热风炉的热工计算
1 燃烧计算
煤气成分的确定：
表1 已知煤气（干）成分（%） 种类 成分 CO2 18.4 CO 25 H2 1.4 CH4 0.2 N2 55 共计 100 （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＝V×(100－H2O)／100×100％ （1）
湿F若已知干煤气含水的重量(g/m3)则用下式换算：
V湿＝VF×100／（100＋0.124gH2O）×100％ （2）
以上两式中
V湿—— 湿煤气中各组分的体积含量，％
VF—— 干煤气中各组分的体积含量，％
H2O——湿煤气中含水体积，％
gH2O——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。
表2 煤气成分整理表（％） 种类 干成分 湿成分 CO2 18.4 17.63 CO 25 23.96 H2 1.4 1.34 CH4 0.2 0.19 N2 55 52.71 H2O 4.17 合计 100 100 （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
表3 0.01m3气体燃料中可燃成分的热效应 可燃成分 CO H2 107.85 CH4 358.81 C2H4 594.4 C2H6 643.55 C3H6 931.81 C4H10 1227.74 H2S 233.66 热效应／KJ 126.36 煤气低发热量QDW的计算:
3QDW＝126.36CO+107.85H2+358.81CH4+594.4C2H4+……+233.66H2S KJ／m
＝126.36×23.96 +107.85×1.34+358.81×0.19 ＝3240.2785 KJ／m
参照材料#
1
3
（3）焦炉煤气的加入量计算：
表4 焦炉煤气成分％
种类 成分 CO2 CO 7 H2 CH4 CmHn N2 共计 100 3.5 58 25 3.5 3 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 T理＝T理+200℃+80℃＝1480℃ 所要求的最低发热值：
据经验公式： T理 ＝0.158Q低+770
Q低＝（T理-770）／0.158＝4494 KJ／m3 加入焦炉煤气量：（Q焦大约为17000～18500 KJ／m3）
Q焦＝126.36CO+107.85H2+358.81CH4+594.4C2H4
=126.36*7+107.85*58+358.81*25+594.4*3.5 =18190.47 KJ/m3
V=（Q低－QDW）（/Q焦低－QDW）=（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：
VCO2 ＝18.4％×91.6％＋3.5％×8.4％＝17.1484％ VCO ＝25％×91.6％＋7％×8.4％＝23.488％ VH2 ＝1.4％×91.6％＋58％×8.4％＝6.1544％ VCH4＝0.2％×91.6％＋25％×8.4％＝2.2832％ VN2＝55％×91.6％＋3％×8.4％＝50.632％ VCnHm＝3.5％×8.4％＝0.294％ 换算成混合湿煤气成分：
V湿CO2＝VFCO2×100／(100＋0.124gH2O)×100％＝16.43％ V湿CO＝VFCO×100／(100＋0.124gH2O)×100％＝22.51％ V湿H2＝VFH2×100／(100＋0.124gH2O)×100％＝5.9％ V湿CH4＝VFCH4×100／(100＋0.124gH2O)×100％＝2.19％ V湿N2＝VFN2×100／(100＋0.124gH2O)×100％＝48.52％ V湿CnHm＝VFCnHm×100／(100＋0.124gH2O)×100％＝0.28％
表5 混合煤气成分整理表（%） 种类 参照材料#
CO2 CO H2 CH4 N2 CnHm H2O 共计 2
干成分 湿成分 17.1484 16.43 23.488 22.5 6.1544 5.9 2.2832 2.19 50.632 48.52 0.294 0.28 4.18 100 100 煤气低发热量的计算：
QDW＝126.36CO＋107.85H2＋358.81CH4＋594.4C2H4＋……＋233.66H2S
＝126.36×22.5＋107.85×5.9＋358.81×2.19＋594.4×0.28 ＝4431.6409 KJ／m3
（为简化计算起见，式中将CmHn全部简化看成C2H4—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＝La／Lo，燃烧混合煤气b空为1.1～1.5，计算中取1.10，计算见表6。
表6 燃烧产物体积 煤气 组成 100m3 湿气 体积含量（m3） 生成物的体积（m3） 反应式 需氧气 的体积 O2 CO2 16.43 22.5 H2O 5.9 N2 合计 CO2 16.43 22.5 5.9 CO2→CO2 11.25 2.95 16.43 22.5 5.9 CO H2 CO＋1/2O2→CO2 H2＋1/2O2→H2O CH4＋2O2→CO2＋CH4 2.19 2H2O 4.38 2.19 4.38 6.57 N2 48.52 4.18 N2→N2 4.18 48.52 48.52 4.18 H2O H2O→H2O C2H4＋3O2→2CO2C2H4 0.28 ＋2H2O 当b空＝1.0时，空气带入的 0.84 0.56 0.56 1.12 21.12 2.112 2.112 74.899 7.49 74.899 9.60 当b空＝1.1时，过剩空气带入的 参照材料# 3
生成物总量（m3） 生成物成分（％） 2.112 1.05 41.68 20.73 15.02 130.91 9.22 69 189.72 100 注：为简化计算起见，表中将CmHn全部简化看成—C2H4确定成分计算。 2) 燃烧1m3高炉煤气理论空气量Lo为：
Lo＝21.12／21＝1.006 m3
3）实际空气需要量Ln 为：
Ln＝1.10×1.006＝1.106 m3
4）燃烧1m3高炉煤气的实际生成物量V产为：
V产＝1.90 m3
5）助燃空气显热Q空为：
Q空＝C空×t空×Lo
＝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／（m3·℃）
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／（m3·℃）
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＋QDW）／燃烧1m3煤气的生成物体积 （6—4） ＝（26.196＋40.71＋4431.6409）／1.90 ＝2367.6558 KJ／m3 （5） 理论燃烧温度的计算：
t理＝（Q空＋Q煤＋QDW）／（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／（m3·℃） 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：
Qt产=WtCO2×VCO2+ WtH2O×VH2O+ WtO2 ×VO2+ WtN2×VN2 KJ/m3
参照材料#
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热风炉的热工计算(特选内容)
