焦炉煤气燃烧计算

高炉煤气利用率计算公式

高炉煤气利用率计算公式
高炉煤气利用率是指高炉煤气中可燃成分的利用率，通常用以下公式计算：
利用率= (实际利用的煤气量/ 总煤气量) ×100%
其中，实际利用的煤气量是指用于高炉鼓风、热风炉、焦炉、发电等生产和工序的煤气量总和，单位为立方米。

总煤气量是指从高炉烟囱排出并经过除尘、脱硫等处理的煤气量，单位也是立方米。

为了提高高炉煤气的利用率，通常需要考虑以下几点：
1、优化配比：根据高炉煤气的成分和各工艺所需的热值，合理分配高炉煤气和焦炉煤气的使用比例，以达到最佳的燃烧效果。

2、提高热效率：采用高效的燃烧器和加热设备，减少热损失和不完全燃烧，从而提高热效率。

3、开发新工艺：通过研发新工艺和技术，如高温高压燃烧、富氧燃烧等，提高煤气的燃烧速度和利用率。

4、加强设备维护：定期检查和维护设备，确保设备的正常运转和高效运行。

5、减少泄露：加强煤气管道的密封和监测，减少煤气泄露造成的损失。

通过以上措施的实施，可以有效地提高高炉煤气的利用率，降低能源消耗和成本，同时也有利于环保和可持续发展。

焦炉煤气发热量计算

焦炉煤气发热量计算方法1、GB/T11062-1998的相关规定：1.1我国目前是用的计量参比条件和燃烧参比条件相同，均为101.325kPa ，20℃。

1.2已知组成的混合气体，在燃烧温度、计量温度和压力是的体积发热量计算公式：22102210)()],(,[~T R p t H p t V t H ⨯⨯= (26) 式中： )],(,[~2210p t V t H ----- 混合物的理想气体体积发热量（高位或低位）；)(10t H ----- 混合物的理想摩尔发热量；R----- 摩尔气体常数（R=8.314510J ·mol -1·K -1）； T 2----- 绝对温度（T 2=t 1+273.15）公式（26）是基本方法，还有一个可供选择的方法：)],(,[~)],(,[~221012210p t V t H x p t V t H j N j j ⋅=∑= （27）式中： )],(,[~2210p t V t H ----- 混合物的理想气体体积发热量（高位或低位）；)],(,[~2210p t V t H j ----- 组分j 的理想气体体积发热量（高位或低位）； j x ----- 组分j 的体积百分数。

有上述两种不同方法计算出的值，相差不大于0.01MJ ·m -3。

2、101.325kPa ，20℃干焦炉干煤气标况发热量的计算 2.1焦炉干煤气的组成从天安化工焦炉煤气流量测量节流装置设计计算书中获得焦炉煤气的组成如下：氮气2.4%、氧气0.7%、氢气57.9%、甲烷24.9%、乙烯2.6%、一氧化碳8.2%、二氧化碳3.3%.2.2焦炉干煤气各可燃组分的理想气体体积低位发热量（30,~-⋅m MJ H ）（我国目前是用的计量参比条件和燃烧参比条件相同，均为101.325kPa ，20℃，从相关国家标准中选用20/20℃数据）：氢气10.05MJ/Nm3、甲烷33.367 MJ/Nm3、乙烯55.01 MJ/Nm3、一氧化碳11.76 MJ/Nm3。

第四章燃烧反应计算

实际燃烧时，由于n 1 ，因此就多了一部分的空气未参与燃烧反应，这样就在燃烧产物中增加了氧成分（O2’即VO2），且使得N2’ 含量增加，这时的实际燃烧产物生成量可以写成：
Vn= Vco2+Vh2o+ VSO2+VN2+VO2
值得注意的是，这里的VN2与Vo中的VN2是不相等的，要多（Ln-Lo）79% ！
燃料与燃烧学
燃烧反应计算
概述
燃烧反应的静力学计算，不涉及速度即动力学按燃烧反应式进行物质平衡及热平衡计算

目的

合理利用燃料选择合理的风机组织合理的燃烧为炉子设计和管理提供必要的原始数据
假设条件

反应速度无限快，充分混合、接触，氧化剂允许过剩，燃烧产物包括反应完成后生产物、剩余物气体体积均为标准状态下体积（0℃，1kmol： 22.4m3）空气成分：干成分 O2、N2，其中体积比例为：O2： 21%、N2：79%，重量：O2：23.2%、N2：76.8% 水蒸汽按饱和水蒸气计算燃烧反应计算知道燃料成分，固、液体燃料为应用成分，气体燃料为湿成分
79 N 2 LnX 100 + 100
因此
Vn=(CO+H2+ (n
m 1 )CnHm +2H S+CO +N +H O)X 2 2 2 2 2 100
+
+(n -0.21)L0+
当n = 1时
0.00124gLn
Vo=(CO+H2+ (n +0.79L0
m 1 )CnHm +2H S+CO +N +H O)X 2 2 2 2 2 100

