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（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數(shù)，用下式換算:V濕=VfX（100H2O）/100X100%（1）若已知干煤氣含水的重量（g/m3）則用下式換算：V濕=Vfx100/（100+0.124gHzO）X100%（2）以上兩式中V濕一一濕煤氣中各組分的體積含量，%Vf一一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（忽略機械水含量）查“空氣及煤氣的飽和水蒸汽含量（氣壓101325Pa）表”知30c時

2、煤氣的飽和含水含量為35.10g/m3,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)熱量的計算。煤氣中含可燃成分的熱效應(yīng)見表3表30.01m3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的計算:3Qdw=126.36CO+107.85H2+358.81CH

3、4+594.4C2H4+,+233.66H2sKJ/m=126.36X23.96+107.85X1.34+358.81X0.19=3240.2785KJ/m3(3)焦爐煤氣的加入量計算:表4焦爐煤氣成分種類CO2COH2CH4CmHnN2成分3.5758253.53100理論燃燒溫度估算：取爐頂溫度比熱風溫度高200C,燃燒溫度比拱頂溫度約高80C0則工里=梟+200C+80C=1480C所要求的最低發(fā)熱值：據(jù)經(jīng)驗公式：1里=0.158Q低+770Q低=(梟-770)/0.158=4494KJ/m3加入焦爐煤氣量：(Q焦大約為1700018500KJ/m3)Q焦=126.36CO+107.85

4、H2+358.81CH4+594.4C2H4=126.36*7+107.85*58+358.81*25+594.4*3.53=18190.47KJ/mV=Q低Qdw)/(Q焦低Qdw)=(44943240.2785)/(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%X91.6%+3.5%X8.4%=17.1484%VCo=25%X91.6%+7%X8.4%=23.488%Vh2=1.4%X91.6%+58%X8.4%=6.1544%VCh0.2%X91.6%+25%X8.4%=2.2832%Vn2=55%X91.6

5、%+3%X8.4%=50.632%VCnHF3.5%X8.4%=0.294%換算成混合濕煤氣成分：V濕CO2=V=CO<100/(100+0.124gH2O)義100%=16.43%V濕c戶VFcoX100/(100+0.124gH2O)X100%=22.51%V濕H2=VFh2X100/(100+0.124gH2O)X100%=5.9%V濕CH4=V=CHX100/(100+0.124gH2O)義100%=2.19%V濕N2=VFn2X100/(100+0.124gH2O)X100%=48.52%V濕CnHm=V=CnHrrX100/(100+0.124gH2O)X100%=0.28%

6、表5混合煤氣成分整理表(衿種類CO2COH2CH4N2CnHmH2O干成分17.148423.4886.15442.283250.6320.294100濕成分16.4322.55.92.1948.520.284.18100煤氣低發(fā)熱量的計算：Qdw=126.36CO+107.85H2+358.81CH4+594.4C2H4+,十233.66H2S=126.36X22.5+107.85X5.9+358.81X2.19+594.4X0.28=4431.6409KJ/m3（為簡化計算起見，式中將CmHn全部簡化看成C2H4一確定成分計算。）（4）空氣需要量和燃燒生成物的計算1 ）空氣利用系數(shù)bh=L

7、a/L。，燃燒混合煤氣為1.11.5,計算中取1.10,計算見表6。表6燃燒產(chǎn)物體積煤氣組成3100m濕氣體積含量（m3）反應(yīng)式需氧氣的體積生成物的體積（m3）O2C02H20N2合計CO216.43CO2-CO216.4316.43CO22.5CO+1/2O2-CO211.2522.522.5H25.9H2+1/2O2fH2O2.955.95.9CH42.19CH4+2O2-CO2+2H2O4.382.194.386.57N248.52N2-N248.5248.52h2o4.18h2o-h2o4.184.18C2H40.28C2H4+302-2CO2+2H2O0.840.560.561.12

