热风炉课程设计讲解Word文件下载.docx
《热风炉课程设计讲解Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热风炉课程设计讲解Word文件下载.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
—湿煤气中含水体积,％
—干煤气中含水的重量，（忽略机械水的含量）
查“空气及煤气的饱和水蒸气含量（气压101325）表”知30℃是煤气的饱和水含量为35.10，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
H2O
干成分/％
32
湿成分/％
19.17
22.03
1.44
0.48
55.7
4.18
（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
C2H4
C2H6
C3H6
C4H10
H2S
热效应
126.36
107.85
358.81
594.4
643.55
931.81
1227.74
233.66
煤气低发热量的计算：
（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
3
6.5
58
25
3.5
4
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℃
所要求的最低发热量：
加入焦炉煤气量：
则煤气干成分加入量为：
1-9﹪=91﹪
则在混合成分中：
换算成混合湿煤气成分：
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：
CnHm
18.47
21.52
6.59
2.75
0.31
50.41
17.70
20.62
6.32
2.64
0.29
48.31
4.58
煤气低发热量的计算：
（4）空气需要量和燃烧生成物的计算：
1）空气利用系数,燃烧混合煤气，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
湿气体
积含量
反应式
需氧气
体积
生成物的体积∕
O2
合计
10.31
3.16
1.32
0.87
0.58
1.16
当时，空气带入的
16.98
63.88
当时过剩空气带入的
1.70
6.4
生成物总量（）
40.22
14.12
118.59
174.63
生成物成分（％）
0.97
23.03
8.09
67.91
（为了简化计算，式中将全部简化成来计算）
2）燃烧1高炉煤气的理论空气量为：
3）实际空气需要量为：
4）燃烧1高炉煤气的实际生成物量为：
5）助燃空气显热Q为：
式中—助燃空气时的平均热焓，
—助燃空气温度，℃
6）煤气显热为：
式中—煤气的平均热容，
—煤气温度，℃
7）生成物热量为：
Q产=（Q空+Q燃+QDW）/燃烧1m3煤气的生成物体积
=（21.07+40.71+4406.79）/1.94
=2303.39KJ/m3
（5）理论燃烧温度的计算：
取预热温度200℃则
式中——理论燃烧温度；
℃
——燃烧产物在时的平均热容；
KJ/m3
由于的数据取决于，须利用已知的用迭代法和内插法求得其过程如下：
燃烧生成物在某温度的，用下式计算：
；
式中——分别为CO2、H2O、O2、N2在压力为101，温度t时的焓值，KJ/m3，可从附录表中查得；
——分别为1m3生成物中该气体的含量，m3。
先设理论燃烧温度为1400℃和1600℃，查表可得CO2、H2O、O2、N2在该温度的焓值，
表1-7CO2、H2O、O2、N2在1400℃和1600℃的焓（KJ/m3）
1400
3276.75
2540.25
2129.93
2012.36
1600
3815.86
2979.13
2463.97
2328.65
据表的生成物成分，分别算出1400℃和1600℃的生成物热量。
表1-8在1400℃和1600℃的生成物热量
714.64
205.51
20.66
1316.59
2274.53
828.79
221.01
23.90
1551.39
2525.09
上述生成物的实际热量为2303.39。
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+58
=1458
1.2简易计算
已知：
高炉的有效容积为3900，每立方米高溶剂应具有加热面积取80（一般为80～90），座。
（1）热风炉的全部加热面积为：
，设燃烧室及炉顶所占加热面积为：
则每座热风炉蓄热室加热面积为：