1m³的焦炉煤气燃烧后产生多少m³的烟气焦炉煤气的组成如下表所示：气体二氧化碳氧气氢气一氧化碳甲烷苯氮气量% 4.0 0.40 54.7 3.6 27 3 7.35 由反应式可以看出，①C6H6+（15/2）O2 = 6CO2+3H2O1 7.5 6 30.030.225 0.18 0.09②CO +0.5 O2= CO21 0.5 10.036 0.018 0.036③CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O1 2 1 20.270.54 0.27 0.54④H2 + 0.5 O2 = H2O1 0.5 10.547 0.2735 0.547⑤CO20.04⑥O20.004⑦N20.0735则反应后产生的CO2 量=①+②+③+④+⑤= 0.18+0.036+0.27+0.04=0.526燃烧过程需要氧气的量=①+②+③+④-⑥=0.225+0.018+0.54+0.2735-0.004=1.05251、若取空气过剩系数取1.4，则需要空气量= 1.4×1.0525÷0.21=7.01进入空气量里含有的氮气量= 7.01×0.79=6.22进入空气量里剩余的氧气量= 7.01×0.21-1.0525=0.245则，焦炉煤气燃烧后产生的烟气的成分为：CO2，O2，N2 H2O 各成分的体积为：0.526 0.245 6.22+0.0735 1.177 则1m³的焦炉煤气产生的烟气量为：6.22+0.0735+0.526+0.245+1.177=8.232m³2、若取空气过剩系数取1.2，则需要空气量= 1.2×1.0525÷0.21=6.01进入空气量里含有的氮气量= 6.014×0.79=4.751进入空气量里剩余的氧气量= 6.014×0.21-1.0525=0.2104则，焦炉煤气燃烧后产生的烟气的成分为：CO2，O2，N2各成分的体积为：0.526 0.2104 4.751+0.073则1m³的焦炉煤气产生的烟气量为：4.751+0.0735+0.526+0.2104=5.56m³。

炼焦工段工艺计算

2.4 加热用煤气相关计算所选焦炉煤气组成见表2-4 。

表 2-4 焦炉煤气组成， %C2H4(80%)0.6 7.0 25.0 2.0 59.0 4.0 C6H6(20%)(1)干煤气热值煤气中可燃成分的低热值（ kJ / m3）为：CO —12730，H 2—10840， CH 4—35840， C m H n—71170则煤气的低热值为：(2)干煤气密度=0.458kg / m3式中MW i——煤气中某成分的分子量；i——煤气中某成分的体积， %。

(3)湿煤气组成焦炉煤气温度为 31.2℃时，1 m3干煤气所含水汽量为0.0464m3 / m3，则湿煤气中氢气含量为：(H2)S0.59156.38% %0.0464其它气体计算与上相同，计算结果如下：CH 4：23.89% ，CO： 6.69% ， C m H n：1.91% ， CO2：2.29% ， N 2： 3.82% O2：0.57% ， H 2O ：4.64%(4)湿煤气热值(5)湿煤气密度2.5 煤气燃烧计算以 1 m3干煤气燃烧计算(1)理论空气需要量理论需氧量为：=0.01[0.5 (59+7.0)+2 25+3 2 0.8+=0.902m3 / m3式中CO，CH4，O2⋯⋯分别为煤气中该成分的体积，%。

理论空气需要量为：L o100O L1000.902 4.2952 m 3/ m 32121(2)实际干空气需要量L g L O 1.2 4.2952 5.1542 m3/ m3式中——空气过剩系数，暂取为 1.2。

(3)实际湿空气需要量L g L g [1 ( M 5 )空 ] 5.1542 （1 0.0464） 5.3934 m3/ m3式中M 5空——由表 6-2[1]第五项查取的空气中含饱和水汽量，m3/ m 3。

(4)废气量和废气组成完全燃烧时，废气中只有CO2， H 2O ， N 2和过剩空气中带入的O2，故废气中各成分的量为：=0.01(2.4+0.7+25+2 2 0.8+6 20.2)=0.4 m3 / m3=1.4196 m3 / m3VN20.01N20.79L g0.01 580.79 5.1542 4.1118 m3 / m3VO2021L g O L 0.21 5.15420.9020.1804m3/ m 3式中CO，CH4，O2⋯⋯分别为煤气中该成分的体积，%。

焦炉燃烧计算

焦炉燃烧计算煤在焦炉中的干馏过程是靠干馏过程产生的焦炉煤气燃烧加热得以连续进行,所以从焦炉煤气的组成可以计算需要的理论氧量,还可以计算煤气的热值,这对于焦炉调节有着重要的意义,下面就焦炉煤气的燃烧进行简单的计算;1、空气量的计算：1立方米干煤气标况燃烧所需理论氧量O 理按照下式计算O 理=H 2+CO+2CH 4+3C 2H 4+Nm 3/Nm 3煤气;式中H 2、CO 、CH 4、C 2H 4等分别为煤气中该成分的体积百分比;L 理=100/21 O 理,Nm 3/Nm 3煤气实际干空气量L 实干=过剩系数L 理,Nm 3/Nm 3煤气实际湿空气量为：L 实湿= L 实干{1+H 2O 空},Nm 3/Nm 3干空气;2、废气量和废气组成的计算完全燃烧时,废气中仅含有CO 2、H 2O 、N 2 和过剩空气中带入的氧,故废气中各种成分的体积为： V CO2=CO 2+ CO+ CH 4+2 C 2H 4+6C 6H 6 Nm 3/Nm 3煤气 V H2O =H 2+2CH 4+C 2H 4+3 C 6H 6+H 2O 煤+ L 实干H 2O 空 Nm 3/Nm 3煤气 V 氮=+ L 实干, Nm 3/Nm 3煤气 V O2= L 实干- O 理, Nm 3/Nm 3煤气式中H 2O 煤---每m 3煤气中所含水汽量,Nm 3/Nm 3煤气故1m 3煤气燃烧生成的废气量为： V= V CO2 +V H2O +V 氮+V O2, Nm 3/Nm 3煤气例：计算空气需要量和废气生成量,计算以干煤气为准,并设过剩系数为α=,饱和煤气的温度为20℃,空气温度为20℃,相对湿度,计算结果如下：以100立方米干煤气为准：表一：某公司2014年度煤气组成平均值%干表二：废气组成及废气量：由计算,燃烧1m3上述的干焦炉煤气时,L实干=Nm3煤气L实湿N米3/N米3,V=Nm3。

