课程设计---热风炉设计计算

设计题目：热风炉设计计算

一、热风炉的燃烧计算

燃烧计算采用《热能工程设计手册》（汤蕙芬，范季贤主编，机械工业出版社，1999.3）P.60上所提供的计算方法来计算。

选用燃煤的应用及成分为：C y:52.69 H y:0.80 O y:2.36 N y:0.32 S y:0.47

A y:35.36 M y:8.00

1.煤燃烧的理论空气量计算：

标态下1Kg固体燃料完全燃烧所必须的理论空气量V0(Nm3/Kg):

V0=0.0889(C y+0.375S y)+0.265(H y-0.126O y) (1-1)

将C y=52.69，S y =0.47 H y=0.8和 O y=2.36代入上式（不需带%），可得：

V0=0.0889（52.69+0.375×0.47）+0.265（0.8-0.126×2.36）

=4.83Nm3空气/Kg煤

当空气量用质量表示时，理论空气量m0(Kg空气/Kg煤)为：

m0=1.293V0 (1-2)

将V0=4.83 Nm3/Kg代入，可得：

m0=1.293×4.83=6.25Kg空气/Kg煤

2. 煤燃烧的实际空气量和过剩空气量计算：

煤燃烧的实际空气量计算：

V k=αV0=1.3×4.83=6.28Nm3空气/Kg煤 (1-3)

m k=1.293×6.28=8.12 Kg空气/Kg煤

煤燃烧的过剩空气量计算：

ΔV k=6.28-4.83=1.45 Nm3空气/Kg (1-4)

Δm k=8.12-6.25=1.87 Kg空气/Kg煤

3. 标准状态下完全燃烧，无过剩空气时煤燃烧的烟气量计算：（1）.二氧化物V RO2(Nm3/Kg):

二氧化物包括CO2和SO2:

V RO2=1.866C y/100+0.7S y/100 (1-5)

将C y=52.69和 S y=0.47代入上式，可得：

V RO2=1.866×52.69/100+0.7×0.47/100=0.99Nm3/Kg煤

CO2的分子量为44，空气的平均分子量为29，根据理想气体状态方程，CO2气体在标准状态下的密度为：

44×1.293/29=1.962Kg/Nm3

SO2的分子量为64，则SO2气体在标准状态下的密度为：

64×1.293/29=2.854Kg/Nm3

在本工况条件下，二氧化物是以CO2为主，二氧化物气体在标准状态下的密度可以CO2气体密度来计算，即γRO2=1.962Kg/Nm3。

当二氧化物气体用质量表示时，二氧化物气体量m RO2(Kg/Kg)为： m RO2=1.962 V RO2（1-6）

m RO2=1.962 ×0.99=1.94KgCO2气体/Kg煤

（2）.水蒸气V H2O0(Nm3/Kg):

V H2O0=0.111H y+0.0124W y+0.0161V0 (1-7)

将H y=0.80,M y=8.00和V0=4.83代入上式，可得： V H2O0=0.111×0.80+0.0124×8.00+0.0161×4.83=0.27Nm3/Kg

煤

H2O的分子量为18，则H2O蒸汽在标准状态下的密度为： 18×1.293/29=0.80Kg/Nm3

当水蒸汽用质量表示时，水蒸汽量m H2O(Kg/Kg)为：

m H2O0=0.80 V H2O0（1-8）

m H2O0=0.80 ×0.27=0.22Kg水蒸汽/Kg煤

（3).氮气V N20(Nm3/Kg):

V N20=0.79 V0+0.008N y (1-9)

将N y=0.32和V0=4.83代入上式，可得：

V N20=0.79 ×4.83+0.008×0.32=3.82 Nm3/Kg煤

N2的分子量为28，则N2气体在标准状态下的密度为： 28×1.293/29=1.248Kg/Nm3

当N2气体用质量表示时，N2气体m N2(Kg/Kg)为：

m N20=1.248 V N20（1-10）

m N20=1.248 ×3.82=4.77KgN2气体/Kg煤

（4）. 煤燃烧的理论烟气量计算：

V y0= V RO2+V H2O0+V N20 (1-11)

将V RO2=0.99，V H2O0=0.27和V N20=3.82代入，可得： V y0=0.99+0.27+3.82=5.08 Nm3/Kg煤

如用气体质量表示时，理论烟气量为：

m y0= m RO2+m H2O0+m N20 (1-12)

将m RO2=1.94，m H2O0=0.22和m N20=4.77代入，可得：

m y0=1.94+0.22+4.77=6.93 Kg烟气/Kg煤

（5）.理论烟气中的水蒸汽质量百分比和含湿量：

理论烟气中的水蒸汽质量百分比可用下式计算：

Φy,水0= m H2O0/ m y0 (1-13)

将m y0=6.93和m H2O0=0.22代入，可得：

Φy,水0=0.22/6.93=3.2%

理论烟气中的含湿量可用下式计算：

d y0= m H2O0/( m y0－ m H2O0) (1-14)

将m y0=6.93和m H2O0=0.22代入，可得：

d y0=0.22/(6.93-0.22)=0.033Kg水/Kg干烟气

（6）.理论烟气中的含氧量为零。

（7）. 理论烟气在标准状态下的密度：

理论烟气在标准状态下的密度可用下式计算：

γy0= m y0/ V y0 (1-15)

将m y0=6.93和V y0=5.08代入，可得：

γy0=6.93/5.08=1.364Kg烟气/Nm3

4.标准状态下完全燃烧，有过剩空气时煤的燃烧产物：

二氧化物不随过剩系数α变化，其他均有变化。

（1）.水蒸汽V H2O(Nm3/Kg):

V H2O=V H2O0+0.0161（α-1）V0（1-16）将V H2O0=0.27，α=1.3和V0=4.83代入，可得：

V H2O=0.27+0.0161×（1.3-1）×4.83