高炉热风炉设计说明书

目录

第一章热风炉热工计算 (2)

1.1热风炉燃烧计算 (2)

1.2热风炉热平衡计算 (4)

1.3热风炉设计参数确定 (5)

第二章热风炉结构设计 (6)

2.1设计原则 (6)

2.2 工程设计内容及技术特点 (6)

2.2.1设计内容 (6)

2.2.2 技术特点 (6)

2.3结构性能参数确定 (7)

2.4蓄热室格子砖选择 (7)

2.5热风炉管道系统及烟囱 (8)

2.5.1顶燃式热风炉煤气主管包括： (8)

2.5.2顶燃式热风炉空气主管包括： (9)

2.5.3顶燃式热风炉烟气主管包括： (9)

2.5.4顶燃式热风炉冷风主管道包括： (9)

2.5.5顶燃式热风炉热风主管道包括： (10)

2.6 热风炉附属设备和设施 (10)

2.7热风炉基础设计 (11)

2.7.1 热风炉炉壳 (11)

2.7.2 热风炉区框架及平台(包括吊车梁) (11)

第三章热风炉用耐火材料的选择 (12)

3.1耐火材料的定义与性能 (12)

3.2热风炉耐火材料的选择 (12)

参考文献 (14)

第一章热风炉热工计算

1.1热风炉燃烧计算

燃烧计算采用发生炉煤气做热风炉燃料，并为完全燃烧。已知煤气化验成分见表1.1。表1.1 煤气成分表

热风炉前煤气预热后温度为300℃，空气预热温度为300℃，干法除尘。发生炉利用系数为2.3t/m3d，风量为3800m3/min，t热风=1100℃，t冷风=120℃，η热=90%。

热风炉工作制度为两烧一送制，一个工作周期T=2.25h，送风期Tf=0.75h，燃烧期Tr=1.4h，换炉时间ΔT=0.1h，出炉烟气温度tg2=350℃，环境温度te=25℃。

煤气低发热量计算

查表煤气中可燃成分的热效应已知。0.01m3气体燃料中可燃成分热效应如下：

CO:126.36KJ , H2:107.85KJ, CH4:358.81KJ, C2H4:594.4KJ。则煤气低发热量：

QDW=126.36×30.3＋107.85×12.7+258.81×1.7+594.4×0.4=6046.14 KJ

空气需要量和燃烧生成物量计算

(1)空气利用系数b空=La/Lo计算中取烧发生炉煤气b空=1.1。燃烧计算见表2.13。

(2)燃烧1m3发生炉煤气的理论Lo为Lo=25.9/21=1.23 m3。

(3)实际空气需要量La=1.1×1.23=1.353 m3。

(4)燃烧1m3发生炉煤气的实际生成物量V产=2.1416 m3。

(5)助燃空气显热Q空=C空×t空×La

=1.319×300×1.353

=535.38 KJ/ m3。

式中C空－助燃空气t空时的平均热容，t空－助燃空气温度。

(6)煤气显热：Q煤=C煤×t煤×1=1.350×300×1=405 KJ/ m3。

(7)生成物的热量Q产=(Q空＋Q煤＋QDW)/V产

=(535.38＋405＋6046.14)/2.1416

=3262.29 KJ/ m3。

表1.2煤气计算

4.理论燃烧温度计算

t理=(Q空＋Q煤＋QDW－Q分)/V产C产

Q分CO2＝12600×V`CO2×Vn×f分CO2×10-4

Q分H2O＝10800×V`H2O×Vn×f分H２O×10-4

Q分＝Q分CO2 ＋Q分H2O

t理－理论燃烧温度，C产燃烧产物在t理时的热量。由于C产取决于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：

猜理论燃烧温度在1900℃和2000℃之间,查表得C产(1900℃) =1.6807kJ/( m3. ℃) ,f分CO2(1900℃)＝3.6, f分H２O(1900℃)＝1.4；C产(2000℃) = 1.6906kJ/( m3. ℃), f分CO2(22000℃000℃) ＝6,f分H２O(2000℃)＝2;

则取C产=1.6817 kJ/( m3. ℃), f分CO2＝4.0, f分H２O＝1.5,再代入上式,则有

Q分＝12600×V`CO2×Vn×f分CO2×10-4＋10800×V`H2O×Vn×f分H２O×10-4

＝122600×16.4×2.1416×4×10-4＋10800×9.85×2.1416×1.5×10-4

＝121.5

t理=(Q空＋Q煤＋QDW－Q分)/V产C产=(535.38+405+6046.14－121.5)/(2.1416×1.6817)

=1906 ℃。

热风炉实际燃烧煤气量和助燃空气量计算

η热=V风×(t热c热－t冷c冷)/[V煤×(Q空＋Q煤＋QDW)]

0.9=3800×45×(1100×1.424－120×1.306)/[ V煤×1.4×(535.38＋405＋6046.14)]

则V煤=27383.26 m3/h取27383m3/h。

V空=V煤×La=27383×1.353=37049.2 m3/h。

1.2热风炉热平衡计算

1.热平衡基础参数确定

(1)周期时间和介质流量确定

Tr =1.4h,ΔT=0.1h, Tf=0.75h=45min。

烟气流量Vm=53603 m3/h。冷风流量Vf=3800 m3/min。

(2)热风炉漏风率Lf，取3%。

2.热平衡计算

(1)热量收入项目

①燃料化学热量：Q1=VmTr QDW=27383×1.4×6046.14=231795999.7KJ/周期。

②燃料化学热量：Q2= VmTr(cmtm－Cme-te)

=27383×1.4×(300×1.35－25×1.332)

=14249565.54 KJ/周期。

③助燃空气物理热量：Q3= VmTrLas(CKtK－Ckete)

=27383×1.4×1.53×(300×1.319－25×1.300)

=21303273KJ/周期。

④冷风带入的热量：Q4=VfβTf(1-Lf)×(cf1tf1-cfete)

=3800×0.86×45×(1-0.03)×(1.31×120-1.30×25)

=17788230.54KJ/周期。

⑤热收入总热：ΣQ=Q1＋Q2＋Q3＋Q4

=231.80＋14.25＋21.30＋17.79=285.14GJ/周期。

(2)热量支出项目

①热风带出的热量：Q1′= VfβTf(1－Lf)×(cf2tf2－cfete)

=3800×0.86×45×(1－0.03)×(1.424×1100－1.30×25)

=218808074KJ/周期。

②烟气带走的热量：Q2′=VmTrVgb(cg2tg2－cgete)

=27383×1.4×2.28×1×(1.435×350－1.3933×25)

=40855344.54KJ/周期。

③化学不完全燃烧损失热量：Q3′=0 KJ/周期。

④煤气中机械水吸收的热量：

Q4′=0 KJ/周期。

⑤冷却水吸收的热量：Q5′=2198513 KJ/周期。

⑥冷风管道散热量：Q6′=K(Δtf×Ai) Tf=62.8×50.33×438.1×0.75