热风炉的热工计算

1燃烧计算

煤气成分的确定:

表1已知煤气（干）成分（%

（1）干煤气成分换算成湿煤气成分若已知煤气含水的体积百分数，用下式换算:

▼湿

=V F x （100 —出0） / 100X 100%

（1）

若已知干煤气含水的重量（g/m 3）则用下式换算：

V 湿=V F X 100/（ 100+ gH 2O ） X 100%

（2）

以上两式中

V 湿 ――湿煤气中各组分的体积含量，％

V F ――干煤气中各组分的体积含量，％

H 2O ——湿煤气中含水体积，％

gH 2O ------ 干煤气中含水的重量，g/m 3 （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30E 时煤气的饱和含水含量为35.10 g/m 3，代入式（2）即得湿煤气成分，如表2。

（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

3煤气低发热量Q DW 的计算：

Q DW

CO + H 2 + CH 4+C 2H 4 + +H 2S KJ / m

=x + x +x =KJ / m 3

（3）焦炉煤气的加入量计算:

表4焦炉煤气成分％

理论燃烧温度估算：

取炉顶温度比热风温度高200C，燃烧温度比拱顶温度约高80C 则T理= T理+200C +80°C = 1480C

所要求的最低发热值：

据经验公式：T i = Q低+770

Q 低=（T i -770）/= 4494 KJ/ m3

加入焦炉煤气量：（Q焦大约为17000?18500 KJ/ m3）

Q焦= CO + H2+CH4+C2H4 =*7+*58+*25+*

=KJ/m 3

V= （Q低—Q DW）/ （Q焦低—Q DW）= （4494—）/ —?%

故煤气干成分加入量为1 一％ = %

则混合煤气成分：

V CO2 = %X% + %X% = %

V C O二25%X%+ 7%X% = %

V H2 =%X%+ 58%X% = %

S HQ%X%+ 25%X% = %

V N2= 55%X%+ 3%X% = %

V CnHm^%X% = %

换算成混合湿煤气成分：

V 湿CO2= VU2X 100/(100 + gH2O X 100% = %

V 湿CC= V FC X 100/(100 + gH2C X 100% = %

V 湿H2= V=H2X 100/(100 + gH2。X 100% = %

V湿CH=V=CH X 100/(100 + gH2C X 100% = %

V湿N2=V FN2X 100/(100 + gH2C X 100% = %

V 湿CnHn= WcnHn X 100/ (100 + gH2C X 100% = %

表5混合煤气成分整理表（咧

煤气低发热量的计算：

Q DW = CC + H 2 + CH 4 + C?H 4 + + H

=X+X+X+X

=KJ / m3

（为简化计算起见，式中将C m H n全部简化看成C2H4—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= L a / L o,燃烧混合煤气b空为?，计算中取，计算见表6

表6燃烧产物体积

注：为简化计算起见，表中将C m H n全部简化看成一C2H4确定成分计算

2）燃烧1m3高炉煤气理论空气量L o为：

L o =/21二m3

3 ）实际空气需要量L n为：

L n= X= m3

4 ）燃烧1 m3高炉煤气的实际生成物量V产为：

7产=m3

5 ）助燃空气显热Q 空为：

0空=C空X t空X L o

=X 20 X

=KJ

式中C空一助燃空气在t空时的平均热容，KJ/（m3「C）t空一助燃空气温度，C 6）煤气显热Q煤为：

Q煤=°煤X t煤X 1

式中C煤一煤气在t煤时的平均热容，KJ/（m3?C）t煤一煤气温度，C

0煤=X 30 X 1

=KJ

7）生成物的热量Q产为：

Q产=（Q空+ Q煤+ Q DW）/燃烧1 m3煤气的生成物体积（6—4）= （ + + ）/

=KJ / m3

（5）理论燃烧温度的计算：

t理=（Q空+ Q煤+ Q DW）/（V产C产）

式中：t理一理论燃烧温度，C

C产一燃烧产物在t理时的平均热容，KJ/（m3?C）

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，用下式计算:

X V O2+ W t N2X V N2 KJ/m3

Q 产=W CO2X V CO2+ W H2O X V H2O+

W t O2

式中：W t CO2、W t H2O、W t O2、W t N2 分别为气体CO2、H2O、O2、N 2 ，在压力为

101KPa温度为t C时的焓值，KJ/ m3，可从附录表中查得：V co2、V H2。、V02、

V N2分别为1 m3生成物中该气体的含量，m3。先设理论燃烧温度为1200 C、1300C、1400C、1500 C，查表得，在各温度下的焓值，见表7。

表7 CO2、H2O、O2、N2在1200C、1300C、1400C、1500C下的焓值KJ 3

/ m 3

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 8CO 2、H 2O 、02、N 2 在 1200C 、1300C 、1400C 、1500T 下的生成物热量 KJ

上述生成物的实际热量Q 产为KJ / m 3，可见其理论燃烧温度介于1400E ?1500E 之间，按内插法求得理论燃烧温度t 理为：

t 理=1400+(-)x 100/ (-)

?1488C

2简易计算

已知：高炉有效容积2500m 3，每立方米高炉有效容积蓄热室应具有加热面积取 80m 2 (一般 80?90m 2) ， n=4 座。

(1) 热风炉全部加热面积为80 x 2500=200000m 2，则每座热风炉蓄热室所占加热面积

为：200000/4=5000 m 2。

(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：D =— 2x( +++) =7.61m

(3) 热风炉总断面积R= (x)* 4=m 2

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：

F 2=x =m 2，

蓄热室横断面积为：

F 3=—

= m 2

炉墙内空横断面积的％%今取%扣除膨胀缝面积后，格子砖所占横断面积F4为：F4=31.59m2(4)燃烧室选苹果型(既复合型)⑴，取半圆部分片燃烧室断面58%则