各种煤气的参数计算实例

各种煤气参数计算实例高炉煤气1、高炉煤气高炉煤气1．1高炉煤气的低发热值Q d（kJ/Nm3）★ 高炉煤气的成份：CO CO2 C m Hn O2 CH4 H2 N2 H2O 合计干成分% 26 17.4 0.2 0.4 0.4 2.6 53 -- 100湿成分% 25.04 16.76 0.19 0.39 0.39 2.5 51.03 3.7 100 ★ 高炉煤气低发热值Q dQ d=126.5×25.04+108.1×2.5+359.6×0.39+650×0.19=3701（kJ/Nm3）甲方提供的参数为800～850（kcal/Nm3）,与提供的燃气成分有差别,考虑到生产余量,本次实际计算取值为3550（kJ/Nm3）。

1.2高炉煤气燃烧和空气需求量L（kJ/Nm3）所按提供的成份计算,再用热值验算。

L0=0.0476×[0.5×25.04＋0.5×2.5＋2×0.39＋3.5×0.19－0.39]=0.71 Nm3 /Nm3(理论值) 验算值：L0’=0.19×3701/1000=0.703 Nm3/ Nm3较符合；L0取值0.71 Nm3 /Nm3а取值：1.03～1.05(过剩系数),考虑到蓄热式燃烧的核心为贫氧燃烧,则а取下限较好!1.3高炉煤气燃烧生成的烟气量V(Nm3 /Nm3)所按提供的成份计算,再用低热值验算其合理性。

V=Vco 2＋V`N 2＋V`H 2O ＋V O 2＋V SO 2 (16.76＋25.04＋0.39＋2×0.19)÷100＋ 0.79×1.03×0.71＋0.51＋ (2.5＋2×0.39＋3×0.19＋3.7)÷100=1.59 Nm 3/ Nm 3验算值：V 0=1.03×0.733＋0.97－0.03×10003701=1.60 Nm 3/ Nm 3很符合则V 取1.60 Nm 3/Nm31.4高炉煤气燃烧的理论燃烧温度t 0(℃)设为冷空气设为冷空气、、冷煤气时的t 0 t 0= y k k r r d C V L t C t C Q ..2++=57.103.159.13704××=1430℃2、焦炉煤气2.1焦炉煤气的低发热值Q d （kJ/Nm 3）★ 焦炉煤气的成份：CO CO 2 C m Hn O 2 CH 4 H 2 N 2 H 2O 合计干成分%83.62.2120.559.15.6--100 湿成分% 7.71 3.45 2.12 0.96 19.74 56.91 5.39 3.71100★ 焦炉煤气低发热值Q dQ d =126.5×7.71+650×2.12+359.6×19.74+108.1×56.91=15603（kJ/Nm 3）甲方提供的参数为4000～4200（kcal/Nm 3）,与提供的燃气成分有差别,考虑到生产余量,本次实际计算取值为15610（kJ/Nm 3）。

焦炉设计计算要点

焦炉设计计算要点1 依据在方案论证中必须指出设计依据。

设计依据分二种情况：钢铁联合企业焦炉多为复热式焦炉，设计计算以高炉煤气加热为主。

独立焦化厂焦炉以单热式焦炉为主，设计计算以焦炉煤气加热为主。

并注意设计计算均以焦侧为主。

2 主要公式2。

1 炉孔数和炉组的最后确定(1）焦炉的生产能力与炉孔数计算总炉孔数N=100G 365240.95kVτρ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯式中 N-—总炉孔数目,个;G——干全焦的年产量，万吨/年;V——炭化室有效容积，m3/孔；ρ——堆煤密度，t/m3；K——全焦率,%；ϕ—-考虑到炭化室检修时的减产系数,0.95;τ——焦炉周转时间，h。

注意焦炉周转时间是受多个因素影响的复杂因素，必须作充分论证讨论。

单孔装煤量G=ρ·V t/孔.设计好总炉孔数后，必须再复算焦炉的实际生产能力M，万吨全焦/年. （2）机械装备水平2。

2蓄热室计算2。

2.1流量分配比的确定在焦炉设计中这部分内容是最重要的，该部分计算有错误的话，下面内容将要全部反攻重算。

高炉煤气与焦炉煤气加热计算有所不同.(1）机、焦侧气流流量分配比(即耗热比)LBV V Q Q ==机焦机焦造成机、焦侧流量不同一般有三个主要原因： ①锥度方向引起的装煤量不同。

②装煤量不同，但机焦侧焦饼要同时成熟，故焦侧焦饼温度比机侧温度要高15～20℃③废气热损失，焦侧比机侧大，故焦侧耗热量比机侧要大。

按经验值，后两个原因造成的差比为1.05～1。

06倍，当炭化室锥度为50mm 时,气流比：1.1141.0624755002525500=⨯++==机侧气体流量焦侧气体流量n （注意各人设计炭化室宽度是不同，因而必须自己计算。

）(2)蓄热室废气流量分配比：为了使空气蓄热室和高炉煤气蓄热室的废气排出温度接近。

则进入空气蓄热室和煤气蓄热室的气体流量应有一定的分配比，这样才可充分利用蓄热室的面积.0.414(1.1571080 1.35290) 1.2580.350(1.4281080 1.34490)()==-⨯-⨯===⨯-⨯-m V c t c t V c t c t 蓄煤焦煤出煤出煤进煤进蓄空焦空出空出空进空进进煤气蓄热室的废气量煤气经蓄热室预热所需的热量进空气蓄热室的废气量空气经蓄热室预热所需的热量（）式中 V 煤焦蓄——焦侧煤气蓄热室煤气流量，m 3/s; V 空焦蓄——焦侧空气蓄热室空气流量，m 3/s ；c 煤进、c 煤出——为进、出口煤气蓄热室的煤气比热容，KJ/(Kg ·℃）； t 煤进、t 煤出——相应的温度，℃；c 空进、c 空出--为进、出口空气蓄热室的空气比热容，KJ/(Kg ·℃）； t 空进、t 空出——相应的温度，℃；现假设t 煤出=t 空出=1080℃, t 煤进=t 空进=90℃.注意：工学士必须掌握试插法.这从假设t 煤出=t 空出=1080℃， t 煤进=t 空进=90℃开始查得：c 煤进、c 煤出、c 空进、c 空出,再通过蓄热室热平衡计算出t 空进、t 空出温度，看假设是否合理，若不合理必须从头开始再假设计算.公式中V 煤焦蓄、V 空焦蓄流量也同样由下面公式计算才能知道.2。

