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热风炉的有关计算5.1.1 计算的原始数据高风量 1381686008.2302'=⨯=f V 标米3/小时 热风出口处的平均温度 ,1100R f t =℃ 冷风入口温度 ,30L f t =℃ 规定的拱顶烟气温度14001=y t ℃ 平均废气出口温度 2502=y t ℃ 净煤气温度 35=m t ℃ 助燃空气温度 20=k t ℃ 热风炉座数 3=n 座热风炉工作制度“二烧一送”，其中送风周期1=f τ小时，燃烧周期时间9.1=r τ小时，换炉时间1.0=∆τ小时，总的周期时间3=∆++=ττττr f z 小时。
高炉煤气成分（干）%：C O 2C OH 2 C H 4N 2共计 21.07 20.45 1.290.6356.57 100.005.1.2 燃烧计算（1）煤气成分换算净煤气在35℃时饱和水含量为47.45克/标米3，1标米3干煤气的总含水量为 45.6700.2045.47=+克/标米3。
换算水蒸气的体积百分含量： %74.745.6760.80345.6710060.803100222=+⨯=+=OH O H W W O H则湿煤气成分的换算系数 923.010074.71001001002=-=-=O H m湿煤气成分的体积含量（%）：2CO 37.18923.09.19=⨯CO 89.23923.08.25=⨯ 2H 369.0923.04.0=⨯ 4CH 554.0923.06.0=⨯ O H 2 74.7 2N 09.49923.019.53=⨯ 总和 00.100 （2）煤气发热值计算S H H C CH H CO Q HP242423.551428.857.252.30++++= 千卡/标米3 式中 S H H C CH H CO 24242,,,,——煤气中各成分的体积含量，%。
49.778554.08.85369.07.2589.232.30=⨯+⨯+⨯=PHQ 千卡/标米3 （3）燃烧1标米3煤气的空气需要量215.1325.05.02242420SH O H C CH CO H L +-+++=标米3/标米3煤气则 63.021554.00.289.235.0369.05.00=⨯+⨯+⨯=L 标米3/标米3煤气计算实际空气需要量，设过剩空气系数20.1=α，则 756.063.020.10=⨯=⋅=L L α 标米3/标米3煤气 （4）燃烧1标米3煤气生成的烟气量百分组成 助燃空气中带入的水忽略不计，按下式计算： 22222,SO O N O H CO m y V V V V V V ++++= 标米3/标米3煤气 )22(01.0'22224242L O H O H S H H H C CH V O H ⋅+++++= )2(01.042422H C CH CO CO V CO +++= )79(01.022L N V N += L V O )1(21.02-=α S H V SO 201.02=式中 S H O CH CO CO 2242,,,,等——湿煤气中各成分的体积含量，%； '2O H ——助燃空气中水的体积含量，%。
设计题目：热风炉设计计算一、热风炉的燃烧计算燃烧计算采用《热能工程设计手册》（汤蕙芬，范季贤主编，机械工业出版社，1999.3）P.60上所提供的计算方法来计算。
选用燃煤的应用及成分为：C y:52.69 H y:0.80 O y:2.36 N y:0.32 S y:0.47A y:35.36 M y:8.001.煤燃烧的理论空气量计算：标态下1Kg固体燃料完全燃烧所必须的理论空气量V0(Nm3/Kg):V0=0.0889(C y+0.375S y)+0.265(H y-0.126O y) (1-1)将C y=52.69，S y =0.47 H y=0.8和 O y=2.36代入上式（不需带%），可得：V0=0.0889（52.69+0.375×0.47）+0.265（0.8-0.126×2.36）=4.83Nm3空气/Kg煤当空气量用质量表示时，理论空气量m0(Kg空气/Kg煤)为：m0=1.293V0 (1-2)将V0=4.83 Nm3/Kg代入，可得：m0=1.293×4.83=6.25Kg空气/Kg煤2. 