连续式加热炉热平衡的测试和计算方法

【例2-2】 某工厂一台连续式加热炉，主要用于对钢材连续加热。

1.炉窑热平衡汇总表

见表2-4。

2.钢材焓值

见表2-5。

表2-4 炉窑热平衡汇总表

表2-5 钢材焓值表 （单位：kcal/kg^①）

① 1kcal/kg=4186.8J/kg。

3.测试结果

见表2-6。

表2-6 化验及测试数据表

4.物料平衡

燃烧用空气温度55℃，环境温度为25℃。

（1）输入量：

1）加热钢材（t）。

2）每吨钢材消耗重油量

3）燃烧用空气：

每公斤重油其理论空气量：

空气过剩系数：

实际空气需要量：

V=αV^°=1.09×10.7（1kg燃料完全燃烧所需空气的体积）

加热1t钢材所需燃烧空气的体积：

V′=1.09×10.7×45.9=535m³

（2）输出量：

1）钢材出炉量（t）。

装入炉1t钢材，其烧损量为14.2kg。

则 1t-0.0142t=0.9858t

2）氧化铁（FeO、Fe₂O₃）中铁含量为75.5%，则1t钢生成氧化铁量为

3）烟气量：

每公斤重油其理论烟气量：

每公斤重油其实际烟气量：(www.xing528.com)

C′=10.1m³+（1.09-1）×10.7m³=11.1m³

加热1t钢材烟气量：

11.1×45.9m³=509.5m³

4）每公斤重油产生烟气中的水蒸气量：

加热1t钢材的烟气中蒸汽量：1.06×45.9kg=48.7kg

5.热平衡计算

（1）输入热：

1）燃料燃烧热：

Q₁=Q_d-600（9H+W）=[10280-600（9×0.117+0.002）]kcal/kg=9650kcal/kg

加热1t钢的燃烧热：

9650×45.9kJ/t=442940×4.1816kJ/t=1852.18×10³kJ/t

2）燃料物理热：重油比热容0.45kcal/（kg·℃）^[1]

则 45.9×0.45（64-25）=810kcal/t×4.1816=3.39×10³kJ/t

3）预热空气物理热：空气平均体积热容0.31kcal/（m³·℃）

则 535×0.31×（55-25）=4980kcal/t×4.1816=20.8×10³kJ/t

4）钢材氧化放热：

1335×（燃损量）=1335×14.2=18960kcal/t×4.1816=79.28×10³kJ/t

（2）输出热：

1）钢坯加热有效热：

Q₁=（1000-14.2）×[200.4-（-2.9）]kJ/t

=200410kcal/t×4.1816=838.03×10³kJ/t

2）氧化皮带出热：氧的比热容为0.215kcal/（kg·℃）

Q₂=18.8×0.215×（1270-25）=5030kcal/t×4.1816=21.03×10³kJ/t

3）烟气带出热：烟气比热为0.33kcal/（kg·℃）

Q₃=509.5×0.33（520-25）=83230kcal/t×4.1816=348.03×10³kJ

4）烟气中蒸汽带出热：蒸汽比热容0.45kcal/（kg·℃）

Q₄=[48.7×0.45（520-25）]=1085kcal/t×4.1816=45.37×10³kJ/t

5）冷却水带出热：

Q₅=5200×（45-34）=57200kcal/t×4.1816=239.19×10³kJ/t

6）炉体散热与辐射损失：

Q₆=89600kcal/t×4.1816=374.67×10³kJ/t

7）其他热损失：

Q₇=（1955.67-838.03-21.03-348.03-45.37-239.19-374.67）kJ/t

=89.35×10³kJ/t

以上计算结果列入热平衡表中。