燃煤锅炉大量掺烧焦炉煤气的效率计算

燃煤锅炉大量掺烧焦炉煤气的效率计算中国是一个多煤少油的国家，截止2019年初，我国已探明的煤炭储量占世界煤炭储量的33.8%，煤炭在中国一次性能源消费中处于主导地位。

化石燃料燃烧是电力生产和其他能源、资源消耗部门的主要来源，这种形势在短期内将不会改变[1]。

钢铁生产过程中会产生大量焦炉、高炉煤气，一般钢铁企业会相应的建设自备电厂，受机组容量限制，钢铁厂并不能完全的、高效的利用焦炉、高炉煤气。

杨轶、湛志刚等通过对高炉煤气及煤粉燃烧理论的研究［2，3］，分析了高炉煤气燃烧需要的空气量及掺烧对炉膛烟气量、飞灰可燃物含量、炉膛辐射换热以及燃烧效率的影响。

钢铁工业中大量未被利用的高、焦炉煤气排放到大气，造成环境的污染和能源的浪费。

钢铁工业副产品煤气的浪费促使德国、捷克、匈牙利等国相继开始了对利用高、焦炉煤气替代一次能源发电的应用研究[4]。

华能营口电厂锅炉为前苏联塔甘罗格红色工人锅炉厂制造的超临界参数压力、多次垂直上升直流锅炉，单炉膛前后墙对冲燃烧，п型布置，一次中间再热，平衡通风。

经改造#1、2锅炉各增设三只煤气燃烧器，用于燃烧鞍钢来煤气。

本文以华能营口电厂煤气掺烧为例，根据焦炉煤气掺烧后空预器排烟温度、各风机出力、磨煤机电流等变化，计算大量掺烧焦炉煤气后，燃煤锅炉锅炉效率的变化，并对煤气掺烧的经济性进行评价。