煤燃烧的实际空气量和过剩空气量计算：煤燃烧的实际空气量计算：V k=αV0=1.3×4.83=6.28Nm3空气/Kg煤 (1-3)m k=1.293×6.28=8.12 Kg空气/Kg煤煤燃烧的过剩空气量计算：ΔV k=6.28-4.83=1.45 Nm3空气/Kg (1-4)Δm k=8.12-6.25=1.87 Kg空气/Kg煤3. 标准状态下完全燃烧，无过剩空气时煤燃烧的烟气量计算：（1）.二氧化物V RO2(Nm3/Kg):二氧化物包括CO2和SO2:V RO2=1.866C y/100+0.7S y/100 (1-5)将C y=52.69和 S y=0.47代入上式，可得：V RO2=1.866×52.69/100+0.7×0.47/100=0.99Nm3/Kg煤CO2的分子量为44，空气的平均分子量为29，根据理想气体状态方程，CO2气体在标准状态下的密度为：44×1.293/29=1.962Kg/Nm3SO2的分子量为64，则SO2气体在标准状态下的密度为：64×1.293/29=2.854Kg/Nm3在本工况条件下，二氧化物是以CO2为主，二氧化物气体在标准状态下的密度可以CO2气体密度来计算，即γRO2=1.962Kg/Nm3。
5.1.1 计算的原始数据高风量 1381686008.2302'=⨯=f V 标米3/小时 热风出口处的平均温度 ,1100R f t =℃ 冷风入口温度 ,30L f t =℃ 规定的拱顶烟气温度14001=y t ℃ 平均废气出口温度 2502=y t ℃ 净煤气温度 35=m t ℃ 助燃空气温度 20=k t ℃ 热风炉座数 3=n 座热风炉工作制度“二烧一送”，其中送风周期1=f τ小时，燃烧周期时间9.1=r τ小时，换炉时间1.0=∆τ小时，总的周期时间3=∆++=ττττr f z 小时。
高炉煤气成分（干）%：5.1.2 燃烧计算（1）煤气成分换算净煤气在35℃时饱和水含量为47.45克/标米3，1标米3干煤气的总含水量为 45.6700.2045.47=+克/标米3。
换算水蒸气的体积百分含量： %74.745.6760.80345.6710060.803100222=+⨯=+=OH O H W W O H则湿煤气成分的换算系数 923.010074.71001001002=-=-=O H m湿煤气成分的体积含量（%）：2CO 37.18923.09.19=⨯ CO 89.23923.08.25=⨯ 2H 369.0923.04.0=⨯ 4CH 554.0923.06.0=⨯ O H 2 74.72N 09.49923.019.53=⨯ 总和 00.100 （2）煤气发热值计算S H H C CH H CO Q HP242423.551428.857.252.30++++= 千卡/标米3 式中 S H H C CH H CO 24242,,,,——煤气中各成分的体积含量，%。
49.778554.08.85369.07.2589.232.30=⨯+⨯+⨯=PHQ 千卡/标米3 （3）燃烧1标米3煤气的空气需要量215.1325.05.02242420SH O H C CH CO H L +-+++=标米3/标米3煤气则 63.021554.00.289.235.0369.05.00=⨯+⨯+⨯=L 标米3/标米3煤气计算实际空气需要量，设过剩空气系数20.1=α，则 756.063.020.10=⨯=⋅=L L α 标米3/标米3煤气 （4）燃烧1标米3煤气生成的烟气量百分组成 助燃空气中带入的水忽略不计，按下式计算： 22222,SO O N O H CO m y V V V V V V ++++= 标米3/标米3煤气 )22(01.0'22224242L O H O H S H H H C CH V O H ⋅+++++= )2(01.042422H C CH CO CO V CO +++= )79(01.022L N V N += L V O )1(21.02-=α S H V SO 201.02=式中 S H O CH CO CO 2242,,,,等——湿煤气中各成分的体积含量，%； '2O H ——助燃空气中水的体积含量，%。
