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浅谈新型高效燃煤热风炉设计
吴建华
黑龙江省畜牧机械化研究所
[摘要]浅析了新型高效燃煤热风炉的结构设计，设计计算了该热风炉的基本参数，分析了该热风炉
炉膛
换热器
热风炉的优点。
[关键词]
热风炉不仅是气流干燥、塔式干燥等干燥装置的辅助设备，也是炼铁生产过程中的重要设备之一，同时也是农畜牧业种植和饲养温室的主要加热设备[1]。当热风炉的热风用来加热温室时，其主要目的是获得适应动植物生长的环境温度。而热风炉性能的好坏直接影响环境温度的控制，因此对其结构与相关参数设计计算至关重要。
热器只涉及到冷热两种流体的换热，而热风炉涉及到燃料的燃烧以及燃烧产生的热量与空气的热交换。由于农畜牧业温室用热风炉既要求获得适当的环境温度又要保证温室内空气清洁不受污染，且该新型高效热风炉主要为满足小用户使用，因此选用炉膛与换热器为一体的燃煤间接加热套筒式结构。
燃煤间接加热套筒式热风炉主要由炉膛、换热器、烟道、热风道等部分组成，该热风炉采用立式结构，烟道和热风道均设在炉顶，其结构简图如图1所示。换热器是热风炉的主体结构，采用全钢板双层套筒式结构，为减小换热器的体积以及增大换热面积，在内钢筒侧壁上焊有散热片（肋片）。
该新型高效燃煤热风炉的工作原理是燃煤在炉膛内燃烧，产生的高温烟气直接进入换热器，与通过风机进入同轴心钢筒壁夹层中的冷空气进行热量交换。换热后烟气通过烟道排出，清洁的热空气由热风出口管道供给需加热的温室。
1基本结构及工作原理
热风炉是将鼓风机送来的冷风加热后送出
的一种换热器，但有别于一般的换热器，一般换
2基本参数设计
基本设计条件：以面积为100m 2的温室为
1. 烟道;2. 热风道;3. 换热器
;4. 散热片; 5. 风机口;6. 燃煤入口;7. 出灰口
例，控制温度范围39~41℃，计算额定输出热量为600×103KJ/h,换热器热风出风口温度为
图1新型高效热风炉结构简图
130℃，进风口温度为0℃，换热器烟气进口温度
·43·
农村牧区机械化2012第期
））农村牧区机械化年第3期（总总第第1002007年2期71期
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为7500C, 烟气出口温度为150℃。首先根据公式（6）计算出换热器有效传热位差为201oC ，其中为换热器中烟气进口处烟气与工质的温度差，为换热器中烟气出口处烟
（1）（2）
气与工质的温差。
2.12.1.1
炉膛的设计计算[2]容积计算
V c =BQ D
v
y
B=Q D 4
△Tm=△T -△T 1n im
ex
换热器的总换热面积：A s =
（6）
其中:V c 为炉膛的容积，Q y D 为燃料的低发热量，此处采用烟煤的低热量值为2.1×10kJ/kg，B 为每小时耗煤量，由公式（2）计算得31kg 。q v 为炉膛容积负载，是指每立方米炉膛中每小时燃料燃烧的发热量大小。经公式（1）计算可得炉膛的容积为0.2m 3。
Q K △T m
（7）
其中K 为传热系数，根据相关资料，K 值范围为25W/(m2.K)~40W/(m2.K) ，这里取平均值
32.5，经计算可得换热器的总换热面积10.8m 2。2.3
风机的选择
换热器进口空气流量V p 的计算公式为：
2.1.2炉排面积计算。炉排的作用[2]是支承煤
层、通风、排渣，又称为炉箅，根据相关参数在此选择由铸铁制成的梁式炉条，炉排的面积可由公式（3）来计算。
V p =
(Cp
Q
×130-c p
（8）
·×0) ρ
A gt =BQ
A
y D
其中Cp
1300
为0~130o 时的平均比热容，通
