冶金炉热平衡

冶金炉热平衡

冶金炉热平衡1、热平衡原则⑴热平衡是以热力学第一定律为基础,遵守能量守衡原则, 研究体系的能量进、出平衡关系，反映能量消耗和有效利用、能量损失之间的平衡⑵冶金热平衡是指冶金炉体系热量收、支平衡，能量消耗和有效利用、能量损失之间的平衡关系。是冶金炉热工常用的分析方法。。⑶热平衡结果，可用热平衡方程、热平衡表及热流图表示。2、冶金炉热平衡计算的目的：(1)通过现场测试，编制热平衡表，分析炉子的热工作，判断热量的利用是否合理，找出提高热效率的途径；在设计炉子时，通过计算编制热平衡表，热平衡关系中找出燃料消耗量等未知量。把热收入及热支出各项与现有炉子进行比较，帮助设计者判断设计方案的优缺点。3、冶金

炉热平衡主要内容热平衡区域划定热平衡计算中热量收、支的项目是随选取的热平体系所决定的，所以必须首先划定热平衡体系区域，把进入该区域的热量作为热收人．反之为热支出。热平衡区域的划分视需要而定，通常有炉膛区域、预热区域及全炉区域。有时，可将炉子某一特定区域作为热平衡计算所划定的区域，例如可以将炉膛沿炉长方向划定几个区域分别作区域热平衡计算。划定的区域不同，热收入及热支出项就有所不同。例如：某炉炉膛及空气换热器两部分组成，如图所示。图热平衡区域的划分图全炉子热平衡模型炉膛区域热平衡式为：QDw+ Qα= Qs+ QCP+ Qω 其中热量收入项QDw---燃料的燃烧热Qα---空气预热所带入的物理热热量支出项Qs ---加热炉料的有效热QCP ---烟气所带走的热Qω---炉膛内各项热损失换热器域热平衡式为：

QCP= Q P+ Qα+ QCω 其中热量收入项QCP ---炉堂烟气所带入的热热量支出项QP ---空气预热的物理热Qα---换热器各项热损失QCω---烟气所带走的热全炉热平衡式为：QDw= Qs+ QP + 其中：---全炉热损失项不难看出炉膛热平衡与全炉热平衡的差别。于区域不同，对炉膛来说Qα是热收入；但对全炉来说，热收入不包括Qα，是其内部的循环热量，因为供给炉子的是冷空气，Qα是来自换热器从炉膛烟气回收的热，而不是另外供给的热。全炉子热平衡模型如图示意。3．2 热平衡中热量的表示方法热平衡中热量的表示方法常有几种不同情况：1）连续工作的炉子，通常以单位时间为基准进行计算，热量单位:为kJ／h。

2) 周期工作的炉子则以周期为基准进行计算3)用单位产品的质量为基准进行计算。无论基准如何选定，在同一个热平衡计算中，各项热收入及热支

出的单位应一致。热平衡计算中的基准温度热平衡计算中的基准温度通常有多种取法。如0℃、25℃大气温度和环境温度。我国热工设备能量平衡通则国家标准规定采用环境温度作为基准温度。环境温度是指在环境温度下的干球温度，可直接测得。采用环境温度比较符合实际，并且计算较为简单，因为通常工质、燃料物料等都处于环境温度。物料平衡物料平衡是热平衡的前提。在进行热平衡时，首先应进行物料平衡。物料平衡一般与冶金炉生产的产品以及产品工艺有关。3．5冶金炉热平衡计算结果表示1）热平衡表2）热流图3）冶金炉生产热工技术指标如：单位能耗量；冶金炉热效率单位助燃空气量；单位位排烟量；单位冷却水量提出节能降耗措施：[实例] 加热炉炉膛热平衡计算一、收人项计算1.燃料燃烧的化学热QC QC = BQ kJ/h 式中B——燃料消耗量，kg／

h；QC——燃料低发热量，kJ／kg；

2.燃料预热带入的物理热Q Qf= B C tf= B Kj/H 式中Qf——燃料的平均比热，KJ/h；tf----燃料的预热温度℃if一燃料的热含量，kJ／m 。于气体燃料各组分的比热不同，应采用下式计算燃料预热的物理热Qf?B?p1c1?p2c2???tf () 式中p1,p2?—气体燃料各组分的体积百分比；c1,c2?—各组分的平均比热。

3. 空气预热代入的物理热Qa Qa?BnL0cata?BLnia?kJ/h?式中n—空气消耗系数；L0—理论空气消耗量，m3/kg(m3)；Ln—实际空气消耗量，m3/kg(m3)；ta—空气预热温度，℃；ia—空气热含量，kJ/m3。

4.钢料在入炉时代入的物理热Qm 钢料在热装时应计入此项热收入，常温入炉时则不计Qm?Gcmtm?kJ/h?式中G—炉子生产率，kg/h；cm—钢料的比热，kJ/(kg℃);tm—钢料入炉温度，℃。

5.金属氧化所放出之热

Q0 Q0?5652Ga?kJ/h?式中a—金属烧损率，一般加热炉中a?~，若小于则可不计；5652—每千克铁氧化时所放出的热量，单位是kJ/kg。# 6.雾化用蒸汽带入的物理热QH 用油作燃料时，油本身的物理热不计入收入项，用空气做雾化剂时，空气的物理热也不计入热收入项，但用蒸汽做雾化剂时，则蒸汽所带入的物理热应计入，并按下式计算QH?Bn’cHtH?Bn’iH?kJ/h?式中n’—每千克燃油雾化用蒸汽量，kg/kg；cH—蒸汽的比热，kJ/(kg℃)；tH—蒸汽的温度，℃；iH—蒸汽热含量，kJ/kg。二、热支出项计算 1. 钢料加热所需的热—有效热Qs Qs?Gcmtm?kJ/h? 式中tm—钢料出炉时的平均温度。若钢料为热装，则按下式计算Qs?G?tm,2cm,2?tm,1cm,1??G?i?kJ/h?

式中tm,2,tm,1—钢料出炉及入炉温度，℃；cm,2,cm,1—相应温度的

平均比热，kJ/(kg℃)。 2. 烟气带走的热Qcp Qcp?BVnccptcp?kJ/h?式中Vn—燃烧产物量，m/kg(m)；tcp—出炉烟气温度，℃；ccp—tcp 下烟气的平均比热，kJ/(m3℃)。 3. 燃料化学不完全燃烧的热损失Qtd pH2O??pCO?BVn?QCO?QH???kJ/h 100100??2O33Qtd式中QCO,QH pCO,pH?—CO、H2O…等可燃成分的发热量；2O?—CO、H2O…等可燃成分在烟气中的体积百分含量。一般情况下，可以认为烟气中每含1％的CO，就会同时含有5％的H2。这种混合气体折算成1m 3CO时的发热量为18046kJ，所以此项热损失也可见单用下式计算Qtd?18046VnpCO100?kJ/h? 4. 燃料机械不完全燃烧的热损失对烧固体燃料的炉子，此项损失是指炉栅的漏失及清灰渣时夹带而损失的燃料。对燃油及煤气的炉子，则指泄漏损失。Qi?KQD??kJ/h?式中K—