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1、1 热风炉的热工计算1 燃烧计算煤气成分确实定:表 1 已知煤气干成分 % 种类2COCO2H4CH2N共计成分25 55 100 1干煤气成分换算成湿煤气成分假设已知煤气含水的体积百分数,用下式换算:V湿FV(1002H O) 1001001假设已知干煤气含水的重量(g/m3) 则用下式换算:V湿FV2gH O1002以上两式中V湿 湿煤气中各组分的体积含量,FV 干煤气中各组分的体积含量,2H O湿煤气中含水体积,2gH O干煤气中含水的重量,g/m3忽略机械水含量查“空气及煤气的饱和水蒸汽含量( 气压 101325Pa)表”知 30 时煤气的饱和含水含量为 35.10 g/m3,代入式
2、2即得湿煤气成分,如表2。表 2 煤气成分整理表种类2COCO2H4CH2N2H O合计干成分25 55 100 湿成分100 2煤气低发热量的计算。煤气中含可燃成分的热效应见表3 表 3 3气体燃料中可燃成分的热效应可燃成分CO2H4CH24C H26C H36C H410C H2H S热效应 KJ 煤气低发热量DWQ的计算 : DWQCO2H4CH24C H+2H S KJ 3m23.96 + 1.34+ 3240.2785 KJ3m精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 8 页2 3焦炉煤气的加入量计算:表 4 焦炉煤气成
3、分种类2COCO2H4CHmnC H2N共计成分7 58 25 3 100 理论燃烧温度估算:取炉顶温度比热风温度高200,燃烧温度比拱顶温度约高80。则理T 理T +200+801480所要求的最低发热值:据经验公式:理TQ低+770 Q低理T-7700.1584494 KJ3m加入焦炉煤气量:Q焦大约为 1700018500 KJ3mQ焦CO2H4CH24C H =18190.47 KJ/m3V= Q低DWQ/Q焦低DWQ=4494/(18190.47 3240.2785) 8.4 故煤气干成分加入量为 1 8.4 91.6 则混合煤气成分:VCO218.4 91.6 8.4 17.148
4、4VCO2591.6 78.4 23.488VH21.4 91.6588.4 6.1544VCH40.2 91.6 258.4 2.2832VN25591.6 38.4 50.632VCnHm 8.4 0.294 换算成混合湿煤气成分:V湿 CO2VFCO22gH O) 10016.43V湿 COVFCO2gH O)10022.51 V湿 H2VFH22gH O)1005.9 V湿 CH4VFCH42gH O) 1002.19 V湿 N2VFN22gH O)10048.52 V湿 CnHmVFCnHm2gH O) 1000.28表 5 混合煤气成分整理表 % 种类CO2CO H2CH4N2Cn
5、Hm H2O 共计干成分100 湿成分100 煤气低发热量的计算:精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 8 页3 DWQCO2H4CH24C H 2H S4431.6409 KJ 3m为简化计算起见,式中将mnC H 全部简化看成24C H 确定成分计算。4空气需要量和燃烧生成物的计算 1空气利用系数b空aLoL,燃烧混合煤气b空为 1.1 1.5 ,计算中取 1.10 ,计算见表 6。表 6 燃烧产物体积煤气组成1003m湿气体积含量 3m反应式需氧气的体积生成物的体积3m2O2CO2H O2N合计2CO2CO2COCOCO