00
(3)
其中:q A 为炉排单位面积上的热负荷，经计算可得炉排面积为0.35m 2。
过查表可取值为1.0073kJ/(kg.K),Cp 为0℃时
比热容，通过查表可取值为1kJ/(kg.K)，ρ为空气密度查表的1.205kg/m3，通过计算可得V p 为
2.1.3炉排有效面积确定。炉排的有效面积是
指炉排的通风面积，也就是炉排上所有缝隙的总面积。为保证灰渣不堵塞，确保助燃空气流通，炉排缝隙做成上小下大的锥形。由公式（4）计算可得炉排有效面积为0.047m 2。
3830m 3/h，根据V p 可选取CF-11型系列功率为1.5kW 的风机。4
结论
本文浅析了新型高效燃煤热风炉的结构设
A y =BV 2600u 0
(4)
计及重要参数设计计算。实验表明，该热风炉热量损失少，其性能指标满足小型温室使用要求。该新型高效热风炉因其体积小，节省空间；烟气与空气各走其道，室内空气清洁无污染；烟道和热风两种方式同时供暖，起到双重供暖效果等优点，深受小型养殖户青睐。———————————参考文献：
其中:V a 为每千克煤所需实际空气量，可取经验值5.51m 3/kg，u 0为空气通达炉排缝隙的标准速度，一般自然通风是取0.75~2m/s。
2.1.4炉膛高度计算
H y =V gt
由公式（5）计算出炉膛高度为0.57m 。
（5）
[1]李爱琴. 热风炉用换热器传热性能研究[J].中
国农村小康科技，2010,03：70~72.
2.2换热器的基本设计计算
换热器是间接加热式热风炉的主要构件，
[2]朱学文. 热风炉原理与技术[M].北京化学工业
出版社,2005:168~180.
其性能的优劣影响到热风炉的热效率等各种指标，以下为换热器的基本设计计算。·44·
农村牧区机械化2012期））农村牧区机械化年第第3期（总总第第1002007年2期71期
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[摘要]浅析了新型高效燃煤热风炉的结构设计，设计计算了该热风炉的基本参数，分析了该热风炉
炉膛
换热器
热风炉的优点。
[关键词]
热风炉不仅是气流干燥、塔式干燥等干燥装置的辅助设备，也是炼铁生产过程中的重要设备之一，同时也是农畜牧业种植和饲养温室的主要加热设备[1]。当热风炉的热风用来加热温室时，其主要目的是获得适应动植物生长的环境温度。而热风炉性能的好坏直接影响环境温度的控制，因此对其结构与相关参数设计计算至关重要。
热器只涉及到冷热两种流体的换热，而热风炉涉及到燃料的燃烧以及燃烧产生的热量与空气的热交换。由于农畜牧业温室用热风炉既要求获得适当的环境温度又要保证温室内空气清洁不受污染，且该新型高效热风炉主要为满足小用户使用，因此选用炉膛与换热器为一体的燃煤间接加热套筒式结构。
燃煤间接加热套筒式热风炉主要由炉膛、换热器、烟道、热风道等部分组成，该热风炉采用立式结构，烟道和热风道均设在炉顶，其结构简图如图1所示。换热器是热风炉的主体结构，采用全钢板双层套筒式结构，为减小换热器的体积以及增大换热面积，在内钢筒侧壁上焊有散热片（肋片）。
该新型高效燃煤热风炉的工作原理是燃煤在炉膛内燃烧，产生的高温烟气直接进入换热器，与通过风机进入同轴心钢筒壁夹层中的冷空气进行热量交换。换热后烟气通过烟道排出，清洁的热空气由热风出口管道供给需加热的温室。
1基本结构及工作原理
热风炉是将鼓风机送来的冷风加热后送出
的一种换热器，但有别于一般的换热器，一般换
2基本参数设计
基本设计条件：以面积为100m 2的温室为
1. 烟道;2. 热风道;3. 换热器
;4. 散热片; 5. 风机口;6. 燃煤入口;7. 出灰口
