热风炉课程设计

1 热风炉的热工计算

1.1 燃烧计算

煤气成分的确定如表1-1。

表1-1 已知煤气的干成分％

（1） 干煤气成分换算成湿煤气成分

若已知煤气的含水的体积百分数，用下式计算： V 湿=V F ×(100-H 2O)/100×100％ （1-1） 若已知干煤气含水的重量，则用下式计算：

V 湿=V F ×100/(100+0.124g H2O ) ×100％ （1-2） 以上两个公式中：

V 湿—湿煤气中各组分的体积百分含量，％ F V —干煤气中各组分的体积含量，％

2H O —湿煤气中含水体积, ％

2H O g —干煤气中含水的重量，3g m （忽略机械水的含量）

查“空气及煤气的饱和水蒸气含量（气压101325a P ）表”知30℃是煤气的饱和水含量为35.103g m ，代入上面的（1-2）式计算得表1-2。

表1-2煤气成分换算表

（2）煤气低发热量的计算：

设其中含可燃物成分的热效应如表1-3。

表1-3 可然成分热效应KJ

煤气低发热量DW Q 的计算：

3

DW 24242Q 126.36CO 107.85H 351.81CH 594.4C H 233.66H SKJ m =++++

+

126.3622.03107.85 1.44358.810.48=⨯+⨯+⨯

3

=3111.244KJ m

（3）焦炉煤气的加入量计算如表1-4。

表1-4焦炉煤气成分表

理论燃烧温度的计算：

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T =T +200+80=1480理风℃ ,

2001280C C

T T ︒︒=-=理

理

所要求的最低发热量：

3

T =0.158Q +770

Q (T 770)4494KJ m

=-=理低低理

加入焦炉煤气量：

33Q 1700018500KJ m ,Q =17500KJ m ≈低低焦到取

00

DW QW V (Q Q )(Q Q )9=--≈低焦低

则煤气干成分加入量为：1-9﹪=91﹪ 则在混合成分中：

2242n m 0000000000CO 0000000000CO 0000000000H 0000000000CH 0000000000N 000000

C H V 209193=18.47V 23919 6.521.52V 1.591958 6.59V 0.591925 2.75V 55919450.41V 9 3.50.31=⨯+⨯=⨯+⨯==⨯+⨯==⨯+⨯==⨯+⨯==⨯=

换算成混合湿煤气成分：

2222224242220000FCO H O CO 0000FCO H O CO 0000FH H O 0000FCH H O CH FN H O N V V 100)100=17.70V V 100(100+0.124g )100=20.62V V 100)100=6.32V V 100(100+0.124g )100=2.64V V 100(100+0.124g )1=⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯2湿湿湿H 湿湿n m 2n m 00000000

FC H H O C H 00=48.31V V 100(100+0.124g )100=0.29=⨯⨯湿

混合煤气成分如表1-5。

煤气低发热量的计算：

3

DW 242423

Q 126.36CO 107.85H 351.81CH 594.4C H 233.66H SKJ m 126.3620.62107.85 6.32358.81 2.64594.40.29=4406.79KJ m =+++++=⨯+⨯+⨯+⨯

(4) 空气需要量和燃烧生成物的计算：

1）空气利用系数a 0b =L L 空,燃烧混合煤气b 1.1 1.15空为到，计算中取1.10

计算如表1-6。

表1-6 燃烧产物体积

（为了简化计算，式中将n m C H 全部简化成24C H 来计算） 2)燃烧13m 高炉煤气的理论空气量0L 为：

3

0L 16.98210.809m

=÷=

3）实际空气需要量n L 为：

3

n L 1.100.8090.890m =⨯=

4）燃烧13m 高炉煤气的实际生成物量V 产为： 3V =1.94m 产 5）助燃空气显热Q 为：

3

003

Q =C t L C 1.302t 20L 0.809m

Q 1.302200.80921.07kg m ⨯⨯====⨯⨯=空空空空空空

式中C 空—助燃空气t 空时的平均热焓，3KJ (m .C)︒

t 空—助燃空气温度，℃ 6）煤气显热Q 煤为：

3

Q =C t 1C 1.357t 30

Q =1.357301=40.71kg m ⨯⨯==⨯⨯煤煤煤煤煤煤

式中C 煤—煤气t 煤的平均热容，3KJ (m .C)︒

t 煤—煤气温度，℃

7）生成物热量Q 产为：Q 产=（Q 空+Q 燃+Q DW ）/燃烧1m 3煤气的生成物体积

=（21.07+40.71+4406.79）/1.94 =2303.39KJ/m 3

（5）理论燃烧温度的计算：

取预热温度200℃ 则

++t =

DW

Q Q Q V C ⨯空煤理产产

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/m 3

由于C 产

的数据取决于

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t

Q 产

，用下式计算：

2222

t t t t t 2222=++CO H O O N Q CO H O O N ωωωω⨯⨯⨯+⨯产；KJ/m 3

式中

2

2

2

2

t t t t

CO H O O N

ωωωω、、、——分别为CO 2、H 2O 、O 2、N 2在压力为101

a kp ，温度

t 时的焓值，KJ/m 3，可从附录表中查得；

2222CO H O O N 、、、——分别为1 m 3生成物中该气体的含量，m 3。

先设理论燃烧温度为1400℃ 和1600℃ ，查表可得CO 2、H 2O 、O 2、N 2在该温

度的焓值，