2022年热风炉的热工计算 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 热风炉的热工运算1 燃烧运算煤气成分的确定：表 1 已知煤气干成分 %种类CO 2COH2CH4N2共计成分55 100 25 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 V 100 H O 100 100g/m 3 就用下式换算：1假设已知干煤气含水的重量V湿V gH O 1002以上两式中 V湿 湿煤气中各组分的体积含量,V 干煤气中各组分的体积含量,H O 湿煤气中含水体积,gH O干煤气中含水的重量,g/m 3忽视机械水含量 气压 101325Pa表” 知 30 时煤气的饱 查“ 空气及煤气的饱和水蒸汽

2、含量 和含水含量为 35.10 g/m 3 ,代入式 2即得湿煤气成分,如表 2；表 2 煤气成分整理表种类CO 2COH2CH4N2H O合计干成分55 100 25 湿成分100 2煤气低发热量的运算；可燃成分煤气中含可燃成分的热效应见表3 6C H 10H S表 3 3 气体燃料中可燃成分的热效应COH2CH4C H4C H6C H热效应 KJ 煤气低发热量QDW的运算 : m3QDWCOH2CH4C H + H S KJ 23.96 + 1.34+ 3240.2785 KJm31 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - -

3、 - 3焦炉煤气的加入量运算：表 4 焦炉煤气成分种类CO2COH2CH4C HnN2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；就 T T +200+80 1480所要求的最低发热值：据体会公式：T 理 Q低 +770 Q 低T -770 0.158 4494 KJm 3加入焦炉煤气量： Q焦 大约为 1700018500 KJm Q焦 CO H 2 CH 4 C H 43 =18190.47 KJ/m V= Q低Q DW/ Q焦低 Q DW=4494/18190.47 3240.2785 8.4 故煤气干成分加入量为

4、1 8.4 91.6 就混合煤气成分：VCO2 18.4 91.6 8.4 17.1484 VCO 25 91.6 7 8.4 23.488 VH2 1.4 91.6 58 8.4 6.1544VCH40.2 91.6 25 8.4 2.2832 VN255 91.6 3 8.4 50.632 VCnHm 8.4 0.294 换算成混合湿煤气成分：V湿 CO2VFCO2gH O 100 16.43 V湿 COVFCOgH O 10022.51 V 湿 H2VFH2gH O 1005.9 V 湿 CH4VFCH4gH O 100 2.19 V 湿 N2VFN2gH O 10048.52 V 湿

5、CnHmVFCnHmgH O 100 0.28 表 5 混合煤气成分整理表 %种类CO 2CO H2CH 4N 2CnHm H 2O 共计干成分100 湿成分100 煤气低发热量的运算：2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - QDWCOH2CH4C H 2 4H S 2 14431.6409 KJ 3 m为简化运算起见,式中将C H 全部简化看成 m nC H 确定成分运算；2 44空气需要量和燃烧生成物的运算空气利用系数b空 L L ,燃烧混合煤气 b空 为 1.1 1.5 ,运算中取 1.10 ,运算见表 6；表

6、6 燃烧产物体积煤气100m3反应式需氧气O2生成物的体积3 m 合计湿气体积含组成的体积CO 2H ON2CO 2量3 m CO CO 2COCO 1/2O 2CO2H2H21/2O H OCH4CH 2 4O 2CO 2N22H ON N2H OH O H OC H4C H 3O 2CO 22H 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3 m 69 100 生成物成分注：为简化运算起见,表中将C H 全部简化看成C H 确定成分运算； 2 燃烧 1m 高炉煤气理论空气量L 为：L 21.12 211.006 m33 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页

7、,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3实际空气需要量Ln为： 4L 1.006 1.106 m3燃烧 1m 高炉煤气的实际生成物量 V产 为： 5V产 1.90 m3助燃空气显热 Q空 为：Q空 C空 t空 Lo 2026.196 KJ 式中 C空 助燃空气在 t空 时的平均热容, KJm t空 助燃空气温度, 6煤气显热 Q煤 为：m Q煤 C煤 t煤 1 式中 C煤 煤气在 t煤 时的平均热容, KJt煤 煤气温度,Q煤 30 1 40.71 KJ 7生成物的热量Q产 为：Q产 Q空 Q煤 Q DW燃烧 1m 煤气的生成物体积642367.6558 KJ m35

8、理论燃烧温度的运算：t理 Q空 Q煤 Q DW 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, KJm 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：燃烧生成物在某温度的 Q产 ,用下式运算：t t t t t 3Q 产=W CO2 VCO2+ W H2O VH2O+ W O2 VO2+ W N2 VN2 KJ/m式中： Wt CO2、W tH2O、W tO2、 W t N2 分别为气体 CO 、H O 、O 、2 N ,在压力为 2 101KPa,3 3温度为 t时的焓值, KJm ,可从附录表中查得：VCO2、V

