燃料燃烧及热平衡计算参考L n 湿=（1+0.00124×18.9）×4.35=4.452 Nm 3/Nm 3 2、天然气燃烧产物生成量 （1）燃烧产物中单一成分生成量CO)H 2C CH (CO 0.01V 6242CO 2+++⨯=’(3.4)2O V 0.21(=⨯′0n-1)L(3.5) 22n N V (N 79L )0.01=+⨯′(3.6))L 0.124g H H 3C (2CH 0.01V n 干O H 2624O H 22+++⨯=(3.7)式中CO 、CH 4 、 C 2H 6 、 H 2 ——每100Nm 3湿气体燃料中各成分的体积含量。
则0.475)5222(100.01V 2CO =+⨯++⨯= Nm 3/Nm 34.4131)(1.050.21V 2O ⨯-⨯==0.046 Nm 3/Nm 3 01.0)35.47910(V 2N ⨯⨯+==3.54 Nm 3/Nm 34.35)18.90.124465322(20.01V O H 2⨯⨯++⨯+⨯⨯==1.152 Nm 3/Nm 3（2）燃烧产物总生成量实际燃烧产物量V n = V CO2+V O2+V N2+V H2O Nm 3/Nm 3(3.8)则V n =0.47+0.046+3.54+1.152=5.208 Nm 3/Nm 3 理论燃烧产物量V 0=V n -（n -1）L O(3.9)V 0=5.208-（1.05-1）×4.143=5.0 Nm 3/Nm 3(3) 燃料燃烧产物成分[2]%100V V CO nCO 22⨯=(3.10) %100V V O nO 22⨯=(3.11)%100V V N nN 22⨯=(3.12)100%V V O H nO H 22⨯=(3.13) 则9%%1005.2080.47CO 2=⨯=0.8%%1005.2080.046O 2=⨯=68%%1005.2083.54N 2=⨯=22.2%100%5.2081.152O H 2=⨯= 3.1.3 天然气燃烧产物密度的计算[3] 已知天然气燃烧产物的成分，则：ρ烟=10022.432O 28N O 18H 44CO 2222⨯+++，kg/Nm 3(3.14)式中：CO 2、H 2O 、N 2、O 2——每100Nm 3燃烧产物中各成分的体积含量ρ烟= 217.110022.40.832682822.218944=⨯⨯+⨯+⨯+⨯ Nm 3/Nm 33.1.4 天然气发热量计算 高发热量Q 高=39842CH 4+70351C 2H 6+12745H 2+12636CO （kJ/Nm 3（3.15）低发热量Q 低= 35902CH 4+64397C 2H 6+10786H 2+12636CO (kJ/ Nm 3)（3.16）式中：CH 4、C 2H 6、 H 2、CO ——分别为天然气中可燃气体的体积分数（%）。
则Q 高=39842×0.22+70351×0.05+12745×0.46+12636×0.05=18777kJ/Nm 3 Q 低=35902×0.22+64397×0.05+10786×0.46+12636×0.05=16710kJ/ Nm 3 3.1.5 天然气理论燃烧温度的计算n 1Q t V C =低理（3.17）式中：t 理——理论燃烧温度（℃）Q 低——低发热量(kcal/ Nm 3)，Q 低=16710kJ/ Nm 3 V n ——燃烧产物生成量（Nm 3/Nm 3）, V n =5.208Nm 3/Nm 3C 1——燃烧产物的平均比热[KJ/(Nm 3 •℃)]。
估计理论燃烧温度在1900℃左右，查表[3]取C 1=1.59 kJl/(Nm 3 •℃则201859.1208.516710t =⨯=理℃3.2 加热阶段的热平衡计算采用热平衡计算法, 热平衡方程式：Q 收1＝Q 支1（3.18）3.2.1 热收入项目天然气燃烧的化学热Q 烧Q 烧=BQ 低(3.19)式中:B 1——熔化室燃料的消耗量(Nm 3/h) [8] 3.2.2 热量支出项目 1、加热工件的有效热量是物料所吸收的热量Q 料，用下式计算【4】 【5】：Q 料=G （t 料-t 初）C 料(3.20)式中:G——物料的重量（kg/h ）,炉子加热能力为G=15×18×13=3510 kg/h.t 料——被加热物料的出炉温度（℃），查表得t料=160℃，t初——被加热物料的进炉温度（℃），为室温，则t初=20℃C料——物料的平均热容量,kJ/(kg •℃) 查表得C料=0.88 kJ /(kg •℃)则Q料=3510×（160 20）×0.88=432432 kJ/40min2、加热辅助工具的有效热Q辅（料筐的吸热）Q辅=G辅×（t辅－t初）(3.21) G——辅助工具的重量（kg/h ），G=200×15=300 0 kgC料——物料的平均热容量,kJ/(kg •℃) 查表得C料=0.88 kJ /(kg •℃)则Q辅=3000×(160-20)×0.448=188160 KJ/40min3、通过炉体的散热损失Q散1（1）炉墙平均面积炉墙面积包括外表面面积和内表面面积。