工况一按照燃用煤种采购价格60%结算煤气价格，折合节约燃煤10.99t/h，节约燃料成本为13.48%，降低燃烧单位燃料成本31.93元/千千瓦时。

受排烟温度变化影响燃料成本变化为-0.22元/千千瓦时。

电耗降低156.82kW·h，节约燃料成本为0.26元/千千瓦时。

综合节约单位燃料成本31.97元/千千瓦时，即该工况下节约单位燃料成本13.50%。

工况二按照燃用煤种采购价格60%结算煤气价格，折合节约燃煤7.21t/h，节约燃料成本为7.34%，降低燃烧单位燃料成本17.39元/千千瓦时。

煤气燃烧计算

一、煤气完全燃烧计算1、燃料部分3（热效应数值摘自《工业炉设计手册第2版》P89-90，在《炼铁设计参考资料》P782也有）各种煤气成分列表如下：（成分如有变动，请相应调整）所选煤气成分列表如下： 1.3053kg/Nm 3您选择的是高炉煤气，其低位发热值Qd==3208.62kJ/Nm 3折合成千卡Q d =766.36kcal/Nm 3或Qd=766.36kcal/Nm3÷1.3053kg/Nm3=587.13=10805kJ/Nm3×2.30%+12650kJ/Nm3×23.40%+35960kJ/Nm3×0.00%+59813kJ/Nm3×0.00%+86939kJ/Nm3×0.00%+90485kJ/Nm3×0.000%+117875kJ/Nm3×0.000煤气燃烧计算则所选煤气分子当量=2×2.300%+28×23.400%+16×0.000%+28×0.000%+42×0.000%+44×14.600%+28×54.700%+18×5.00%+32×0.000%+44×0.000%+58×0.000%=则所选煤气29.2380kg/kmol÷22.4Nm3/kmol=3208.62kJ/Nm3÷4.1868kJ/kcal=2、完全燃烧计算表设有 1.000Nm3高炉煤气完全燃烧空气系数α= 1.500完全燃烧（α=1.500）计算表3、完全燃烧实际理论燃烧温度计算实际理论燃烧温度t li 计算公式如下：式中，t li ：为计算的实际理论燃烧温度，℃V、c：实际燃烧产物体积及产物平均比热容，单位分别是：Nm 3，kJ/(Nm 3·℃)Q：煤气发热量，kJV r 、c r 、t r ：煤气的体积、平均比热和温度，单位分别是：Nm 3，kJ/(Nm 3·℃)，℃V a 、c a 、t a ：助燃空气的体积、平均比热和温度，单位分别是：Nm 3，kJ/(Nm 3·℃)，℃n%：燃烧室热效率，这里设定n%=100%⑴煤气平均比热计算注：将涉及到的单一气体平均比热计算公式列如下：单位：kJ/（Nm 3·℃）（参见《炼铁设计参考资料》P776～778，《高炉炼铁工艺及计算》成兰伯主编 P524～526也有）根据以上列表计算可得，这样的煤气完全燃烧时理论需氧量、理论空气量、理论烟气量以及空气过剩系数α=1.500时的实际空气量和实际烟气量如下：()%r r r a a a li Q V c t V c t n t Vc++⨯=2326(0.386160.22100.081810) 4.1868626.9CO c t t t --=+⨯-⨯⨯（<℃）2273.1[(0.71428308.38lg153.4)] 4.186820001000CO t c t t t +=--÷⨯（<℃）23(0.31410.0424110) 4.1868626.9O c t t -=+⨯⨯（<℃）2273.1[(0.42143113.07lg 55.74)] 4.186830001000O t c t t t +=--÷⨯（<℃）2326(0.31030.0124100.0178610) 4.1868626.9N CO c t t t --=+⨯+⨯⨯、、空气（<℃）2273.1[(0.41844148.33lg 65.28)] 4.186830001000N CO t c t t t +=--÷⨯、、空气（<℃）3(0.355350.031710) 4.1868100c t t -=+⨯⨯H2O(气)（<℃）31(0.35010.0578100.26) 4.1868526.9c t t t-=+⨯+⨯⨯H2O(气)（<℃）273.11000[(0.68973850.63lg117.298.6)] 4.186830001000273.1t c t t t t +=---÷⨯+H2O(气)（<℃）首先设定煤气温度t r =20℃煤气的平均比热c要根据烃类比热计算,烃类平均比热表如下：（单位：kJ/(Nm 3·℃)）（参考自《硅酸盐工业热工基础》P240 表4-14）按照插入法计算,20℃时各种烃类平均比热计算结果如下，计算结果在下列相应温度区间列出273.11000[(0.68973850.63lg117.298.6)] 4.186830001000273.1t c t t t t +=---÷⨯+H2O(气)（<℃）2326(0.31120.00375100.010410) 4.1868726.9H c t t t --=-⨯+⨯⨯（<℃）2273.11000[(0.4652585.93lg111.60.6)] 4.186830001000273.1H t c t t t t +=---÷⨯+（<℃）43(0.36860.3310) 4.1868726.9CH c t t -=+⨯⨯（<℃）4273.1[(1.20533822.37lg477.1)] 4.186811001000CH t c t t t +=--÷⨯（<℃）按照上表计算的20℃时各种烃类平均比热，来计算煤气的平均比热：3所以煤气平均比热cr=c H2H 2+c CO CO+c CH4CH 4+c C2H4C 2H 4+c C3H6C 3H 6+c CO2CO 2+c N2N 2+c H2O H 2O+c O2O 2+c C3H8C 3H 8+c C4H10C 4H 10==1.3587kJ/(Nm 3·℃)⑵实际理论燃烧温度计算由于温度小于2000℃，下表按照插入法计算的CO2的平均比热值略过，不能使用 1.6399实际理论燃烧温度t li =（Q＋V r c r t r ＋V a c a t a ）n%/（Vc）=-151.28=[(3208.62kJ（煤气发热量）+23.87kJ（空气物理热）+27.17kJ（煤气物理热）]×100%（燃烧室热效率）÷[1.789Nm3/Nm3煤气×1.000Nm3煤气×1.6399kJ ℃)]==1110.85℃废气平均比热=2.2912kJ/Nm3·℃×21.24%+1.7821kJ/Nm3·℃×4.08%+1.4438kJ/Nm3·℃×71.09%+1.5097kJ/Nm3·℃×3.59%=（上表中2000～2500℃CO 2的平均比热值参考自《燃料与燃烧》P268=1.3026kJ/Nm3.℃×2.30%+1.3002kJ/Nm3.℃×23.40%+1.5709kJ/Nm3.℃×0.00%+1.7940kJ/Nm3.℃×0.00%+2.2432kJ/Nm3.℃×0.00%+1.6351kJ/Nm3.℃×14.60%+1.3002kJ/Nm3.℃×54.70%+1.4904kJ/Nm3.℃×5.00%+1.3186kJ/Nm3.℃×0.00%+3.9238kJ/Nm3.℃×0.000%+4.3160kJ/Nm3.℃×0.000%=29.238 0.000%=kcal/kg）（参见《炼铁设计参考资料》P776～778，《高炉炼铁工艺及计算》成兰伯主编 P524～526也有）α=1.500时的实际空气量和实际烟气量如下：2273.1[(0.71428308.38lg153.4)] 4.186820001000CO t c t t t +=--÷⨯（<℃）2273.1[(0.42143113.07lg 55.74)] 4.186830001000O t c t t t +=--÷⨯（<℃）2273.1[(0.41844148.33lg 65.28)] 4.186830001000N CO t c t t t +=--÷⨯、、空气（<℃）31(0.35010.0578100.26) 4.1868526.9c t t t-=+⨯+⨯⨯H2O(气)（<℃）43(0.36860.3310) 4.1868726.9CH c t t -=+⨯⨯（<℃）4273.1[(1.20533822.37lg477.1)] 4.186811001000CH t c t t t +=--÷⨯（<℃）kJ/(Nm 3·℃)kJ/(Nm 3·℃)399kJ/(Nm3·2的平均比热值参考自《燃料与燃烧》P268）值插入法计算。

煤气蒸汽电能热量计算

蒸汽、电、煤气热能换算表
发电量 KW·h
热效率 %
21
100
146.5 697.7
152.6 726.7
158.7 755.8
164.8 784.9
170.9 814.0
177.0 843.0
1吨蒸汽温度 ℃ / 含热量 Kcai
100 600000
150 625000
200 650000
250 675000
电厂出口蒸汽出口按 300℃计算 1吨蒸汽影响发电 170.9 KW·h 7吨蒸汽影响发电 170.9 * 7 = 1196.3 KW·h
电价按0.4元计算 1吨蒸汽影响发电价 170.9 * 0.4 = 68.36 元 7吨蒸汽影响发电价 1196.3 * 0.4 = 478 元
酸洗1线台时产量按 20t/h计算酸洗2条线台时产量按 40t/h计算 1吨带钢耗蒸汽费用：478 ÷ 40 = 11.95 元
1KW·h = 860.4 千卡 1KW = 860.4 Kcai/h
焦炉煤气热值 4000 Kcai/Nm³ （高炉煤气热值 800 Kcai/Nm³）
焦炉煤气H2 60% CH4 25% CO 6%
1吨水0--100℃ 热量 = 1000*100 = 100000 Kcai
1吨100℃水汽化为100℃饱和蒸汽热量 = 1000*539 = 5 ﹕ 1
0.98 ﹕ 1
酸洗2条线生产蒸汽消耗费用计算
酸洗1线 + 其它1线用蒸汽：总2.5t/h 酸洗2条线 + 其它2条线用蒸汽：总2.5 * 2 = 5 t/h
综合热利用率 0.71 （利用率0.75 漏气率0.05）酸洗2条线 + 其它2条线实际需要用蒸汽： 5 ÷ 0.71 ≈ 7 t/h