例，控制温度范围39~41℃，计算额定输出热量为600×103KJ/h,换热器热风出风口温度为
图1新型高效热风炉结构简图
130℃，进风口温度为0℃，换热器烟气进口温度
·43·
农村牧区机械化2012第期
））农村牧区机械化年第3期（总总第第1002007年2期71期
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为7500C, 烟气出口温度为150℃。首先根据公式（6）计算出换热器有效传热位差为201oC ，其中为换热器中烟气进口处烟气与工质的温度差，为换热器中烟气出口处烟
（1）（2）
气与工质的温差。
2.12.1.1
炉膛的设计计算[2]容积计算
V c =BQ D
v
y
B=Q D 4
△Tm=△T -△T 1n im
ex
换热器的总换热面积：A s =
（6）
其中:V c 为炉膛的容积，Q y D 为燃料的低发热量，此处采用烟煤的低热量值为2.1×10kJ/kg，B 为每小时耗煤量，由公式（2）计算得31kg 。q v 为炉膛容积负载，是指每立方米炉膛中每小时燃料燃烧的发热量大小。经公式（1）计算可得炉膛的容积为0.2m 3。
Q K △T m
（7）
其中K 为传热系数，根据相关资料，K 值范围为25W/(m2.K)~40W/(m2.K) ，这里取平均值
32.5，经计算可得换热器的总换热面积10.8m 2。2.3
风机的选择
换热器进口空气流量V p 的计算公式为：
2.1.2炉排面积计算。炉排的作用[2]是支承煤
层、通风、排渣，又称为炉箅，根据相关参数在此选择由铸铁制成的梁式炉条，炉排的面积可由公式（3）来计算。
V p =
(Cp
Q
×130-c p
（8）
·×0) ρ
A gt =BQ
A
y D
其中Cp
1300
为0~130o 时的平均比热容，通
00
(3)
其中:q A 为炉排单位面积上的热负荷，经计算可得炉排面积为0.35m 2。
过查表可取值为1.0073kJ/(kg.K),Cp 为0℃时
比热容，通过查表可取值为1kJ/(kg.K)，ρ为空气密度查表的1.205kg/m3，通过计算可得V p 为
2.1.3炉排有效面积确定。炉排的有效面积是
指炉排的通风面积，也就是炉排上所有缝隙的总面积。为保证灰渣不堵塞，确保助燃空气流通，炉排缝隙做成上小下大的锥形。由公式（4）计算可得炉排有效面积为0.047m 2。
3830m 3/h，根据V p 可选取CF-11型系列功率为1.5kW 的风机。4
结论
本文浅析了新型高效燃煤热风炉的结构设
A y =BV 2600u 0
(4)
计及重要参数设计计算。实验表明，该热风炉热量损失少，其性能指标满足小型温室使用要求。该新型高效热风炉因其体积小，节省空间；烟气与空气各走其道，室内空气清洁无污染；烟道和热风两种方式同时供暖，起到双重供暖效果等优点，深受小型养殖户青睐。———————————参考文献：
其中:V a 为每千克煤所需实际空气量，可取经验值5.51m 3/kg，u 0为空气通达炉排缝隙的标准速度，一般自然通风是取0.75~2m/s。
2.1.4炉膛高度计算
H y =V gt
由公式（5）计算出炉膛高度为0.57m 。
（5）
[1]李爱琴. 热风炉用换热器传热性能研究[J].中
国农村小康科技，2010,03：70~72.
2.2换热器的基本设计计算
换热器是间接加热式热风炉的主要构件，
[2]朱学文. 热风炉原理与技术[M].北京化学工业
出版社,2005:168~180.
其性能的优劣影响到热风炉的热效率等各种指标，以下为换热器的基本设计计算。·44·
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