《工厂热工设备》第三讲 火焰炉热平衡及燃料消耗量

3火焰炉热平衡及燃料消耗量 31概述 热平衡的概念 热平衡的种类 热平衡测定与计算的目的 3热平衡项目及其计算 热收入项 燃料燃烧的化学热 Q1, kJ/t 燃料预热的物理热 Q2, kJ/t 空气预热的物理热 炉内物料的氧化放热 Q4, kJ/t 雾化用蒸汽带入的热量 Q5, kJ/t 入炉物料的物理热 Q6, kJ/t 成渣反应热 Q7, kJ/t

3.火焰炉热平衡及燃料消耗量 3.1 概述 热平衡的概念 热平衡的种类 热平衡测定与计算的目的 3.2 热平衡项目及其计算 热收入项： 燃料燃烧的化学热 Q1，kJ／t 燃料预热的物理热 Q2，kJ／t 空气预热的物理热 Q3，kJ／t 炉内物料的氧化放热 Q4，kJ／t 雾化用蒸汽带入的热量 Q5，kJ／t 入炉物料的物理热 Q6，kJ／t 成渣反应热 Q7，kJ／t

热支出项: 加热或熔炼物料的热量 Q′1,kJ/t 烟气带走的物理热 Q′2,kJ/t 冷却系统带走的热量 3, kJ/t 炉衬散热损失 Q′4,kJ/t 炉衬积热 Q′5,kJ/t 通过炉门、小孔开口辐射热损失 Q′6,kJ/t 通过炉门、逸气热损失 Q′7,kJ/t 化学不完全燃烧热损失 Q′8,kJ/t 机械不完全燃烧热损失 Q′9,kJ/t 炉渣、炉尘带走的热损失 Q′10,kJ/t 炉内台车、支架、链带、底盘等带出的热量Q′11,kJ/t 吸热反应所需要的热量 kJ/t 误差与其它热损失 Q′13,kJ/t

热支出项： 加热或熔炼物料的热量 Q′1 ，kJ／t 烟气带走的物理热 Q′2 ，kJ／t 冷却系统带走的热量 Q′3 ，kJ／t 炉衬散热损失 Q′4 ，kJ／t 炉衬积热 Q′5 ，kJ／t 通过炉门、小孔开口辐射热损失 Q′6 ，kJ／t 通过炉门、逸气热损失 Q′7 ，kJ／t 化学不完全燃烧热损失 Q′8 ，kJ／t 机械不完全燃烧热损失 Q′9 ，kJ／t 炉渣、炉尘带走的热损失 Q′1 0 ，kJ／t 炉内台车、支架、链带、底盘等带出的热量 Q′1 1 ，kJ／t 吸热反应所需要的热量 Q′1 2 ，kJ／t 误差与其它热损失 Q′1 3 ，kJ／t

蘼收入项计算: 项目|计算公式 意义符号意义和说 单位 明 Q1|BQ低 g/t, m3/t kJ/kg(m3) Q2 B(crtr-cret e mc△m3t;kJ/ (kg·K) Vk(cktk-cket e mc△m3/t;kJ/ (kg·K) Q45652×103a kJ/ kg: ke/k Q5Gq(Hq-He- y q) mc△|kgt;kJ/kg 61000c2-c212) mc△kJ/(kg·K) Q7|2106c00 142 +5100G 62 注

热收入项计算： 项目 计算公式 意义 符 号意义 和 单位 说 明 Q1 BQ 低 Kg/t,m3/t ； kJ/kg(m3) Q2 B (c r t r－c re t e) mc △ t m3/t ； kJ ／ (kg·K) Q3 V k ( c k t k－c ke t e) mc △ t m3/t ； kJ ／ (kg·K) Q4 5652×103a kJ／kg；kg/kg Q5 G q(Hq－He－γq) mc △ t kg/t；kJ／kg Q6 1000( ) 2 ' 2 ' 2 e e c t − c t mc △ t kJ／(kg·K) Q7 62 142 5100 28 60 2106G(si) + G( p) Kg/t 注 1

热支出项计算: 项目计算公式 意义符号意义和单说 1000(cm2tm2-c me t me+AH) me△tKJ/(kg-):℃ 02 △tm3/t;KJ/ Gs(cs2ts2-csItsl) mc△t|kgft;KJ/ Gq (Hq-(csltsI+r t kg/t KJ/ (kg·K);kJ/ 369 K△tF q·F|kJ/m2 2 3.6 G Q′5|Gl(c2t2- clltllyG mc△t (kg…K):t周 ∑F4x t.+273 aF△ 20.43{( te t 4 100 100 Q7向v(cgtg-cete)Gi]×(△t/60) mc△t|m3h(℃) 5 kJ/(kg·K) Q8Bvgx(q×中1 kimi m3/m3: m3/kg Q′9KBQ低 kMtol K=0.01-0.05 kJ/|6 G:[(c22-C22)+209 kg·K); mc△t|Kgh:Kg/周期 O′1 kimi Ke/t: kJ/ks ∑(GQ1) ∑Q-∑Q 课后练习

