课程设计热风炉设计计算Word格式.docx
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VH2O0=0.111×
0.80+0.0124×
8.00+0.0161×
4.83=0.27Nm3/Kg煤
H2O的分子量为18，则H2O蒸汽在标准状态下的密度为：
18×
1.293/29=0.80Kg/Nm3
当水蒸汽用质量表示时，水蒸汽量mH2O（Kg/Kg）为：
mH2O0=0.80VH2O0（1-8）
mH2O0=0.80×
0.27=0.22Kg水蒸汽/Kg煤
（3）.氮气VN20（Nm3/Kg）:
VN20=0.79V0+0.008Ny（1-9）
将Ny=0.32和V0=4.83代入上式，可得：
VN20=0.79×
4.83+0.008×
0.32=3.82Nm3/Kg煤
N2的分子量为28，则N2气体在标准状态下的密度为：
28×
1.293/29=1.248Kg/Nm3
当N2气体用质量表示时，N2气体mN2（Kg/Kg）为：
mN20=1.248VN20（1-10）
mN20=1.248×
3.82=4.77KgN2气体/Kg煤
（4）.煤燃烧的理论烟气量计算：
Vy0=VRO2+VH2O0+VN20（1-11）
将VRO2=0.99，VH2O0=0.27和VN20=3.82代入，可得：
Vy0=0.99+0.27+3.82=5.08Nm3/Kg煤
如用气体质量表示时，理论烟气量为：
my0=mRO2+mH2O0+mN20（1-12）
将mRO2=1.94，mH2O0=0.22和mN20=4.77代入，可得：
my0=1.94+0.22+4.77=6.93Kg烟气/Kg煤
（5）.理论烟气中的水蒸汽质量百分比和含湿量：
理论烟气中的水蒸汽质量百分比可用下式计算：
Φy,水0=mH2O0/my0（1-13）
将my0=6.93和mH2O0=0.22代入，可得：
Φy,水0=0.22/6.93=3.2%
理论烟气中的含湿量可用下式计算：
dy0=mH2O0/（my0－mH2O0）（1-14）
dy0=0.22/（6.93-0.22）=0.033Kg水/Kg干烟气
（6）.理论烟气中的含氧量为零。
（7）.理论烟气在标准状态下的密度：
理论烟气在标准状态下的密度可用下式计算：
γy0=my0/Vy0（1-15）
将my0=6.93和Vy0=5.08代入，可得：
γy0=6.93/5.08=1.364Kg烟气/Nm3
4.标准状态下完全燃烧，有过剩空气时煤的燃烧产物：
二氧化物不随过剩系数α变化，其他均有变化。
（1）.水蒸汽VH2O（Nm3/Kg）:
VH2O=VH2O0+0.0161（α-1）V0（1-16）
将VH2O0=0.27，α=1.3和V0=4.83代入，可得：
VH2O=0.27+0.0161×
（1.3-1）×
4.83
=0.293Nm3/Kg煤
当水蒸汽用质量表示时，水蒸汽量mH2O（Kg/Kg）为：
mH2O=0.80×
0.293=0.23Kg水蒸汽/Kg煤
（2）.实际烟气量：
完全燃烧，有过剩空气时的烟气量称为实际烟气量Vy0（Nm3/Kg煤），
其计算式如下：
Vy=Vy0+1.0161（α-1）V0（1-17）
将Vy0=5.08，α=1.3和V0=4.83代入，可得：
Vy=5.08+1.0161×
4.83=6.38Nm3/Kg煤
当烟气用质量表示时，烟气量my（Kg/Kg）为：
my=my0+1.0161（α-1）m0（1-18）
my0=6.93，α=1.3和m0=6.25代入，可得：
my=6.93+1.0161×
6.25=8.84Kg烟气/Kg煤
（3）.实际烟气在标准状态下的密度：
γy=my/Vy（1-19）
将my=8.84和Vy=6.38代入，可得：
γy=8.84/6.38=1.386Kg烟气/Nm3
（4）.实际烟气中的水蒸汽质量百分比和含湿量：
实际烟气中的水蒸汽质量百分比可用下式计算：
Φy,水=mH2O/my（1-20）
将my=8.84和mH2O=0.23代入，可得：
Φy,水=0.23/8.84=2.6%
实际烟气中的含湿量可用下式计算：
dy=mH2O/（my-mH2O）（1-21）
dy=0.23/（8.84-0.23）=0.027Kg水/Kg干烟气
（5）.实际烟气中的含氧量：
实际烟气中的含氧量是由代入的，已知过剩空气量为：
Δmk=8.12-6.25=1.87Kg空气/Kg煤，还已知氧气与空气