6、1/22O2CO2H2H1/22O2H O4CH4CH22O2CO22H O2N2N2N2H O2H O2H O24C H24C H32O22CO22H O当b空时,空气带入的当b空时,过剩空气带入的生成物总量3m生成物成分69 100 注:为简化计算起见,表中将mnC H 全部简化看成24C H确定成分计算。 2) 燃烧 13m高炉煤气理论空气量oL为:oL21.12211.006 3m精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 8 页4 3实际空气需要量nL为:nL1.006 1.106 3m 4燃烧 13m高炉煤气的实际生成物
7、量V产为:V产1.90 3m 5助燃空气显热 Q空为:Q空C空t空oL2026.196 KJ 式中 C空助燃空气在t空时的平均热容, KJ3mt空助燃空气温度, 6)煤气显热 Q煤为:Q煤C煤t煤1 式中C煤煤气在t煤时的平均热容, KJ3mt煤煤气温度,Q煤301 40.71 KJ 7生成物的热量Q产为:Q产 Q空 Q煤DWQ燃烧 13m煤气的生成物体积642367.6558 KJ 3m5 理论燃烧温度的计算:t理 Q空Q煤DWQ V产C产式中:t理 理论燃烧温度,C产 燃烧产物在t理时的平均热容, KJ3m由于C产的数值取决于t理,须利用已知的Q产,用迭代法和内插法求得t理,其过程如下:燃
8、烧生成物在某温度的Q产,用下式计算:Qt产=WtCO2VCO2+ WtH2OVH2O+ WtO2VO2+ WtN2VN2 KJ/m3式中: WtCO2、WtH2O、WtO2、 WtN2分别为气体2CO、2H O、2O、2N,在压力为101KPa,温度为 t时的焓值, KJ 3m,可从附录表中查得:VCO2、VH2O、VO2、VN2分别为 13m生成物中该气体的含量,3m。先设理论燃烧温度为1200、1300、1400、1500, 查表得,在各温度下的焓值,见表7。表 7 2CO、2H O、2O、2N在 1200、 1300、 1400、 1500下的焓值KJ3m精选学习资料 - - - - -
9、 - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 8 页5 温度1200 1300 1400 3276 2540 2129 2012 1500 3522 1600 据表 6 的生成物成分,分别计算出各温度时的生成物热量。表 82CO 、2H O 、2O、2N在 1200、 1300、 1400、 1500下的生成物热量 KJ3m温度1200 1300 1400 1500 上述生成物的实际热量Q产为 2367.6558 KJ3m,可见其理论燃烧温度介于14001500之间,按内插法求得理论燃烧温度t理为:t理14002367.65582324.2100/ 2526.631
10、4882 简易计算已知:高炉有效容积25003m,每立方米高炉有效容积蓄热室应具有加热面积取 802m一般 80902m ,n=4座。1热风炉全部加热面积为802500=2000002m,则每座热风炉蓄热室所占加热面积为: 200000/4=50002m。2热风炉内径:选取外壳直径9m ,炉壳钢板厚度 20mm ,绝热砖厚 70mm ,填料层厚 80mm ,耐火砖厚 345mm ,故内径是: D1=9.0 20.345+0.07+0.08+0.0020 =m 3热风炉总断面积F122m一般燃烧室占热风炉总断面积的25% 30% ,本例取 28% ,则燃烧室面积:F22m,蓄热室横断面积为: F
11、32m蓄热室格子砖与炉墙和隔墙之间留有膨胀缝20-30mm ,一般此膨胀缝面积占热风炉炉墙内空横断面积的2.0%-2.5%,今取 2.5%,扣除膨胀缝面积后, 格子砖所占横断面积 F4为:精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 8 页6 F4=32.73-45.46*2.5%=2 4燃烧室选苹果型既复合型1,取半圆部分片燃烧室断面58% 则:21R212.73 R=20.5812.73=2.17m取 R=校核燃烧室断面积:F燃=1/22+1/221.502 2m2m256 mm 一个七孔砖的面积:0.256-0.064 2m0.