热支出项计算： 项目 计算公式 意义 符号意 义和单 位 说 明 Q′1 1000(cm2tm2－c me t me＋△H) mc△t KJ／(kg·K)；℃ Q′2 q v, y (c y t y－c ye t e) mc△t m3/t ； KJ ／ (kg·K) Q′3 Gs(cs2ts2－cs1ts1) mc△t kg/t ； KJ ／ (kg·K) G q 〔Hq－（cs1ts1＋γ·w′）〕 mc△t kg/t ； KJ ／ (kg·K)；kJ／ kg Q′4 G q Fwb ' 4 3.6 ； G KtF 3.6 q·F kJ／m2 2 Q′5 G l(cl2tl2－cl1tl1)/G mc△t kg ； kJ ／ (kg·K)；t/周期 Q′6   ) ] 100 273 ) ( 100 273 20.43[( 60 1 4 + 4 − +    j e i t t F G qF △ τ 3, 4 Q′7 [qv0(c g t g－c e t e) /G]×（△τ/60） mc △ t △τ m3/h(0℃)； kJ／(kg·K) 5 Q′8 BVgΣ(qi×φi) kimi m3/ m3；m3/kg Q′9 KBQ 低 kMtol K=0.01－0.05 Q ′ 1 0 [( − ) + 209] z z z ze e G c t c t mc△t Kg/t ； kJ ／ (kg·K)； 6 Q ′ 1 1 G G c t c t j j j j j ( ) 2 2 − 1 1 mc△t Kg/h；Kg/周期 Q ′ 1 2 ( ) ' '  GiQi kimi Kg/t；kJ/kg Q ′ 1 3 ' 7 12 i i i i i i Q  Q = = − 课后练习：

注1:学号个位为1的同学查阅该公式出处 注2:学号个位为2的同学查阅该公式出处(36)。 注3:学号个位为3的同学查阅该公式出处(2043)。 注4:学号个位为4的同学讨论φ的影响和查阅方法。 注5:学号个位为5的同学讨论该公式正确与否。 注6:学号个位为6的同学查找(209)的出处 注7:学号个位为7的同学参照上表列出锅炉的热平衡计算公式表 注8:学号个位为8的同学任选一种热工设备列出其热平衡计算公式 表 注9:对Q7中qⅴ,,t的计算,有如下公式: 当炉底压力与外界压力相等时,上部开口逸气量为: 2g(PkPs H qr,=uHb 学号个位为9的同学推导该公式 注10:对Q′7中q,t的计算,有如下公式 通过炉墙水平方向开孔或缝隙向炉外溢出炉气量为 qn=F/28(04-)H 学号个位为0的同学推导该公式 33热量的有效利用系数和热量利用系数

注 1：学号个位为 1 的同学查阅该公式出处。 注 2：学号个位为 2 的同学查阅该公式出处（3.6）。 注 3：学号个位为 3 的同学查阅该公式出处（20.43）。 注 4：学号个位为 4 的同学讨论φ的影响和查阅方法。 注 5：学号个位为 5 的同学讨论该公式正确与否。 注 6：学号个位为 6 的同学查找（209）的出处。 注 7：学号个位为 7 的同学参照上表列出锅炉的热平衡计算公式表 注 8：学号个位为 8 的同学任选一种热工设备列出其热平衡计算公式 表 注 9：对 Q′7 中 q v ，,t 的计算，有如下公式： 当炉底压力与外界压力相等时，上部开口逸气量为： g k g V t g H q Hb     2 ( ) 3 2 , − = 学号个位为 9 的同学推导该公式 注 10：对 Q′7 中 q v ，,t 的计算，有如下公式： 通过炉墙水平方向开孔或缝隙向炉外溢出炉气量为： g k g V t g H q F     2 ( ) , ' − = 学号个位为 0 的同学推导该公式 3.3 热量的有效利用系数和热量利用系数