的质量百分比为0.23，则氧气的绝对含量为：
MO2=0.23×
1.87=0.430Kg氧气/Kg煤
实际烟气中的含氧量由下式计算：
Φo=mO/my（1-22）
将mo=0.430和my=8.84代入，可得：
Φo=0.430/8.84=4.9%
体积百分比计算：
Φo，=Φo×
0.21/0.23=0.913Φo（1-23）
将Φo=4.9%代入，可得：
Φo，=4.9%×
0.913=4.4%
热风炉的燃烧计算汇综表
序号
项目
代号
单位
计算式
计算结果
1
理论空气量
V0
Nm3空气/Kg煤
（1-1）
m0
Kg空气/Kg煤
（1-2）
6.25
2
空气过剩系数
α
无量纲
给出
1.3
3
实际空气量
Vk
（1-3）
6.28
mk
8.12
4
过剩空气量
ΔVk
（1-4）
1.45
Δmk
1.87
5
理论燃烧的二氧化物
VRO2
Nm3气体/Kg煤
（1-5）
0.99
mRO2
Kg气体/Kg煤
（1-6）
1.94
6
理论燃烧的水蒸汽
V0H2O
Nm3水蒸汽/Kg煤
（1-7）
0.27
moH2O
Kg水蒸汽/Kg煤
（1-8）
0.22
7
理论燃烧的氮气
V0N2
Nm3氮气/Kg煤
（1-9）
3.82
m0N2
Kg烟气/Kg煤
（1-10）
4.77
8
理论燃烧的烟气量
V0y
（1-11）
5.08
m0y
（1-12）
6.93
9
理论燃烧的水蒸汽质量百分比
Φy,水0
%
（1-13）
3.2
10
理论燃烧的烟气含湿量
d0y
Kg水/Kg干烟气
（1-14）
0.033
11
理论燃烧的烟气密度
γy0
Nm3/Kg
（1-15）
1.364
12
实际燃烧的水蒸汽
VH2O
（1-16）
0.293
mH2O
0.23
13
实际燃烧的烟气量
Vy
（1-17）
6.38
my
（1-18）
8.84
14
实际燃烧的烟气密度
（1-19）
1.386
15
实际燃烧的水蒸汽质量百分比
Φy,水
（1-20）
2.6
16
实际燃烧的烟气含湿量
dy
（1-21）
0.027
17
实际燃烧的氧气质量百分比
Φyo
（1-22）
4.9
18
实际燃烧的氧气体积百分比
Φo，
（1-23）
4.4
二、干燥热风含湿量和含氧量计算
干燥热风是由直燃热风炉的烟气和环境空气混合而得到。
1.计算所需的各项参数：
由给出的已知参数和计算得到的各项参数如下：
烟气温度：
ty1=900℃,烟气含湿量：
dy=0.027Kg水/Kg干烟气，烟气
中水蒸汽质量百分比：
Φy,水=2.6%，烟气中氧气质量百分比：
Φyo=4.9%;
环境空气温度：
tk1=6℃,环境空气含湿量：
d0=0.004Kg水/Kg干空气，
环境空气中水蒸汽质量百分比：
Φk,水=0.4%，环境空气中氧气质量百
分比：
Φko=23%;
间接干燥热风温度：
t3=450℃；
烟气降温后的温度：
ty3=450℃；
环境空气升温后的温度：
tk3=450℃，经间接换热后烟气温度降至260℃。
2.干空气比热：
0℃～100℃之间平均比热：
Ck1=0.24Kcal/Kg·
℃
0℃～260℃之间平均比热：
Ck2=0.243Kcal/Kg·
0℃～450℃之间平均比热：
Ck3=0.245Kcal/Kg·
3.干烟气比热：
0℃～260℃之间平均比热：
Cy2=0.244Kcal/Kg·
Cy3=0.250Kcal/Kg·
0℃～900℃之间平均比热：
Cy1=0.255Kcal/Kg·
4.水蒸汽比热：
0℃～100℃之间平均比热：
Cs3=0.450Kcal/Kg·
Cs2=0.456Kcal/Kg·
Cs2=0.465Kcal/Kg·
Cs1=0.504Kcal/Kg·
5.1Kg烟气（含水蒸汽）从900℃降到450℃放出的热量：
900℃,1Kg烟气的热焓：
iy1=（1-Φy,水）.ty1.Cy1+Φy,水.（595+ty1.Cs1）（2-1）
将Φy,水=0.026,ty1=900,Cy1=0.255和Cs1=0.504代入，可得：
iy1=（1-0.026）×
900×
0.255+0.026×
（595+900×
0.504）
=250.80Kcal/Kg
450℃,1Kg烟气的热焓：
iy2=（1-Φy,水）.ty2.Cy2+Φy,水.（595+ty2.Cs2）（2-2）
将Φy,水=0.026,ty2=450,Cy2=0.250和Cs3=0.465代入，可得：
iy2=（1-0.026）×