热风炉烟气量计算
热风炉的烟气量计算涉及燃料燃烧产生的燃烧产物包括烟气中的主要成分CO2和H2O。
热风炉烟气量的计算可以有以下的
一般方法：
1.化学计算法：根据燃料的化学成分及燃烧时所需的量的化学
反应计算。
首先，计算出燃料的化学式，并通过燃料的分析或化学常数来确定其摩尔重量。
然后，计算出每个主要成分
（CO2和H2O）所需的氧气量，以及与此氧气量相对应的空
气量。
最后，根据燃料的燃烧热值和燃烧效率，计算出烟气量。
2.测量法：通过对热风炉烟气进行采样并进行分析，测量其成
分的含量，然后根据测量结果计算烟气量。
常用的烟气量测量方法包括烟气分析、烟囱效应法、悬浮试液法等。
具体的测量方法根据不同的热风炉和烟气特性而定。
需要注意的是，热风炉的烟气量计算还会受到许多其他因素的影响，如燃烧器的设计、燃料的含硫量、烟气温度和压力等。
因此，在实际应用中，最好根据具体情况结合以上方法进行计算和测量。
每小时供103×104m 3热风（700℃）直燃式热风炉热工计算书一、供热量计算h Q KJ/1029700700468.127370*********⨯=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+÷⨯=有效 直燃式热风炉热效率按90%计算Kcal/h107895KJ/h 1033000%90KJ/h 1029700%90Q 444⨯=⨯=÷⨯=÷=有效供热Q 燃烧二段式煤气发生炉净化煤气最大煤气耗量为：/h Nm 54446Kcal/h1450Kcal/h 107895V m 34=⨯= 二、助燃风供风量计算33/Nm Nm 31.1Lo =/h Nm 713245444631.1V 3K =⨯=助燃风机选型计算最大风量/h m 784561.1713241.1V Q 3K =⨯=⨯=风机选型 9-26，16D ，1台风机参数：P=5696PaQ=81496m 3/hN=220kw风机出口管径φ1120×6，两侧分管为φ820×5。
各烧嘴前供风支管管径为：m d K 36.042036001074592=÷⨯÷÷÷=π即供风量支管为DN350（φ377×5）。
三、调温风风量计算烟气量为h Nm Vy /1148815444611.23=⨯=调温风风量计算()hNm V V K K /158094468.1700114881202987.11500604.11148813=⨯⨯+=⨯+⨯⨯掺20℃冷风量为：h m /1696762732011580943=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯ 选择供风风量为：h m /1866431.11696763=⨯选择风机型号为4-72，20BP=2765PaQ=198250m 3/hn=710转/分N=220KW掺冷风总管：φ2020×8四、烧嘴前煤气支管m dm 31.042036001054446=÷⨯÷÷÷=π取dm 为φ325×6（DN300）。
热风炉的热效率
热风炉的热效率
热风炉的热效率是空气所获热量与燃料燃烧发热量的比值。
热效率=空气的流量×(空气出口温度×空气出口比热容-空气入口温度×空气入口比热容)/(烟气的流量×烟气温度×烟气比热容) 热风炉热效率是衡量热风炉运行经济性的主要指标，是燃料发热量与热损失之差。
热风炉有以下几项热量支出：加热空气需要的热量、排烟带走的热量、炉体散热、炉渣带走的热量、其它热支出。
热损失有化学不完全燃烧损失、机械不完全燃烧损失、排烟损失、灰渣热损失、炉体散热损失等。
值得注意的是炉体散热损失和排烟损失主要影响炉子的热效率。
（1）炉体散热
通常外壁平均温度不高于室温20℃左右。
冬季热量损失较大，一台35万大卡的热风炉，表面若加保温材料，每小时可节约2kg煤，这相当于在300℃烟气温度下建了一台相当规模的余热利用换热器，而且没有增加换热器带来的占地面积大、阻力损失和投资大等问题。
（2）排烟带走的热量
理论上讲热风炉的热效率可达100%。
换言之，排烟温度可降到0℃，但这样的热风炉换热面积无穷大，尤其在400℃以下的烟气温度，换热面积急剧增大，相应维修费用增大，阻力损失增大，综合效益急剧减小。
