4N2H2°合計(jì)干成分2555100濕成分1002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 3氣體燃料中可燃成分的熱效應(yīng)可燃成分COH2CH4C2H4C2H6C3H6C4H10h2s熱效應(yīng)/ KJ煤氣低發(fā)熱量Qdw的計(jì)算:Qdw c° H2 CH4 C2H4 + H2S KJ / mX 23.96 + X 1.34+ X=3240.2785 KJ / m33焦?fàn)t煤氣的參加量計(jì)算:表4焦?fàn)t煤氣成分種類(lèi)CO2COH2CH4CmHnN2共計(jì)成分758253100理論燃燒溫度估算：取爐頂溫度比熱風(fēng)溫度高200C，

3、燃燒溫度比拱頂溫度約高80C那么 T里=T里 +200C +80°C= 1480C所要求的最低發(fā)熱值：據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：G Q低+770Q 低=T里-770/0.158 = 4494 KJ/ m3參加焦?fàn)t煤氣量：Q焦大約為1700018500 KJ/ m3Q焦 CO H2 CH4 C2H4=18190.47 KJ/mV= Q低一Qdw/ Q焦低Qdw=4494 /(18190.47 3240.2785)8.4 %故煤氣干成分參加量為1 8.4 % = 91.6 %那么混合煤氣成分：VCO2 = 18.4 %X 91.6 % + %X 8.4 %= 17.1484 %VCo = 25%X 9

4、1.6 % + 7%X 8.4 % = 23.488 %Vh2 = 1.4 %X 91.6 %+ 58%X 8.4 % = 6.1544 %VChq0.2 %X 91.6 %+ 25%X 8.4 % = 2.2832 %Vn2= 55%X 91.6 %+ 3%X 8.4 %= 50.632 %VCnHi%X 8.4 % = 0.294 %換算成混合濕煤氣成分：V濕cop VfcoX gH 2O) X 100%= 16.43 %V濕co= VcoX gH2O) X 100% = 22.51 %V濕H2= Wh2X gH2O) X 100% = 5.9 %V濕ch4= VfchX gH 2O) X

5、 100% = 2.19 %V濕N2= Wn2X gH2O) X 100% = 48.52 %V濕 CnHn= VFCnHmX gH 2O ) X 100%= 0.28 %表5混合煤氣成分整理表種類(lèi)CO2COH2CH4N2CnHmH2O共計(jì)干成分1100濕成分100煤氣低發(fā)熱量的計(jì)算:QdwCO H2 CH4 C2H4 +h2sxxxx=4431.6409 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)b空 = La / L。，燃燒混合煤氣b空為1.11.5 ,計(jì)算中取1.10，計(jì)算見(jiàn)表6。表6燃燒產(chǎn)物體積煤氣組成

6、3100 m 濕氣 體積含量m3反響式需氧氣 的體積生成物的體積m3O2CO2h2oN2合計(jì)CO2CO2 t CO2COCO + 1/2 O2 t CO2H2H2 +1/2O2t h2oCH4CH4 + 2。2 T CO2 +2H2ON2N 2 t N 2H2OH2O t h2oC2H4C2H4 + 3 O2 t2 CO2+ 2H2O當(dāng)匕空=時(shí)，空氣帶入的當(dāng)當(dāng)b空 =時(shí),過(guò)?？諝鈳氲纳晌锟偭縨3生成物成分69100注：為簡(jiǎn)化計(jì)算起見(jiàn)，表中將CmHn全部簡(jiǎn)化看成一C2H 4確定成分計(jì)算2) 燃燒1m3高爐煤氣理論空氣量Lo為：Lo = 21.12 / 21 = 1.006 m33 實(shí)際空氣需

