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％物质 CO 2 CO H 2 CH 4 N 2 共计 成分/％20231.50.555100（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煤气成分换算表种类CO 2CO H 2 CH 4 N 2 H 2O共计 干成分/％ 20 321.50.5 55100 湿成分/％ 19.1722.03 1.440.4855.7 4.18100（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可燃成分 CO H 2CH 4C 2H 4 C 2H 6 C 3H 6 C 4H 10 H 2S 热效应126.36107.85 358.81594.4643.55931.811227.74233.66煤气低发热量DW Q 的计算：3DW 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焦炉煤气成分表种类 2COCO2H4CHn m C H2N共计 成分/％36.558253.54100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 CT T ︒︒=-=理理所要求的最低发热量：3T =0.158Q +770Q (T 770)0.1584494KJ m=-=理低低理加入焦炉煤气量：33Q 1700018500KJ m ,Q =17500KJ m ≈低低焦到取00DW 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 000000C 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+0.124g )100=17.70V V 100(100+0.124g )100=20.62V V 100(100+0.124g )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 00000000FC 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。

表1-5则混合煤气成分整理表如下：种类CO 2 CO H 2 CH 4 C n H m N 2 H 2O共计 干成分/％ 18.47 21.52 6.59 2.75 0.31 50.41 100 湿成分/％ 17.70 20.626.322.640.2948.314.58100煤气低发热量的计算：3DW 242423Q 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 燃烧产物体积煤气 组成1003m 湿气体 积含量反应式需氧气体积3m生成物的体积∕3mO 2CO 2H 2ON 2合计2CO 17.7022CO CO →17.70 17.70CO20.62 221CO O CO 2+→10.3120.62 20.622H6.32 2221H O H O 2+→3.16 6.32 6.32 4CH 2.64 4222CH 2O CO 2H O +→+ 2.641.322.642.64 2N48.3122N N →48.3148.31 2H O 4.5822H O H O →4.58 4.58 24C H0.2924222C H 3O 2CO 2H O+→+0.870.58 0.581.16当a b 1.0=时，空气带入的16.98 63.88 63.88 当ab 1.10=时过剩空气带入的1.701.706.4 6.4 生成物总量（3m ） 1.70 40.22 14.12 118.59 174.63 生成物成分（％）0.9723.038.0967.91100（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：30L 16.98210.809m =÷=3）实际空气需要量n L 为：3n 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：3003Q =C t L C 1.302t 20L 0.809mQ 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：3Q =C t 1C 1.357t 30Q =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 =DWQ 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：2222t t t t t 2222=++CO H O O N Q CO H O O N ωωωω⨯⨯⨯+⨯产；KJ/m 3式中2222t t t tCO H O O Nωωωω、、、——分别为CO 2、H 2O 、O 2、N 2在压力为101a 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，表1-7 CO 2、H 2O 、O 2、N 2在1400℃ 和1600℃ 的焓（KJ/m 3)C ︒温度2COω2H Oω2Oω2Nω1400 3276.75 2540.25 2129.93 2012.36 16003815.862979.132463.972328.65据表的生成物成分，分别算出1400℃ 和1600℃的生成物热量t Q 产。

表1-8 在1400℃ 和1600℃的生成物热量C ︒温度2CO ω2H Oω2Oω2NωtQ 产1400 714.64 205.51 20.66 1316.59 2274.531600 828.79 221.01 23.90 1551.39 2525.09上述生成物的实际热量Q 产为2303.39 3KJ m 。

可以见其理论燃烧温度介于1400℃到1600℃之间，按内插法求得理论燃烧温度t 理为：=1400+.(2525.092274.53)200t -⨯理（230339-2274.53） =1400+58=1458C ︒1.2 简易计算已知：高炉的有效容积为39003m ，每立方米高溶剂应具有加热面积取803m （一般为80～903m ），4n =座。

（1）热风炉的全部加热面积为：3803900312000m ⨯=，设燃烧室及炉顶所占加热面积为：33120000.51560m ⨯=则每座热风炉蓄热室加热面积为：3(3120001560)477160m -=（2）选取热风炉蓄热室的外壳直径为10000mm,炉壳及炉墙的钢板和耐火材料的厚度如表1-9。

表1-9 炉墙耐火材料及炉壳厚度种类 钢板厚度 绝热砖厚 填料层 耐热砖层 尺寸（mm ）158080365蓄热室的内直径为：10000(156580365)28920m -+++⨯= （3）热风炉总断面积（23.14 6.92⨯）2462.45m ÷=一般燃烧室占热风炉总断面积的20％~25％，本例取25％，则燃烧室面积：262.450.2515.615m ⨯=，蓄热室面积为：262.4515.61546.85m -= （4）燃烧室选取圆形，按经验去其图中半圆部分的面积占燃烧室断面积的0058，计算出半圆的半径R(m)为：2`1R 15.610.582R 2.4mR 1.7mπ=⨯==取校核燃烧室的断面积为：22211F = 2.4+ 1.7+1.722.4-1.715.552m 22ππ⨯⨯⨯=燃（）即近似于215.615m（5）选用宝钢7孔格子砖，格子砖外形尺寸：221×256 mm 一个七孔砖的面积：（0.256-0.064）×0.221=0.0424322m 蓄热室一层格孔砖数：46.85÷0.042432=1104（块）单个格子砖断面孔数为12个，蓄热室断面上总格孔数：1104×12=13249（个）一米长格孔砖的加热面积：210.064=0.24m ⨯⨯ 则 格子砖的加热面积：2f=0.2413249=3180m ⨯ 格子砖高度：776103180=24.4m ÷ （6）高炉入炉风量的计算：q v =V U .Iq j /1440 (m 3/min)式中U V ，I.，j q ，V q 分别为高炉的有效容积，高炉冶炼强度，每吨干焦的 干风耗风量（一般为2604～27503m t ），高炉入炉风量。