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

＝F

V ×(100－2H O )／100×100％ （1）

若已知干煤气含水的重量(g/m 3)则用下式换算：

V 湿＝F V ×100／（100＋0.1242gH O ）×100％ （2）

以上两式中

V 湿—— 湿煤气中各组分的体积含量，％

F V —— 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/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30℃ 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。

表2 煤气成分整理表（％）

（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DW Q 的计算:

DW Q ＝126.36CO +107.852H +358.814CH +594.424C H +……+233.662H S KJ ／3

m

＝126.36×23.96 +107.85×1.34+358.81×0.19 ＝3240.2785 KJ ／3

m

（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 ＝0.158Q 低+770

Q 低＝（理T -770）／0.158＝4494 KJ ／3m 加入焦炉煤气量：（Q 焦大约为17000～18500 KJ ／3m ）

Q 焦＝126.36CO +107.852H +358.814CH +594.424C H

=126.36*7+107.85*58+358.81*25+594.4*3.5 =18190.47 KJ/m 3

V=（Q 低－DW Q ）/（Q 焦低－DW Q ）=（4494－3240.2785）/(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：

V CO2 ＝18.4％×91.6％＋3.5％×8.4％＝17.1484％ V CO ＝25％×91.6％＋7％×8.4％＝23.488％ V H2 ＝1.4％×91.6％＋58％×8.4％＝6.1544％ V CH4＝0.2％×91.6％＋25％×8.4％＝2.2832％ V N2＝55％×91.6％＋3％×8.4％＝50.632％ V CnHm ＝3.5％×8.4％＝0.294％ 换算成混合湿煤气成分：

V 湿CO2＝V FCO2×100／(100＋0.1242gH O )×100％＝16.43％ V 湿CO ＝V FCO ×100／(100＋0.1242gH O )×100％＝22.51％ V 湿H2＝V FH2×100／(100＋0.1242gH O )×100％＝5.9％ V 湿CH4＝V FCH4×100／(100＋0.1242gH O )×100％＝2.19％ V 湿N2＝V FN2×100／(100＋0.1242gH O )×100％＝48.52％ V 湿CnHm ＝V FCnHm ×100／(100＋0.1242gH O )×100％＝0.28％

煤气低发热量的计算：

DW Q ＝126.36CO ＋107.852H ＋358.814CH ＋594.424C H ＋……＋233.662H S

＝126.36×22.5＋107.85×5.9＋358.81×2.19＋594.4×0.28 ＝4431.6409 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。） （4）空气需要量和燃烧生成物的计算

1）空气利用系数b 空＝a L ／o L ，燃烧混合煤气b 空为 1.1～1.5，计算中取1.10，计算见表6。

注：为简化计算起见，表中将m n C 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o L 为：

o L ＝21.12／21＝1.006 3m

3）实际空气需要量n L 为：

n L ＝1.10×1.006＝1.106 3m

4）燃烧13m 高炉煤气的实际生成物量V 产为：

V 产＝1.90 3m

5）助燃空气显热Q 空为：

Q 空＝C 空×t 空×o L

＝1.302×20×1.006 ＝26.196 KJ

式中C 空—助燃空气在t 空时的平均热容，KJ ／（3m ·℃）

t 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，KJ ／（3m ·℃）

t 煤—煤气温度，℃

Q 煤＝1.357×30×1 ＝40.71 KJ

7）生成物的热量Q 产为：

Q 产＝（Q 空＋Q 煤＋DW Q ）／燃烧13m 煤气的生成物体积 （6—4） ＝（26.196＋40.71＋4431.6409）／1.90 ＝2367.6558 KJ ／3m （5） 理论燃烧温度的计算：

t 理＝（Q

空

＋Q 煤＋DW Q ）／（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，KJ ／（3m ·℃） 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：

Q t 产=W t CO2×V CO2+ W t H2O ×V H2O + W t O2 ×V O2+ W t N2×V N2 KJ/m 3

式中：W t CO2、W t H2O 、W t O2、W t N2分别为气体2CO 、2H O 、2O 、2N ，在压力为101KPa ，温度为t ℃时的焓值，KJ ／3

m ，可从附录表中查得：V CO2、V H2O 、V O2、V N2分别为13

m 生成