一般设计时排烟温度为200～250℃较为合适。
温度再低也容易出现低温零点腐蚀。
所以公分降低排烟温度和提高热效率是不合适的。
目录第一章热风炉热工计算 (1)1.1热风炉燃烧计算 (1)1.2热风炉热平衡计算 (6)1.3热风炉设计参数确定 (9)第二章热风炉结构设计 (10)2.1设计原则 (10)2.2 工程设计内容及技术特点 (11)2.2.1设计内容 (11)2.2.2 技术特点 (11)2.3结构性能参数确定 (12)2.4蓄热室格子砖选择 (13)2.5热风炉管道系统及烟囱 (15)2.5.1顶燃式热风炉煤气主管包括： (15)2.5.2顶燃式热风炉空气主管包括： (16)2.5.3顶燃式热风炉烟气主管包括： (16)2.5.4顶燃式热风炉冷风主管道包括： (17)2.5.5顶燃式热风炉热风主管道包括： (17)2.6 热风炉附属设备和设施 (18)2.7热风炉基础设计 (21)2.7.1 热风炉炉壳 (21)2.7.2 热风炉区框架及平台（包括吊车梁） (21)第三章热风炉用耐火材料的选择 (22)3.1耐火材料的定义与性能 (22)3.2热风炉耐火材料的选择 (22)参考文献 (25)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。
已知煤气化验成分见表1.1。
表1.1 煤气成分表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T f=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：Q DW=126.36×30.3＋107.85×12.7+258.81×1.7+594.4×0.4=6046.14 KJ空气需要量和燃烧生成物量计算(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。
吗 热风炉有关计算实例10-1 煤气成分如何换算？………………………………………………10-2 煤气低发热值如何计算？………………………………………… 10-3 实际空气需要量如何计算？………………………………………… 10-4 空气过剩系数如何计算？………………………………………… 10-5 混烧高热值煤气如何计算？………………………………………… 10-6 理论燃烧温度如何简易计算？……………………………………… 10-7 热风炉需要冷却水压力如何计算？………………………………… 10-8 热风炉热效率如何计算？…………………………………………… 10-9 高炉煤气发生量的理论计算与简易计算如何？……………………10-10 煤气标准状态下的重度如何计算?…………………………… 10-11 煤气流速如何计算？……………………………………………… 10-12 烟道废气的流速如何计算？……………………………………………… 10-13 炉顶煤气取样管如何计算？……………………………………………… 10-14 煤气管道盲板与垫圈如何计算？………………………………10-1 煤气成分如何换算？热风炉燃烧所用的高炉煤气常以干煤气成分表示，实际上是含有水分的。
因此计算时要先将干煤气成分换算成湿煤气成分。
已知煤气含水的体积百分数，应用下式换算。
1001002OH V V -⨯=干湿 (10-1)若已知每21m3干煤气在任意温度下的饱和水蒸汽量(g/m3)，可以用下式换算。
干干湿V g V OH ⨯+=2124.0100100(10-2) 式中：湿V ——湿煤气各组成的含量，%；干V ——干煤气各组成的含量，%；O H 2——湿煤气中含水量，%；干O H g 2——13m 干煤气所能吸收的饱和水蒸汽量，3/m g 。
计算实例：已知某热风炉使用高炉煤气，其干煤气成分如下：CO2 18.5%，CO 23.5%，H2 1.5%，N2 56.5%，并已知煤气含水5%，求湿煤气成分。