450×
0.250+0.026×
（595+450×
0.465）
=161.05Kcal/Kg
Δiy=iy1-iy2=250.80-161.05=89.75Kcal/Kg烟气
6.1Kg环境空气（含水蒸汽）从6℃升到450℃吸收的热量：
6℃,1Kg环境空气的热焓：
ik1=（1-Φk,水）.tk1.Ck1+Φk,水.（595+tk1.Cs3）（2-3）
将Φk,水=0.004,tk1=6,Ck1=0.24和Cs3=0.450代入，可得：
ik1=（1-0.004）×
6×
0.24+0.004×
（595+6×
0.450）
=3.83Kcal/Kg
450℃,1Kg环境空气的热焓：
ik2=（1-Φk,水）.tk2.Ck2+Φk,水.（595+tk2.Cs2）（2-4）
将Φk,水=0.004,tk2=450,Ck2=0.245和Cs2=0.465代入，可得：
ik2=（1-0.004）×
0.245+0.004×
0.456）
=113Kcal/Kg
Δik=ik3-ik1=113-3.83=109.2Kcal/Kg烟气
7.1Kg450℃干燥热风的热焓：
1Kg450℃干燥热风由Gy（Kg）的烟气和Gk=1-Gy（Kg）的环境空气混合得
到，由热量平衡可得到如下的计算式：
Gy×
Δiy=（1-Gy）×
Δik（2-5）
经整理，可得到下式：
Gy=Δik/（Δik+Δiy）（2-6）
将Δik=109.2和Δiy=161.05代入，可得：
Gy=109.2/（109.2+1161.05）=0.404Kg（烟气）
∴Gk=1-Gy=1-0.404=0.596Kg（环境空气）
1Kg450℃干燥热风的热焓可由下式计算：
i1=Gy.iy2+Gk.ik2（2-7）
将ik2=113,iy2=161.05,Gy=0.404和Gk=0.596代入，可得：
i1=0.404×
161.05+0.596×
113=132.4Kcal/Kg干燥热风
8.1Kg4500℃干燥热风的含湿量：
1Kg450℃干燥热风的含湿量可用下式计算：
d1，=（Gy.Φy,水+Gk.Φk,水）/[Gy.（1-Φy,水）+Gk.（1-Φk,水）]（2-8）
将Gy=0.404,Gk=0.596,Φy,水=0.026和Φk,水=0.004代入，可得：
d1，=（0.404×
0.026+0.596×
0.004）/[0.404×
（1-0.026）+0.596×
（1-0.004）]
=0.013Kg水/Kg干气体
d1=（0.24×
0.026+0.76×
0.004）/[0.24×
（1-0.026）+0.76×
=0.009
9.1Kg450℃干燥热风的含氧量：
1Kg450℃干燥热风含氧量的质量百分比可用下式计算：
φ1=（Gy.Φo+Gk.Φk0）/（Gy+Gk）（2-9）
将Gy=0.404,Gk=0.596,Φ0=0.049和Φk0=0.23代入，可得：
φ1=（0.404×
0.049+0.596×
0.23）/（0.404+0.596）
φ1=15.7%
1Kg450℃干燥热风的含氧量的体积百分比可用下式计算：
φ1，=15.7%×
0.21/0.23=14.3%（2-10）
干燥热工计算参数汇综表
参数名称
代号
单位
数据来源
参数值
物
料
参
数
干燥器进煤量
W原
t/h
设计值
200
进煤湿基含水率
ω1
测定
20
出煤湿基含水率
ω2
计算值
干燥器进煤的设计煤温
θ1
给出（与环境空气温度相同）
干燥器出煤的设计煤温
θ2
计算和查图得到
41
煤的绝干比热
Cs
Kcal/Kg·
查表
0.37
环
境
环境空气温度（年平均温度）
t0
环境空气含湿量（年平均值）
d0
Kg水/Kg干空气
查表和查图
0.004
年平均最低温度
t低
-16
干
燥
热
风
参
干燥热风温度
t1
260
干燥热风含湿量
d1，
Kg水/Kg干气体
计算得到
0.013
干燥热风含氧量
（体积百分比）
φ1
14.3
干燥排风温度
t2
设定：
θ2+20
（需验证）
70
热风
炉出
口烟
气参
热风炉出口烟气温度
ty1
实测
900
热风炉出口烟气含湿量
热风炉出口烟气含氧量
（质量百分比）
φ0
φ0，
三、物料衡算
1.脱水量计算：
用以下两式均可计算脱水量：
W水=W原×
（ω1-ω2）/（1-ω2）（3-1）
W水=W产×
（ω1-ω2）/（1-ω1）（3-2）
现已知干燥器进煤量，即已知W原，可采用（3-1）计算脱水量。
