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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
