热风炉设计说明书

内蒙古科技大学课程设计说明书1目录第一章热风炉热工计算...................................21.1热风炉燃烧计算....................................21.2热风炉热平衡计算..................................71.3热风炉设计参数确定...............................11第二章热风炉结构设计..................................122.1设计原则.........................................122.2工程设计内容及技术特点...........................122.2.1设计内容.....................................122.2.2技术特点....................................132.3结构性能参数确定..................................132.4蓄热室格子砖选择..................................142.5热风炉管道系统及烟囱..............................162.5.1顶燃式热风炉煤气主管包括：...................162.5.2顶燃式热风炉空气主管包括：...................172.5.3顶燃式热风炉烟气主管包括：...................182.5.4顶燃式热风炉冷风主管道包括：.................182.5.5顶燃式热风炉热风主管道包括：.................192.6热风炉附属设备和设施.............................192.7热风炉基础设计...................................222.7.1热风炉炉壳..................................222.7.2热风炉区框架及平台（包括吊车梁）............23内蒙古科技大学课程设计说明书2第三章热风炉用耐火材料的选择...........................233.1耐火材料的定义与性能..............................233.2热风炉耐火材料的选择..............................23参考文献................................................26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。已知煤内蒙古科技大学课程设计说明书3气化验成分见表1.1。表1.1煤气成分表项目CH4C2H4H2OH2COCO2N2O2∑含量%1.70.44.212.730.32.348.20.2100.00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=6046.14KJ空气需要量和燃烧生成物量计算内蒙古科技大学课程设计说明书4(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=1.23m3。(3)实际空气需要量La=1.1×1.23=1.353m3。(4)燃烧1m3发生炉煤气的实际生成物量V产=2.1416m3。(5)助燃空气显热Q空=C空×t空×La=1.319×300×1.353=535.38KJ/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=405KJ/m3。(7)生成物的热量Q产=（Q空＋Q煤＋QDW）/V产=（535.38＋405＋6046.14）/2.1416=3262.29KJ/m3。表1.2煤气计算煤气组成100m3干煤气的百分含量反应式需要氧气的体生成物的体积/m3O2CO2H2ON2合计内蒙古科技大学课程设计说明书5积/m3H2O4.24.24.2CH41.7CH4＋2O2→CO2＋2H2O3.41.73.45.1C2H40.4C2H4＋3O2→2CO2＋2H2O1.20.80.81.6O20.2-0.20CO22.3CO2→CO22.32.3CO30.3CO＋1/2O2→CO215.1530.330.3H212.7H2＋1/2O2→H2O6.3512.712.7N248.2N2→N248.248.2当b=1.0时，空气带入的25.997.4397.43当b空=1.10时，过剩空气带入的2.592.599.7412.33生成物总量/m32.5935.121.1155.37152.03物成分/m%1.216.9.872.54100.0内蒙古科技大学课程设计说明书614504.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CO2×10-4Q分H2O＝10800×V`H2O×Vn×f分H２O×10-4Q分＝Q分CO2＋Q分H2Ot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=1.6817kJ/(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＝121.5t理=（Q空＋Q煤＋QDW－Q分）/V产C产=（535.38+405+6046.14－121.5）/（2.1416×1.6817）内蒙古科技大学课程设计说明书7=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=27383.26m3/h取27383m3/h。V空=V煤×La=27383×1.353=37049.2m3/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=53603m3/h。冷风流量Vf=3800m3/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=VmTrQDW=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)=14249565.54KJ/周期。③助燃空气物理热量：Q3=VmTrLas（CKtK－Ckete）内蒙古科技大学课程设计说明书8=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′=0KJ/周期。④煤气中机械水吸收的热量：Q4′=0KJ/周期。内蒙古科技大学课程设计说明书9⑤冷却水吸收的热量：Q5′=2198513KJ/周期。⑥冷风管道散热量：Q6′=K(Δtf×Ai)Tf=62.8×50.33×438.1×0.75=107243.25KJ/周期。⑦炉体表面散热：Q7′=ΣK(Δtf×Ai)T=431385KJ/周期。⑧热风管道散热量：Q8′=3029374KJ/周期。⑨热平衡差值：ΔQ=ΣQ-(Q1′＋Q2′＋…＋Q8′)=285.14－(218.81＋40.86＋0＋0＋2.2＋0.10＋0.43＋3.03)=19.71GJ/周期。1.列热平衡表1.3。表1.3热平衡表热收入热支出项目燃料化学热燃料物理热助燃空气物理热冷风带入热量/GJ231.8114.2521.3017.79%81.305.007.476.24项目热风带出的热烟气带走的热化学不完全燃烧损失热量/GJ218.8140.8600%76.7414.3300内蒙古科技大学课程设计说明书10的热量ΣQ285.14100.00煤气中机械水吸收的热量冷却水吸收热量冷风管道散热炉体表面散热热风管道散热热平衡差值ΣQ2.20.100.433.0319.71285.140770.040.151.066.91100.004.热效率计算（1）热风炉本体热效率：η1=[(Q1′－Q4＋Q6′＋Q8′)/(ΣQ－Q4)]×100%=[(218.81－17.79＋0.10＋3.03)/(285.14－17.79)]×100%=76.36%（2）热风炉系统热效率[(Q1′－Q4)/(ΣQ－Q4)]×100%=(218.81－17.79)/(285.14－17.79)×100%内蒙古科技大学课程设计说明书11=75.19%1.3热风炉设计参数确定由以上计算确定热风炉的主要设计参数如表1.4。表1.4热风炉设计参数项目参数发生炉容积/m3发生炉利用系数/t/m3发生炉入炉风量/m3/min冷风温度/℃设计风温/℃拱顶温度（最高）/℃废气温度/℃空气预热温度/℃煤气预热温度/℃送风制度燃料18002.3380012011001300350300300两烧一送制发生炉煤气内蒙古科技大学课程设计说明书12第二章热风炉结构设计2.1设计原则（1）本着技术先进成熟、完善和节能的原则；（2）热风炉工艺布置合理顺畅，充分考虑施工及生产过渡的可行性。（3）因地制宜，充分利用现有地形，最大限度的减少占地面积。（4）采用适用可靠的设备和材料，以确保稳定、安全生产的需要。2.2工程设计内容及技术特点2.2.1设计内容设计三座热风炉，三座热风炉送风时，可实现两烧一送制，（1）设计三座热风炉，包括炉壳、基础（