8、當b空=1.0時，空氣帶入的21.1274.89974.899當b空=1.1時，過?？諝鈳氲?.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：L0=21.12/21=1.006m33 )實際空氣需要量Ln為：Ln=1.10X1.006=1.106m34 )燃燒1m3高爐煤氣的實際生成物量V產(chǎn)為：V產(chǎn)=1.90m35)助燃空氣顯熱Q空為：Q空=C空Xt空XLo=1.302X20

9、X1.006=26.196KJ式中C空一助燃空氣在t空時的平均熱容，KJ/(m3,C)t空一助燃空氣溫度，C6)煤氣顯熱Q煤為：&某=C煤xt煤x1式中C煤一煤氣在t煤時的平均熱容，KJ/(m3C)t煤一煤氣溫度，CQ煤=1.357X30X1=40.71KJ7)生成物的熱量Q產(chǎn)為：Q產(chǎn)=(Q空+Q煤+Qdw)/燃燒1m3煤氣的生成物體積(64)=(26.196+40.71+4431.6409)/1.90=2367.6558KJ/m3(5)理論燃燒溫度的計算：t理=(J+Q煤+Qdw)/(V產(chǎn)C產(chǎn))式中：t理一理論燃燒溫度，C0產(chǎn)一燃燒產(chǎn)物在端時的平均熱容，KJ/(m3,C)由于C產(chǎn)的數(shù)

10、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：Qr=WCo：?XVco+Wh2cxVh2O+Wo2XVo升Wn2XVj2KJ/m式中：WtCO2>WtH2c>Wtc2>WN2分別為氣體CO2、H2O、O2、N2,在壓力為101KPa,溫度為tc時的次含值，KJ/m,可從附錄表中查得：VcO2、Vh2O、Vc2、Vn2分別為1m生成物中該氣體的含量，m3。先設(shè)理論燃燒溫度為1200C、1300C、1400C、1500C,查表得,在各溫度下的次t值，見表7。表7CO2、H2O、O2、N2在1200C、1300C、140

11、0C、1500c下的始值KJ/m3溫度/C%*u2%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，分別計算出各溫度時的生成物熱量Q產(chǎn)。表8CO2、H2O、02、心在1200C、1300C、1400C、1500c下的生成物熱量KJ/m3溫度/cQo2qVHa。Q%Q)1200563.21195.5019.841189.221968.581300620.

12、06214.6420.981297.892153.571400678.13234.1923.421387.482324.21500730.11254.0825.251517.192526.63上述生成物的實際熱量Q產(chǎn)為2367.6558KJ/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)X100/(2526.63-2324.2)=1488C2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(yīng)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80X2500=

13、200000m2,則每座熱風爐蓄熱室所占加熱面積為：200000/4=5000m2。(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：D=9.02X(0.345+0.07+0.08+0.0020)=7.61m(3)熱風爐總斷面積Fi=(3.14X7.612)-4=45.46m2一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=45.46X0.28=12.73m2,蓄熱室橫斷面積為：F3=45.4612.73=32.73m2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

14、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%=31.59m2（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:20.5812.73R=2.17m12-nR2=0.58X12.732取R'=1.50m校核燃燒室斷面積：F燃=1/2X3.14X2.172+1/2X3.14X1.502+1.50義0.67義2=7.38+3.5325+2.01=12.9225m2即近似于12.73m2（5）選用寶鋼7孔格子磚，格子磚外形尺寸：221.7X256mm一個七孔磚的面積：（0.256-0.064）X0.

15、2217=0.0425664m2蓄熱室一層格孔磚數(shù)：31.59+0.0425664=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：1X3.14X0.043=0.135m2則格子磚的加熱面積：f=0.135X8904=1202.04m2格子磚高度：50000+1202.04=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+火纖維氈40mm+質(zhì)高鋁磚230mm高鋁磚230mm=695m

16、m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+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114mms密度高鋁磚345

17、mm=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50mm+藻土磚65mm硅酸鋁耐火纖維氈40mm輕質(zhì)粘土磚114mm+5鋁磚345mm=798mm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：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

18、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60o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=53.13m核檢：H/D=53.13/9=5.9它在46之間，是穩(wěn)定的3傳量計算有以上條件可知：七孔磚厚：150mm41.60-0.15=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=26405