第六章.焦炉内煤气燃烧

否则，如果煤气和空气反应产生的热量低于系统的散热，使燃烧反应不能扩展到整个有效空间中去，系统温度不能提高，而在距火源较远的地方，温度较低，当火源移开时，仍会发生熄火现象。
因此，燃烧都是在很快的反应速度下进行的，参与反应的煤气和空
气浓度减小，就会使反应速度减慢；低于某一极限值时，因反应速度太慢而不能着火，故把可燃气体和空气所组成的混合物中可燃气
根据煤气和空气的混合情况，煤气燃烧有两种方式。
（1）动力燃烧（无焰燃烧）
——是指煤气和空气在进入燃烧室前先混合均匀，然后着火燃
烧，这时的燃烧速度取决于化学动力学因素（化学反应速度），故称动力燃烧。
由于化学反应速度极快，可达到很高的燃烧强度，燃烧完全，燃烧产物中没有烟粒，燃烧室中透彻明亮，这种燃烧方法又称为无焰燃烧。由于在燃烧前煤气和空气均匀混合，故动力燃烧可在很小的过剩空气系数下达到完全燃烧，燃烧温度高。
0.39 0.38 0.29
(体积分数) / ％ H20 2.30 4.18 4.18
饱和温度/OC
20 30 30
二、煤气的发热值
气体燃料的发热值是指单位体积的气体完全燃烧时所放出的热量
(kg／m3)。燃烧产物中水的状态不同时，发热值有高低之分。燃烧产物
中水蒸汽冷凝，呈0℃液态水时的发热值称为高发热值(Q高)，燃烧产物中水呈汽态时的发热值称为低发热值(Q低)。
温度升高时，反应速度加快，燃烧范围加宽
（3）惰性气体的影响惰性气体的存在降低了反应物的浓度，使反应速度和防热速度减慢，故燃烧范围变窄
2、扩散燃烧和动力燃烧
煤气的燃烧过程比较复杂，根据上述内容，在一定的条件下，燃烧过程
可分为三个阶段：
①煤气和空气混合，并达到极限浓度。 ②将可燃混合气体加热到着火温度或点火燃烧使其达到着火温度。 ③可燃物与氧气发生化学反应而进行连续稳定的燃烧，此过程取决于化学动力学的因素，即主要和反应的浓度和温度有关。

焦炉煤气燃烧的数值模拟

7.2 焦炉煤气燃烧的数值模拟7.2.1案例简介本案例是利用有限速率反应模型，对焦炉煤气的燃烧过程进行数值模拟。

燃烧室二维模型如图7-2-1所示，燃烧室长2000mm，高500mm，焦炉煤气从左侧10mm高的进口高速流入，助燃空气在左侧490mm进口流入，气体燃料与空气在燃烧室内充分混合并燃烧，利用数值模拟计算得出燃烧室内温度场、速度场以及组分浓度等数据。

图7-2-1燃烧室二维模型7.2.2 Fluent求解计算设置1．启动Fluent-3D（1）双击桌面Fluent14.0图标，进入启动界面。

（2）选中Dimension→3D单选按钮，选中Double Precision复选按钮，取消对Display Options下的三个复选按钮的选择。

（3）其它保持默认设置即可，单击OK按钮进入Fluent 14.0主界面窗口。

2．读入并检查网格（1）执行菜单栏中的File→Read→Mesh命令，在弹出的Select File对话框中读入pollutant.msh三维网格文件。

（2）执行菜单栏中的Mesh→Info→Size命令，得到如图7-2-3所示的模型网格信息：共有22531个节点，44730个网格面，22200个网格单元。

（2）执行菜单栏中的Mesh→Check命令。

反馈信息如图7-2-4所示，可以看到计算域三维坐标的上下限，检查最小体积和最小面积是否为负数。

图7-2-3 Fluent 网格数量信息图7-2-4 Fluent网格信息3．求解器参数设置（1）单击选择左边workspace中P roblem Setup→General命令，在出现的General 面板中进行求解器的设置。

（2）保持面板中的Scale下默认单位为m，保持默认设置，如图7-2-6所示。

图7-2-6 求解参数设置（3）单击选择Problem Setup→Model命令，对求解模型进行设置，如图7-2-7所示。

（4）双击Models→Energy-off选项（或选中Energy-off，点击Edit），打开Energy （能量方程）对话框。

炼焦工段工艺计算

2.4 加热用煤气相关计算所选焦炉煤气组成见表2-4。

(1) 干煤气热值煤气中可燃成分的低热值（3kJ /m ）为：CO —12730 ， 2H —10840 ， 4CH —35840 ， m n C H —71170则煤气的低热值为：g 24m nDW 12730CO 10840H 35840CH 71170C H Q 100+++=1.1767010027117025358400.59108400.712730=⨯+⨯+⨯+⨯3kJ /m(2) 干煤气密度()iiMW 10022.4χρ⋅=⨯∑4.22100326.0286444.2782.02288.022*********⨯⨯+⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯+⨯+⨯=0.4583kg /m式中 ()i MW ——煤气中某成分的分子量； i χ——煤气中某成分的体积，%。