（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
钢板厚度
绝热砖厚
填料层
耐热砖层
尺寸（mm）
15
80
365
蓄热室的内直径为：
（3）热风炉总断面积（）
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：
，蓄热室面积为：
（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，计算出半圆的半径R（m）为：
校核燃烧室的断面积为：
即近似于
（5）选用宝钢7孔格子砖，格子砖外形尺寸：
221×
256mm
一个七孔砖的面积：
（0.256-0.064）×
0.221=0.042432
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：
则格子砖的加热面积：
格子砖高度：
（6）高炉入炉风量的计算：
qv=VU.Iqj/1440（m3/min）
式中，，，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2604～2750），高炉入炉风量。
设计当中取则
（7）其他尺寸：
格子砖上缘到球顶砌砖的中心距离4200mm，拱顶的内径半径为4460mm，炉顶钢板厚20mm，炉底钢板厚25mm，截锥球面到拱顶的距离为6000mm，支柱及炉箅子高度为2900mm，水泥层80mm，炉顶砌砖高度为800mm。
全高=格子砖上缘到球顶砌的中心距离+拱顶的内径半径+炉顶钢板厚+炉底钢板厚+截锥球面到拱顶的距离+支柱及炉箅子高度+水泥层+炉顶砌砖高度
H=4200+4460+20+25+24400+6000+2900+80+8000=43.5m
核检：
它在4～6之间，是稳定的。
（附：
湘钢1号高炉热风炉H=40.988高径比5.25）
1.3砖量计算
（1）有以上条件可知：
七孔砖厚：
90mm24.4÷
0.09=271（层）
则总砖量为：
271×
1104=299307（块）
（2）蓄热室砖量计算：
蓄热室大墙高度=全高-内径半径-炉顶钢板后-炉顶砌砖厚度-膨胀缝-找水平泥层-炉底钢板厚度
大墙高度=43.5-4.46-0.8-0.02-0.025-0.08-6.5=31.62m
采用G-2、G-4相配合，砖厚C=80mm[12]
则总层数=31.62÷
0.008=396（层）
一层耐火砖用量：
楔形砖：
X=×
2a/（b-）=×
2×
345/（150-128）=99（块）
直形砖：
y=（d-X）/b=（×
8.92-0.125×
99）/0.15=104（块）
则总砖量：
（99+104）×
396=80388（块）
2热风炉本体结构设计
2.1热风炉结构的选择
外燃式热风炉是内燃式热风炉的进化和发展，它是燃烧室和蓄热室分别在两个圆柱形壳体内，两个室的顶部以一定方式连接起来。
根据一序列的参考材料我选择设计新日铁式外燃式热风炉。
新日铁是外燃式热风炉的特点：
蓄热室拱顶有锥形缩口，拱顶由两个半径相同的半球形顶和一个圆柱形管组成，连接管上设有膨胀补缩器。
为了使热风和混入的冷风混合均匀，在每一个热风炉燃烧室热风口处设有一个混风室，在混风室和燃烧室之间的连接管上亦设有通用型伸缩管，以吸收两者的不均匀膨胀和连接管的轴向膨胀。
我国目前使用的外燃式热风炉（地得式，马琴式，新日铁式）数量已达40多座，其中使用最多，应用效果最好的为新日铁式外燃式热风炉。
设计的过程中参考太钢4350高炉热风炉的设计，其中本设计的设计参数表2-1。
表2-1高炉设计参数：
项目
燃烧室炉
壳外径
mm
壳内径
拱顶温
度℃
格子砖
高度
送风风
量
类型
单位炉容
加热面积
m2/m3
燃料组成
每座热风
炉加热面
积m2
参数
10000
8900
1400
24400
8800
七孔高
效
62.45
高炉煤气
焦炉煤气
77160
图2-3新日铁式热风炉
由于整个热风炉重量很大又经常震动，且荷重将随高炉炉容的扩大和风温的提高而增加，故对炉基要求严格。
地基的耐压力不小于2.0～2.5kg/，为防止热风炉产生不均匀下沉而是管道变形或撕裂，将三座热风炉基础做成一个整体，高出地面200～400mm，以防水浸基础由或16Mn钢筋和325号水泥浇灌成钢筋混泥土结构。
土壤承载力不足时，需打桩加固。
生产实践表明，不均匀下沉未超过允许值时，可将热风炉基础又做成单体分离形式，如武钢、鞍钢两座大型高炉，克节省大量钢材。
2.2炉壳的设计
热风炉的炉壳由8～20mm厚的钢板焊成。
对一般部位可取：
δ=1.4D（mm）。
开孔多的部位
升级会员 