从热量的范围来定义: 热量有效利用系数≈有效热 100 总供热量 热量利用系数=留在炉膛的热量×100 总供热量 从炉子的空间范围定义:炉膛;炉子整体 炉膛热量有效利用系数 炉子热量有效利用系数 炉膛热量利用系数 炉子热量利用系数 系数炉膛热量 炉子热量有效利炉膛热量 炉子热量 有效利用系数 用系数 利用系数 利用系数 n 总供BQ+Q带+Q氧化BQ纸 BQ低+Q番入+Q氧化BQ低 热量 有效Q物 Q物料 热 留在炉膛的热量 Q物料+∑Q损失 Q物料+ΣQ损失 Q物料/BQ低 (Q物料+2Q失)/(Q物+ 式 (BQ低+Q带入 (BQ低+Q带 ∑Q失) 十Q氧化) /BQ低 其它(BQ“+Q+Q氯(BQk+Q+(BQ+Q+(BQ+Q氧化 表达-Q*一2Q*)/Q氯化一Q解气 Q氯化一Q烟气) Q烟气)/ 式 (BQ低+Q带入 Q)/BQ长(BQ+Q带BQ低 nL.xi≥nT,xi nL.L≥nr.Li 关系nrx:=n1L-EQ失/(BQ+Q带+Q氧化) nL,x=nL,1i-∑Q极失/BQ低 热平BQ+Q普+Q氧化=Q物+Q+Q 达式 讨论:

从热量的范围来定义： ％ 总供热量 有效热 热量有效利用系数＝ 100 ％ 总供热量 留在炉膛的热量 热量利用系数＝ 100 从炉子的空间范围定义：炉膛；炉子整体 炉膛热量有效利用系数 炉子热量有效利用系数 炉膛热量利用系数 炉子热量利用系数 系数 炉膛热量 有效利用系数 炉子热量有效利 用系数 炉膛热量 利用系数 炉子热量 利用系数 符号 ηT·Xi ηL·Xi ηT·Li ηL·Li 总 供 热量 BQ 低＋Q 带入＋Q 氧化 BQ 低 BQ 低＋Q 带入＋Q 氧化 BQ 低 有 效 热 Q 物料 Q 物料 留在炉膛的热量 Q 物料+ΣQ 损失 Q 物料+ΣQ 损失 定 义 式 Q 物料／ （BQ 低＋Q 带入 ＋Q 氧化） Q 物料／BQ 低 （Q 物料+ΣQ 损失）／ （BQ 低＋Q 带入 ＋Q 氧化） （Q 物料+ ΣQ 损失） ／BQ 低 其它 表 达 式 （BQ 低＋Q 带入＋Q 氧化 －Q 烟气－ΣQ 损失）／ （BQ 低＋Q 带入＋ Q 氧化） （BQ 低＋Q 带入＋ Q 氧化－Ql 烟气- ΣQl 损失）／BQ 低 （BQ 低＋Q 带入＋ Q 氧化－Q 烟气）／ （BQ 低＋Q 带入 ＋Q 氧化） （BQ 低＋Q 氧化 －Ql 烟气）／ BQ 低 比较 ηL·Xi≥ηT·Xi ηL·Li ≥ηT·Li 关系 ηT·Xi＝ηL·Li－ΣQ 损失／（BQ 低＋Q 带入＋Q 氧化） ηL·Xi＝ηL·Li－ΣQl 损失／BQ 低 热 平 衡 表 达式 BQ 低＋Q 带入＋Q 氧化＝Q 物料+Q 烟气＋ΣQ 损失 讨论：

A、影响热量利用系数的因素 因素 影响作用 说明 燃料种类 Q紙↑η↑ 空气预热温度 Tk↑n↑;Q低 △n↑ B、燃料的置换比B2/B1 B1Q1低∏1=B2Q2低几2 B2/B1=Q1低n1/Q2低n2 34燃耗(能耗)表示方法 燃耗(能耗)定义式 单位 说明 指标 单位实物燃耗|b=B kg /t; m3/t 单位标准燃料|6=B×g|kg/t G×29308 消耗量 单位热耗 B×O kJ/t Q1=

A、影响热量利用系数的因素 因素 影响作用 说明 燃料种类 Q 低↑η↑ 空气预热温度 T k ↑η↑;` Q 低↓ △η↑ B、燃料的置换比 B2／B1 B1Q1 低η1＝B2Q2 低η2 B2／B1＝Q1 低η1／Q2 低η2 3.4 燃耗（能耗）表示方法 燃耗（能耗） 指标 定义式 单位 说明 单位实物燃耗 G B b = kg／t；m3／t 单位标准燃料 消耗量 29308 '   = G B Q b 低 kg／t 单位热耗 Qt = G BQ低 kJ／t