解：根据公式： 1001002OH V V -⨯=干湿 1005100-⨯=干V=0.95干V则：CO2 18.5×0.95=17.575%CO 23.5×0.95=22.325% H2 1.5×0.95=1.425% N2 56.5×0.95=53.675% H2O 5%合计100% 计算实例：某厂所在地年平均气温为20℃，该厂热风炉采用冷高炉煤气，其干成分为：CO 23.6%，H2 3.1%，CO2 17.4%，CH4 0.1%，O2 0.1%，N2 55.7%，试计算高炉煤气的湿成分。
解：根据公式：干干湿V g V OH⨯+=2124.0100100查表可知在20℃下13m 干煤气所能吸收的饱和水蒸汽量为193/m g所以干干湿V g V OH ⨯+=2124.0100100干V ⨯⨯+=19124.0100100=0.977干V则, CO2 17.4%×0.977=17.000%CO 23.6%×0.977=23.057%H2 3.1%×0.977=3.029% CH4 0.1%×0.977=0.098% O2 0.1%×0.977=0.098% N2 55.7%×0.977=54.419%10-2 煤气低发热值如何计算？煤气发热值有高发热值、低发热值两种，一般燃料燃烧计算采用低发热值。
每13m 煤气中含1%体积的各个可燃成分的热效应如下：煤气可燃成分 CO H2 CH4 C2H4 H2S 热效应，kJ 126.36 107.85 358.81 594.4 233.66计算实例：已知某热风炉使用的高炉煤气成分为：CO2 17.2%，CO 23.8%，H2 0.8%，CH4 0.1%，N2 53.1%，H2O 5.0%。
求该煤气的低发热值。
解：根据公式：+++=4281.35885.10736.126CH H CO Q 低 (10-3)则 1.081.3588.085.1078.2336.126⨯+⨯+⨯=低Q=3007.4+86.28+35.88=3129.563/m kJ10-3 实际空气需要量如何计算？为了保证煤气完全燃烧，实际空气需要量应比理论空气量略大些。
实际空气需要量和理论空气需要量之比叫做空气过剩系数。
空气过剩系数以下式表示：L L n n=(10-4)式中：n ——空气过剩系数；Ln ——实际空气需要量； Lo ——理论空气需要量。
计算实例1：某热风炉烧高炉煤气300003m /h ，每13m 高炉煤气理论助燃空气量为0.753m ，求过剩空气系数在1.05时，实际空气需要量。
解：由给定的已知条件可知：理论助燃空气量为Lo=30000×0.75=225003m /h 。
根据公式：0L L n n∴ Ln =n ·LO=1.05×22500=236253m /h答：实际空气需要量为236253m /h 。
计算实例2：已知某煤气的理论空气需要量为180m3/min ，如果空气过剩系数取1.2时，实际空气需要量为多少？解：180×1.2=216( m3/min) 答：实际空气需要量为216m3/min 。
计算实例3：理论空气需要量的计算：已知湿煤气成分为CO=25%、H 2=2%、C 2H 4=0.5%、CO 2=15%、N 2=56%、 H 2O=1%，求该煤气燃烧的理论空气需要量。
解：根据公式 )S H 211H C 3CH 2H 21CO 21(100762.4Lo 242422O -++++=(10-5)将数值代入公式，则：33m /m 69.0)5.022212521(100762.4Lo =×+×+×=答：1m 3煤气燃烧理论空气：量为0.69m 3/m 3。
10-4 空气过剩系数如何计算？ 1.求空气过剩系数的计算实例：某热风炉烧高炉煤气300003m /h ，每13m 高炉煤气理论助燃空气量为0.753m ，助燃风量指示为240003m /h 时，求空气过剩系数?解：理论空气需要量Lo=30000×0.75=22500m3/h实际空气需要量Ln=24000m3/h所以，0L L n n == 24000 /22500 =1.067答：空气过剩系数为1.067。
2.根据废气成分计算空气过剩系数实例：计算实例之一已知某热风炉正常燃烧时，其烟道废气分析如下：CO2 24%，CO 0%，O2 1%，求过剩空气系数?解：根据公式：()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=222100792121O RO O n (10-6)式中：n ——过剩空气系数； O2——废气中氧含量，%；RO2——CO2+SO2体积百分含量，%所以()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=1241001792121n=1.053答：过剩空气系数为1.053。