(3) 湿煤气组成焦炉煤气温度为31.2℃时，13m 干煤气所含水汽量为0.04643m /3m ，则湿煤气中氢气含量为：=S H )(2%38.560464.0159.0=+%其它气体计算与上相同，计算结果如下：4CH ：23.89% ，CO ：6.69% ，m n C H ：1.91% ，2CO ：2.29% ，2N ：3.82% 2O ：0.57% ，2H O ：4.64%(4) 湿煤气热值()3/168870464.0111.17670m KJ Q SDW =+⨯=(5) 湿煤气密度3/473.00443.04.2218)0443.01(458.0m kg S =⨯+-⨯=ρ 2.5 煤气燃烧计算以13m 干煤气燃烧计算 (1) 理论空气需要量理论需氧量为：()L 2424662O 0.010.5H CO 2CH 3C H 7.5C H -O =++++⎡⎤⎣⎦=0.01[0.5⨯(59+7.0)+2⨯25+3⨯2⨯0.8+7.5⨯2⨯0.2-0.6] =0.9023m /3m式中 CO ，4CH ，2O ……分别为煤气中该成分的体积，%。

理论与实际值计算

(o2 ) 0.5(co) 5.16 1 0.427 1.399 (co2 (co) 5.52
1 K
注：CmHn以80%C2H6和20%C2H4计算，煤气饱和温度30℃，入炉空气温度为20℃，相对湿度0.6，空气系数α =1.4 结论：1、以一座焦炉为例计算，根据19h30min结焦时间的煤气流量19000m3/h推算得知结焦时间为19小时时， 3 煤气流量大约在V煤气=20000m3/h，得出产生废气流量大约为V废气=121440m /h. 2、废气温度=250～280℃。 3、废气流量的大小和煤气成分多少（空间温度大小，回收处理情况）、结焦时间、加热制度等有关。
6.42 19.16 0.38
注：是煤气组成以氢气为例， H2=H2干/（1+标态含水量） =58/（1+0.0437）=55.57%
C2H4+3O2=2CO2+2H2O 3.00 C2H6+3.5O2=2CO2+3H2 3.50 O H2+1/2=H2O 0.50
1.44 55.57 8.43 4.19 其他以此类推：见相对湿煤气组成.
焦炉烟道废气显热回收理论计算
焦炉煤气燃烧计算表（以100m3干煤气为计算基准）理论耗氧组成含量% （体积） 3.0 1.6 6.7 20.0 C2H4=0.4 C2H6=1.5 58.0 8.8 4.19 焦炉煤气燃烧所需理论氧量和燃烧产物量 78.40 33.50 107.49 13.14 33.50 5.52 120.63 19.87 8.80
实际空气量（干）和带入的水汽、氧、 L实（干）=α L理=α O理100/21 522.67 氮废气中各成分量，m3 废气组成，%（体积）
K

3.3 燃烧计算

w(Car ) 1 w( H ar ) w( S ar ) w(Oar ) 22.4 100 2 2 32 32 100 21 12
[m3空气/Kg燃料]
4
第三节
燃烧计算
燃烧时生成的理论烟气 (燃烧产物)量（V）：
w(C ) ar w( H ) ar w( H 2O) ar w( S ) ar w( N ar ) 22.4 V Va 79% 2 18 32 28 100 12
9
第三节
燃烧计算
的经验值（完全燃烧、氧化焰）：气体燃料：=1.05~1.15 液体燃料：=1.15~1.25
固体燃料
粉煤：=1.1~1.3 块煤：=1.3~1.7
10
第三节
燃烧计算
2）实际烟气量：
V V ( 1 ) V >1时： a
固、液体燃料
V V ( 1 ) V % a 79 <1时：
(2) 由热量平衡(能量守恒)计算燃烧温度
2
第三节
燃烧计算
二、空气量、烟气量及烟气组成的计算 1、分析计算法
基于化学反应式、物料平衡的理论计算。（1）理论上完全燃烧时空气量 (Va0)和烟气量（V0）： 1) 固、液体燃料（以1Kg燃料为计算基准）收到基中可燃成分有C、H和S：氧化（燃烧）反应： C + O2 CO2 1 H + O2 1— H2O 4 2 S + O2 SO2 3
可燃成分燃烧反应
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
CmHn + ( m + n )O2 mCO2 + n —H2O 4 2

煤气燃烧理论及合理使用

煤气燃烧理论及合理使用1、煤气的燃烧反应太钢除了极少量焦炉煤气作为还原性介质在可控气氛退火炉中作为还原剂使用外，到目前为止把煤气作为燃料使用，外单位还有从焦炉煤气中用变压吸附法提取氢气，从高炉煤气中提取一氧化碳来合成尿素等化工用途，其经济效益比太钢当作燃料要高得多。

煤气燃烧是煤气中各个组分气体剧烈的氧化反应，同时都放出大量热能。

如下所述：2CO+O2=2CO2大分子的燃烧，不是一次完成的，而是有阶段的，存在一些中间产物，逐次分解，分布燃烧，而小分子的燃烧就会快一些。

气体燃料的正常燃烧，必须同时具备以下三个条件，缺乏其中任何一个条件都会熄火。

（1）有可燃物质即有煤气的连续供应。

（2）充分第供应助燃的空气或氧气。

（3）达到煤气的燃点温度以上。

焦炉煤气的燃点是530℃，高炉煤气的燃点是700℃，发生炉煤气的燃点是550℃，转炉煤气的燃点是520℃。

燃点是煤气稳定持续燃烧的最低温度，如发生闪火时的闪点不一样，燃点比闪点温度高，煤气成分波动时燃点也有波动。

2、煤气的发热值单位体积的煤气，完全燃烧时产生的热量叫做煤气的发热值，这是煤气作为燃料使用的最重要的性能指标，反映了煤气供热能力的大小和燃烧温度的高低。

含氢燃料燃烧时，生成的水如果以液态存在则水蒸汽放出了气化潜热，测出煤气发热值较高，叫煤气高位发热值，也叫总发热值，如果燃烧后的废气温度高，在水蒸汽冷凝温度以上，水蒸汽仍以气态存在，水蒸汽的气化潜热不能放出，则测出了煤气发热值较低，叫煤气的低位发热值，也叫真发热值。