12、0425664=742块单个格子砖断面孔数为12 个, 蓄热室断面上总格孔数: 74212=8904 个一米长格孔的加热面积: 12m2m格子砖高度: 500001202.04= 6其他尺寸:1 底板支柱及炉箅子:热风炉炉壳底板为普碳钢板,地板钢板厚度为25mm ,炉箅子厚度加支柱高度为3000mm 。2 炉墙中上部:炉壳20mm+ 耐酸喷涂料 60mm+ 硅藻土砖 115mm+ 耐火纤维毡 40mm+ 轻质高铝砖 230mm+ 高铝砖 230mm=695mm。炉墙下部:炉壳25mm+ 耐酸喷涂料 50mm+ 硅藻土砖 65mm+ 轻质粘土砖 114mm+ 粘土砖 345mm=599mm。3
13、拱顶采用两个球面结合的拱顶结构,拱顶钢壳厚度为20mm ,取上部球形拱顶钢壳内径为3850mm ,砌体内半径为 3040mm, 球顶中心角为 120。,球顶砌体中心标高要低60mm, 取下部球拱顶钢壳半径为11700mm, 砌体内半径为9115mm ,取下部球形曲面起点水平面到上部球形砌体中心垂直高度为2000mm 。拱顶耐火砌体从钢壳到内侧面依次为:钢壳 20mm+ 耐酸喷涂料 50mm+ 硅酸铝耐火纤维 50mm+ 硅藻土砖 65mm+ 硅酸铝耐火纤维 50mm+ 轻质粘土砖 114mm+ 轻质高铝砖 114mm+ 高密度高铝砖 345mm=808mm。拱顶采取大帽子结构,大帽子直径部分高
14、度取5300mm ,炉墙伸入大帽子3800mm ,大帽子直段部分砌体不含炉墙厚度炉壳至内侧面为:炉壳 20mm+ 喷涂料 50mm+ 硅藻土砖 65mm+ 硅酸铝耐火纤维毡40 mm+ 轻质粘土砖 114 mm+ 高铝砖 345 mm=798 mm。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 8 页7 拱顶曲面砌体空间高度与其下部砖体内直径比为2000+3042/9000=0.56,比较稳定。蓄热室格子砖上沿至拱顶上段球形砌砖中心距为3800mm, 格子砖上沿比燃烧室隔墙上沿低 300mm, 以利于烟气进入蓄热室分布均匀。4 燃烧室
15、隔墙及燃烧器: 燃烧室井墙砌筑两层耐火砖加4 毫米耐火合金钢和一层隔热砖,总厚度为577mm ,燃烧器采用磷酸盐耐热混凝土套筒式陶瓷燃烧器,燃烧器全高为7525mm, 空气喷出口 24 个,一次进风口8 个,空气喷出口中心角为 60.。炉子总高度为: 全高=格子砖上缘到球顶砌砖的中心距离+拱顶的内径半径 +炉顶钢板后 +炉底钢板厚 +格子砖高度 +球顶与炉壳之间膨胀缝+支柱及炉箅子高度+找水平泥层 +炉顶砌砖厚度H=3800+3850+20+25+41600+25+3000+808=53128mm=53.13m 核检: H/D=53.13/9=5.9 它在 46 之间,是稳定的。3 砖量计算有
16、以上条件可知:七孔砖厚: 150mm 0.15=277层则总砖量为: 277742=205761块大墙高度 =53310-20-3850-3800-450-25=44405m 采用以下砖配合砌筑:楔形转 型号 长*宽*厚直型砖型号 长*宽*厚上中部外层选用230*(75/65)*114 230*150*114 内层选用230*(75/55)*75 230*150*75 下部 18m以下外层用砖114*(75/65)*230 114*150*230 内层用砖345*(75/55)*75 345*150*75 上中部砖量:总高度 44405-18000=26405mm 外层总层数: 2640511
17、4=231.62( 层) 一层耐火砖用量:楔形砖4:X=2a/(b-1b)=2230/(75-65)=144 块直形砖4:y=d-1bX/b=(7840-65144)/150=102 块则上中部外层总砖量:144+102232=56979块内层总层数: 2640575=352(层) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 8 页8 一层耐火砖用量:楔形砖: X=2a/(b-1b)=2230/(75-55)=72 块直形砖: y=d-1bX/b=(7610-5572)/150=133 块则上中部外层总砖量:72+133352=72
18、174块下部用砖计算:外层总层数: 18000230=78(层) 一层耐火砖用量:楔形砖: X=2a/(b-1b)=2114/(75-65)=72 块直形砖: y=d-1bX/b=(7840-6572)/150=133 块则上中部外层总砖量:72+13378=15990块内层总层数: 1800075=240(层) 一层耐火砖用量:楔形砖: X=2a/(b-1b)=2345/(75-55)=108 块直形砖: y=d-1bX/b=(7610-65108)/150=113 块则上中部外层总砖量:133+113240=59040块则总用砖量为: 56979+72174+15990+59040=204183 块精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 8 页