计算实例之二某热风炉只烧高炉煤气，烟气化验为CO2 24%，O2 2%，CO 0%，问该燃烧是否合理。
解：根据公式()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=222100792121O RO O n()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=2241002792121=1.135只烧单一高炉煤气时n=1.05～1.10为宜，故燃烧不太合理过剩空气系数偏大。
10-5 混烧高热值煤气如何计算？在实际生产中，往往要同时使用几种煤气，一般来说，使用部分高热值煤气来混合到发热值较低的煤气中去。
对于热风炉来说，常见的就是把发热值较高的焦炉煤气混合到发热值较低的高炉煤气中去。
根据要求的发热值求出高炉煤气和焦炉煤气的混合比。
设高炉煤气含量为x ，则焦炉煤气含量为(1-x)，则()焦低高低混低Q X XQ Q -+=1 经推导得出：()%1001⨯--=-=高低焦低高低混低Q Q Q Q X V (10-7)式中：X ——需要混入的高炉煤气量，%； V ——需要混入的焦炉煤气量，%；高低Q ——高炉煤气发热值，3/m kJ ；混低Q ——所要求达到的混合煤气发热值，3/m kJ ；焦低Q ——焦炉煤气发热值，3/m kJ 。
计算实例之一某热风炉烧混合煤气400003m /h ，高炉煤气的发热值为33503/m kJ ，焦炉煤气发热值为176003/m kJ ，求混合煤气发热值为460003/m kJ ，需加入多少焦炉煤气量?解：根据公式：%100⨯--=高低焦低高低混低QQ Q Q V=(4600-3350) /(17600-3350) ×100%=8.8%需焦炉煤气量为：40000×8.8%=35203m /h答：需加入焦炉煤气量35203m /h 。
计算实例之二某热风炉烧高炉煤气36480 3m /h ，高炉煤气的发热值为3350 3/m kJ ，焦炉煤气的发热值为17600 3/m kJ ，求混合煤气发热值为4600 3/m kJ 需加入多少焦炉煤气量。
解：根据公式%100⨯--=高低焦低高低混低QQ Q Q V=%10033501760033504600⨯--=8.8%又根据比例相等原则，设混入焦炉煤气量为XV XV =-136480 则 088.0088.0136480X=-∴912.0088.036480⨯=X=35203m /h答：需加入焦炉煤气3520 3m /h 计算实例之三某热风炉烧高炉煤气36480 3m /h ，焦炉煤气3500 3m /h 。
高炉煤气发热值为3350 3/m kJ ，焦炉煤气发热值为17600 3/m kJ 求该炉用混合煤气发热值。
解：根据公式%100⨯--=高低焦低高低混低QQ Q Q V其中：%1003500364803500⨯-=V=0.0875 将各数值代入上式，得33501760033500875.0--=混低Q解得 混低Q =4595 3/m kJ方法二：350036480176003500335036480+⨯+⨯=4596 3/m kJ答：混合煤气的发热值为4596 3/m kJ 。
10-6 理论燃烧温度如何简易计算？理论燃烧温度燃料燃烧时，热量的主要来源是燃料的化学热，即燃料的QDW ，若空气或煤气预热时，还包括这部分的物理热Qa 和Qg 。
当这些热量全部用来加热燃烧产物，没有其他热损失时，燃烧产物可以达到的温度应当是理论燃烧温度，但在高温下由于CO2和H2O 有一部分产生热分解，因此，理论燃烧温度比预想的要低一些，理论燃烧温计算公式为：T Q Q Q V C f DW g aP P=++ (10-7)式中：QDW —煤气的低发热值，kJ/m3；Qg —煤气的物理热，kJ/m3；Qa —空气的物理热，kJ/m3； Vp —燃烧产物体积量，m3； Cp —燃烧产物的热容，kJ/m3℃。