9、H2O、VO2、VN2 分别为 1 m 生成3物中该气体的含量,m ；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；3表 7 CO 、H O 、O 、N 在 1200、 1300、 1400、 1500下的焓值 KJm4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 温度1200 1300 1400 3276 2540 2129 2022 1500 3522 1600 据表 6 的生成物成分,分别运算出各温度时的生成物热量；表 8 CO 、H O 、O 、N 在 1200、 1

10、300、 1400、 1500下的生成物 热量 KJ m 3温度1200 1300 1400 1500 上述生成物的实际热量 Q产 为 2367.6558 KJm ,可见其理论燃烧温度介于1400 1500之间,按内插法求得理论燃烧温度 t理 为：t理 14002367.65582324.2 100/ 2526.63 14882 简易运算已知：高炉有效容积25003 m ,每立方米高炉有效容积蓄热室应具有加热面积取 802 m 一般 80902 m ,n=4 座；1热风炉全部加热面积为2 80 2500=200000 m ,就每座热风炉蓄热室所占加热面积为： 200000/4=50002 m

11、；2热风炉内径：选取外壳直径 填料层厚 80mm,耐火砖厚 345mm,9m,炉壳钢板厚度 20mm,绝热砖厚 70mm,故内径是： D1=9.0 2 0.345+0.07+0.08+0.0020 =m 3热风炉总断面积F122 m一般燃烧室占热风炉总断面积的蓄热室横断面积为：25%30%,本例取 28%,就燃烧室面积：F22 m ,2 m F3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 所占横断面积 F4 为：2.0%-2.5%,今取 2.5%,扣除膨胀缝面积后, 格子砖5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 8 页

12、精选学习资料 - - - - - - - - - 2 F4=32.73-45.46*2.5%=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%就：取 R1R2 12.73 R=20.5812.73=2.17m2=校核燃烧室断面积：1.50 2 2F燃 =1/2 2+1/2 2 m2 m 256 mm 一个七孔砖的面积：0.256-0.064 m2 0.0425664=742块单个格子砖断面孔数为12 个,蓄热室断面上总格孔数： 742 12=8904个一米长格孔的加热面积： 1 m2m2格子砖高度： 50000 1202.04= 6其他尺寸：1 底板支柱及炉箅子：热风炉炉壳底板为普碳

13、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=599mm3 拱顶采纳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

14、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拱顶实行大帽子结构,大帽子直径部分高度取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；6 名师归纳总结 - - - -

15、 - - -第 6 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 拱顶曲面砌体空间高度与其下部砖体内直径比为 比较稳固；蓄热室格子砖上沿至拱顶上段球形砌砖中心距为2000+3042/9000=0.56,3800mm,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匀称；4 燃烧室隔墙及燃烧器： 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,燃烧器采纳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

16、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 3 砖量运算有以上条件可知：它在 46 之间,是稳固的；七孔砖厚： 150mm 0.15=277层就总砖量为： 277 742=205761块大墙高度 =53310-20-3850-3800-450-25=44405m 采纳以下砖协作砌筑：上中部外层选用楔形转 型号 长*宽*厚直型砖型号 长* 宽* 厚230*75/6

17、5*114 230*150*114 下部18m内层选用230*75/55*75 230*150*75 外层用砖114*75/65*230 114*150*230 以下内层用砖345*75/55*75 345*150*75 上中部砖量：总高度 44405-18000=26405mm 外层总层数： 26405 114=231.62 层 一层耐火砖用量：楔形砖 4 ：X= 2a/b-b =直形砖 4 ：y=d-b X/b= 2 230/75-65=144 块 7840-65 144/150=102 块就上中部外层总砖量： 144+102 232=56979块内层总层数： 26405 75=352层

18、7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一层耐火砖用量：楔形砖： X= 2a/b-b = 2 230/75-55=72 块直形砖： y=d-b X/b= 7610-55 72/150=133 块就上中部外层总砖量： 72+133 352=72174块下部用砖运算：外层总层数： 18000 230=78层 一层耐火砖用量：楔形砖： X= 2a/b-b = 2 114/75-65=72 块直形砖： y=d-b X/b= 7840-65 72/150=133 块就上中部外层总砖量： 72+133 78=15990块内层总层数： 18000 75=240层 一层耐火砖用量：楔形砖： X= 2a/b-b = 2 345/75-55=108 块直形砖： y=d-b X/b= 7610-65 108/150=113 块就上中部外层总砖量： 133+113 240=59040块就总用砖量为： 56979+72174+15990+59040=204183块8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 8 页