将W原=200，ω1=0.20，ω2=0.10代入，可得：
W水=200×
（0.2-0.10）/（1-0.10）=22.2t水/h=22.2×
103Kg水/h
2.干燥器出煤量计算：
干燥器出煤量就是产量，可用下式计算。
W产=W原-W水（3-3）
将W原=200，W水=22.2代入，可得：
W产=200-22.2=177.8t/h
四、热量衡算和干燥热风质量流量计算
蒸发水分所需的热量Q1:
Q1=W水.（595+0.45t2-C水.θ1）（4-1）
式中：
595---水在0℃时的汽化热，（Kcal/Kg）;
0.45---水蒸汽在0～100℃之间的平均比热，（Kcal/Kg·
℃）;
t2---干燥排风温度，（℃）；
C水---水在0～100℃之间的平均比热，（Kcal/Kg·
θ1---干燥器进煤的煤温，一般有θ1=t0。
将W水=22.2×
103，t2-=70，C水=1和θ1=6代入，可得：
Q1=22.2×
103×
（595+0.45×
70-1×
6）=1369×
104Kcal/h
2.产品升温所需的热量Q2:
Q2=W产.[Cs.（1-ω2）+C水.ω2].（θ2-θ1）（4-2）
式中：
θ2---干燥器出煤的煤温，（℃）
将W产=177.8×
103，Cs=0.37,ω2=0.10，C水=1，θ1=6和θ2-=41代
入，可得：
Q2=177.8×
[0.37×
（1-0.10）+1×
0.10]×
（41-6）
=270×
3．干燥器外围热损失Q3：
有保温的干燥器，外围的热损失一般用估算方法，用以
下计算式：
Q3=0.08×
（Q1+Q2）
=0.08×
（1369×
104+270×
104）
=131×
104Kcal/h（4-3）
4.干燥热风在干燥器内放出的热量总和：
干燥热风在干燥器内放出的热量总和用下式计算：
∑Q=Q1+Q2+Q3=1770×
104Kcal/h（4-4）
5.单位质量的干燥热风在干燥器内热焓减少量计算：
（1）.干燥器进口的干燥热风热焓计算:
i1=（0.24+0.45d1）.t1+595d1（4-5）
将d1=0.009和t1=260代入，可得：
i1=（0.24+0.45×
0.009）×
260+595×
0.009=68.81Kcal/Kg干空气
（2）.干燥热风在干燥器内放出热量后的热焓计算：
i，2=（0.24+0.45d1）.t2+595.d1（4-6）
将d1=0.009和t2=70代入，可得：
i，2=（0.24+0.45×
70+595×
0.009=22.44Kcal/Kg干空气
（3）.单位质量的干燥热风在干燥器内热焓减少量计算：
Δi=i1-i，2（4-7）
将i1=68.81和i，2=22.44代入，可得：
Δi=46.37Kcal/Kg干空气
1.干燥热风质量流量计算：
在没有漏风损失的条件下，干燥系统中干燥热风的质量流量是保持不变的；
而在不同部位，由于干燥热风的温度变化，可产生体积流量的变化。
所以干燥热风质量流量计算是非常重要的。
在没有漏风损失的条件下，干燥热风质量流量可用下式计算：
Gz=（Q1+Q2+Q3/Δi（4-8）
将Q1，Q2，Q3，和Δi的值代入上式，可得：
风机Gz=1770×
104/46.37=38.17×
104Kg/h
干燥器所需的总热量是以环境空气的热焓为基础值来比较的。
环境空气的热焓i0：
i0=（0.24+0.45d0）.t0+595d0（4-9）
将d0=0.004和t0=6代入，可得：
i0=（0.24+0.45×
0.004）×
6+595×
0.004=3.83Kcal/Kg干空气
干燥器所需的总热量Q总可用下式计算：
Q总=Gz×
（i1-i0）（4-10）
将Gz=38.17×
104，i1=68.81和i0=3.83代入，可得：
Q总=38.17×
104×
（68.81-3.83）=2480×
五、热风炉供热量和耗煤量计算
1.设计工况下的直燃式热风炉供热量和耗煤量计算：
（1）.设计工况下的直燃式热风炉供热量就是干燥器所需的总热量Q总，即Q热=Q总=2480×
104Kcal/h（5-1）
（2）.设计工况下的直燃式热风炉耗煤量:
设：
直燃式热风炉的热效率为0.9，则耗煤量为：
M=Q热/（0.9×
5000）（5-2）
=2480×
104/（0.9×
5000）
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