通常在工业条件下的煤气发热值都是低位发热值，用Hj表示。

煤气发热值可以用化学实验方法测定，也可以根据气体组成的成分用公式计算。

3、燃烧需要的空气量在本章第一节已经说明气体燃烧的三个必要条件，有一条是充分供应助燃空气或氧气，单位体积（1Nm3 ）煤气完全燃烧时所需要的最低空气量叫理论空气量，这时空气中的氧气完全燃烧化合，没有剩余，但在在实际燃烧时，仅用理论空气量达到完全燃烧几乎是不可能的。

焦炉燃烧计算

焦炉燃烧计算煤在焦炉中的干馏过程是靠干馏过程产生的焦炉煤气燃烧加热得以连续进行，所以从焦炉煤气的组成可以计算需要的理论氧量，还可以计算煤气的热值，这对于焦炉调节有着重要的意义，下面就焦炉煤气的燃烧进行简单的计算。

1、空气量的计算：1立方米干煤气（标况）燃烧所需理论氧量0理按照下式计算0理=0.01【0.5（ H2+CO +2CH+3C2H4+7.5C6H k-O2】 Nrr/Nm3煤气。

式中 H2、C0、CH4、C2H4 等分别为煤气中该成分的体积百分比。

L 理=100/21 O 理，NriVNm3煤气实际干空气量 L 实（干）=过剩系数L理，N^Nm3煤气实际湿空气量为：L 实（湿）= L 实（干）{1+（ H2O 空}，NriVNm3干空气。

2、废气量和废气组成的计算完全燃烧时，废气中仅含有 CO2、H2O、 N2 和过剩空气中带入的氧，故废气中各种成分的体积为：V CO2=0.01[CO2+ CO+ CH+2 C2H4+6CH] Nm3/Nm3煤气V H2O=0.01[H 2+2（CH4+CH）+3 GH6+（H2O）煤+ L实（干）（H2O）空]Nr r/Nm"煤气V 氮=0.012+0.79 L 实（干），Nm'/Nm3煤气V O2=0.21 L 实（干）-O 理, Nm3/Nm3煤气式中（甩0）煤---每m煤气中所含水汽量，Nm/Nm3煤气故im煤气燃烧生成的废气量为：V= V C02 +V H20 +V 氮+V02 Nm3/Nm i 煤气例：计算空气需要量和废气生成量，计算以干煤气为准，并设过剩系数为a=1.25，饱和煤气的温度为20C,空气温度为20C,相对湿度0.6，计算结果如下：以100立方米干煤气为准：表一：某公司2014年度煤气组成平均值％（干）表二：废气组成及废气量:由计算，燃烧1m3上述的干焦炉煤气时，L实（干）=5.223Nrn i/Nm i煤气L 实（湿）=5.223 （1+0.6x0.0235 ） =5.297N 米3/N 米3, V=6.003Nm3/Nm3。

热风炉的热工计算

热风炉的热工计算1 燃烧计算煤气成分的确定：（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：V湿＝FV×(100－2H O)／100×100％（1）若已知干煤气含水的重量(g/m3)则用下式换算：V湿＝FV×100／（100＋2gH O）×100％（2）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）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33煤气低发热量DWQ的计算:DW Q ＝CO +2H +4CH +24C H +……+2H S KJ ／3m＝× +×+× ＝ KJ ／3m（3）焦炉煤气的加入量计算：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℃+80℃＝1480℃ 所要求的最低发热值：据经验公式：理T ＝Q 低+770Q 低＝（理T -770）／＝4494 KJ ／3m 加入焦炉煤气量：（Q 焦大约为17000～18500 KJ ／3m ）Q 焦＝CO +2H +4CH +24C H=*7+*58+*25+* = KJ/m 3V=（Q 低－DW Q ）/（Q 焦低－DW Q ）=（4494－）/－≈％故煤气干成分加入量为 1－％＝％则混合煤气成分：V CO2 ＝％×％＋％×％＝％ V CO ＝25％×％＋7％×％＝％ V H2 ＝％×％＋58％×％＝％ V CH4＝％×％＋25％×％＝％ V N2＝55％×％＋3％×％＝％ V CnHm ＝％×％＝％换算成混合湿煤气成分：V 湿CO2＝V FCO2×100／(100＋2gH O ×100％＝％ V 湿CO ＝V FCO ×100／(100＋2gH O ×100％＝％ V 湿H2＝V FH2×100／(100＋2gH O ×100％＝％ V 湿CH4＝V FCH4×100／(100＋2gH O ×100％＝％ V 湿N2＝V FN2×100／(100＋2gH O ×100％＝％ V 湿CnHm ＝V FCnHm ×100／(100＋2gH O ×100％＝％表5 混合煤气成分整理表（%）煤气低发热量的计算：DW Q ＝CO ＋2H ＋4CH ＋24C H ＋……＋2H S＝×＋×＋×＋× ＝ KJ ／3m（为简化计算起见，式中将m n C H 全部简化看成24C H —确定成分计算。

焦炉煤气燃烧计算

高炉煤气利用率计算公式

焦炉煤气发热量计算

第四章 燃烧反应计算