简化计算可得：F外墙=（7.385+3.544）×5.329×2=116.49 m2F内墙=(6.95+2.964)×4.759×2=94.37 m2F墙均=（F外墙+ F内墙）÷2=（116.49+94.37）÷2=105.43 m2(2)炉底平均面积炉底面积包括外底面面积和内底面面积。
简化计算可得：F底均=(6.95×2.964+7.385×3.544)÷2=23.39 m2(3)炉顶平均面积由于炉子是规则的长方形，故炉底和炉顶近似看做相等的面积，故F顶均=F底均=23.39 m2计算炉墙散热损失：根据经验，参照生产中应用的同类炉子，本炉子炉墙所用材料及厚度如下选用：外层为不锈钢钢板：s4=6mm，λ4=32.6W/(m•℃)钢板是外壳，厚度较薄，计算炉体散热损失时，最外层温度计算到炉衬材料的最外层，钢板不计算在内。
以下都是这样。
内层也采用不锈钢板：s 1=0.8mm ，λ1=32.6W /(m•℃)炉衬材料：第二层为硅酸铝耐火纤维，s 2=100mm, λ2=0.083W /(m•℃) 第三层硅钙板，s 3=75mm, λ3=0.056+0.11×10-3 tW /(m•℃)炉墙结构如下图：图3.1 时效炉炉墙结构图计算炉墙散热，根据下式：1n 1ni i 1i i t t Q s F +=-=λ∑散 (3.22)首先，炉内温度达到250℃才可以满足要求，因为炉膛内壁为不锈钢板，导热极好，可以计算可以忽略。
第二层耐火纤维内侧温度为t 2=250℃。
我们假定界面上的温度及炉壳温度，3t ′=135℃，4t ′=60℃，则耐火纤维的平均温度s2t 均=（250+135）/2=192.5℃,硅钙板的平均温度 s3t 均=（135+60）/2=97.5℃，则2λ=0.083 W /(m•℃)3λ=0.056×0.11×10-3 ×97.5=0.0667 W /(m•℃)当炉壳温度为60℃，室温t a =20℃时，查表得∑α=12.17 W/(m 2•℃) ①求热流23322a 295.4W/m12.1710.06670.0750.0830.120250α1λs λs t t q =++-=++-=∑②验算交界面上的温度3t 、4t083.01.04.95250t 2223⨯-=-=λs qt =135.06 ℃ ∆=%4.013506.135135t '33'3=-=-t t 〈5%，满足设计要求。
③计算炉壳温度t 17.270667.01.04.9506.135t t 33345=⨯-=-==λs qt ℃t 5=27.7℃〈60℃，满足满足炉壳表面平均温度≤60℃的要求。
④计算炉墙散热损失Q 墙散=q •F 墙均=95.4×105.43=10058W=36207 KJ/40min 计算炉底散热损失：根据经验，参照生产中应用的同类炉子，本炉子炉底和炉顶结构和炉墙类似，它们的热流密度平均综合起来计算。
通过查表得知炉顶炉底的综合传热系数为：=∑顶α13.93 W/(m 2.℃)， =∑底α9.83 W/(m 2.℃）Q 顶底=(∑顶α+∑底α)÷2=11.88 W/(m 2.℃） 则炉底和炉顶的散热量为Q 顶底= q 1×（F 底均+F 顶均)=107.5×（23.29+23.29)=5029 W =12069KJ/40min 通过炉体的散热量为Q 散= Q 顶底+Q 墙散=36207+12069=48276 KJ/40min 4、废烟气带走的热量Q 烟Q 烟=BV n t 烟c 烟(3.23)式中：V n ——实际燃烧产物量（N Nm 3/Nm 3），前面计算得V n =5.208 N Nm 3/Nm 3t 烟——出炉废烟气温度（℃）， t 烟=160℃c 烟——出炉烟气的平均比热容，查表得c 烟=1.42 kJ/(Nm 3•℃)则Q烟=B×5.208×160×1.42=1183B5、炉子的蓄热Q蓄炉体的蓄热可分为三部分，金属的蓄热Q金、耐火纤维毡的蓄热Q耐、和硅钙板、蓄热Q板。
查表可知：金属的比热容C金=0.49 KJ/(Kg.℃)耐火纤维毡的比热容C耐=0.835 KJ/(Kg.℃)硅钙板的比热容C板=0.75 KJ/(Kg.℃)Q=GC金(t均-t o）则Q金=435708 KJ/40min Q耐=110565 KJ/40min Q板=166725KJ/40minQ蓄=Q金+Q耐+Q板=435708+110565+166725=712998 KJ/40min6、燃料漏失引起的热损失Q漏Q漏=BKQ低(3.24)式中：K——燃料漏失的百分数，对于气体燃料，指经储气器和气管漏气，取K=1% 则Q漏=B×1%×16710=167.1B7、燃料不完全燃烧的热损失Q不在有焰燃烧炉中，废烟气中通常含有未燃烧的可燃气体，对于城市煤气，它的不完全燃烧的热损失用下式：Q不=BV n bQ低(3.25) 式中b为不完全燃烧气体的百分比，取2%。