7、要量 Ln 為：Ln X 1.006 = 1.106 m34丨燃燒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：0空=C空X t空X LoX 20X=26.196 KJ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，C6煤氣顯熱Q煤為：Q煤°煤 XX 1式中C煤 煤氣在t煤時(shí)的平均熱容，KJ/ m3 C t煤一煤氣溫度，CQ煤 X 30 X 1=40.71 KJ7生成物的熱量Q產(chǎn)為：0產(chǎn)=Q空 + Q煤 + Qdw /燃燒1 m3煤氣的生成物體積64=2367.6558 KJ / m35 理論燃燒溫度的計(jì)算：t理=Q空 + Q

8、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(shí)的平均熱容，KJ/ m3C 由于C產(chǎn)的數(shù)值取決于t理，須利用的Q產(chǎn)，用迭代法和內(nèi)插法求得 &， 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 =WC：O2X Vco+ Wh2cX Vh2O+ Wo2 X Vd?+ W N2X Vj2 KJ/m式中：WtCO2> WtH2o> Wto2> WtN2 分別為氣體 CO2、H2O、O2、N 2，在壓力為 101KPa，溫度為t C時(shí)的焓值，KJ/ m，可從附錄表中查得：VcO2、VH2O、V02、Vn2分別為1 m生成3物中該氣體的含量，m

9、。先設(shè)理論燃燒溫度為 1200C、1300 C、1400C、1500C，查表得,在各溫度下的焓值，見(jiàn)表 7。3 表 7 CO2、H2O、O2、N2在 1200C、1300 C、1400C、1500C下的焓值KJ/ m溫度/C%傀1200130014003276254021292021150035221600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'o表 8CO2、H2O、O2、N2在 1200C、1300C、1400C、1500T下的生成物熱量KJ / m3溫度/CQl1200130014001500上述生成物的實(shí)際熱量Q產(chǎn)為2367.6558 KJ/ m3 ,可見(jiàn)其理論燃燒

10、溫度介于 1400T1500T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/ 2526.63 1488T2簡(jiǎn)易計(jì)算：高爐有效容積2500m3，每立方米高爐有效容積蓄熱室應(yīng)具有加熱面 積取 80m2一般 8090m2，n=4座。1熱風(fēng)爐全部加熱面積為80X 2500=200000m2，那么每座熱風(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：D90 2X 0.345+0.07+0.08+0.0020=m3熱風(fēng)爐總斷

11、面積F1 X2* m2一般燃燒室占熱風(fēng)爐總斷面積的25%30%本例取28%那么燃燒室面積：F2 X m2，蓄熱室橫斷面積為：F am2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%=4燃燒室選蘋(píng)果型既復(fù)合型，取半圓局部片燃燒室斷面58%那么-R2 X 12.7322一0.58一12.73 叫=2.17m取R =校核燃燒室斷面積:F燃 =1/2 XX 2+1/2 XX 1.502 XX 22m2 mX 256 mm一個(gè)七孔磚的

12、面積：0.256-0.064 : X m2-0.0425664=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)：742X 12=8904：個(gè) 一米長(zhǎng)格孔的加熱面積：1 XX m2X m2格子磚高度：50000- 1202.04=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硅藻土磚65mm輕質(zhì)粘土磚114mm粘土 磚 345mm=599mm3拱頂采

13、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頂采取大帽子結(jié)構(gòu)，大帽子直徑局部高度取5300mm爐墻伸入大帽子3800mm大帽子直段局部砌體不含爐墻厚

14、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=0.56,比擬穩(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

15、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=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(jì)算有以上條件可知：七孔磚厚：150mnr 0.15=277層那么總磚量為：277X 742=205761塊大墻高度=53310-20-3850-3800-450-25=44405m采用以下磚配合砌筑：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*(7

16、5/65)*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=231.62(層)一層耐火磚用量：楔形磚：X= X2a/(b- b1)= X2X230/(75-65)=144塊直形磚：y= d-SX/b=( X 7840-65 X 144)/150=102塊 那么上中部外層總磚量：144+102X 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- b1X /b=( X 7610-55 X 72)/150=133塊 那么上中部外層總磚量： 72+133X 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)= X 2X 1 14/(75-65)=7