【文章內(nèi)容簡介】 20 年熱能工程系畢業(yè)設(shè)計說明書 86 米天然氣 砂輪隧道窯 設(shè)計 16 7 燃料燃燒計算 助燃空氣量計算 所用燃料為天然氣，低位發(fā)熱量： Q,ar=36000KJ/m3。 查工具書， 得理論空氣 燃燒計算式（原國家標(biāo)準(zhǔn)總局推薦） ， Va0=* ,1000arQ + (m3/ m3) 則理論空氣需要量為： Va0=* 360001000 += (m3/ m3) 取空氣過剩系數(shù)為 ，則實際需要空氣量為： Va= qv,a=α Va0=*= (m3/ m3) 煙氣量計算 查工具書，得理論空氣燃燒計算式（原國家標(biāo)準(zhǔn)總局推薦）， V0=* ,1000arQ + (m3/ m3) 則理論煙氣量為： V0 =* 360001000 += (m3/ m3) 實際煙氣量為： V= V0+（α 1） Va0=+（ ） *= (m3/ m3) 燃燒溫度計算 天然氣溫度 tf=20℃ , Q,ar=36000KJ/M3，查表， cf= kJ/()。 助燃風(fēng)平均溫度 ta=200℃ ，查表， ca= kJ/()。 先計算理論燃燒溫度， tth= , ar f f a a aQ c t V c tcV??= 3 6 0 0 0 1 . 5 6 * 2 0 1 1 . 9 0 5 * 1 . 0 2 6 * 2 0 0* 1 2 . 9 0 5c?? 2020 年熱能工程系畢業(yè)設(shè)計說明書 86 米天然氣 砂輪隧道窯 設(shè)計 17 整理得到： ctth=38477 假設(shè) t／ th=1700℃， 查表得此時， c／ =,則： **1700=﹤ 38477 假設(shè) t〃 th=2073℃， 查表得此時， c〃 =,則： *2073*=﹥ 38477 20732073 1700cht?? = ?? tth=℃ 取高溫系數(shù)η =， 實際燃燒溫度 tp=η tth=*=1425℃。 2020 年熱能工程系畢業(yè)設(shè)計說明書 86 米天然氣 砂輪隧道窯 設(shè)計 18 8 物料平衡計算 每車產(chǎn)品質(zhì)量 ： （ 噸 /米窯長） *（ 米 /車） = 噸 /車 =1780 kg/車 。 每小時產(chǎn)品質(zhì)量： （ 車 /小時） * 噸 /車 = 噸 /小時 =610 kg/小時 。 坯體入窯水分為 %， 每小時入窯濕坯質(zhì)量為： （ 噸 /小時） /（ %） = 噸 /小時 =612 kg/小時， 所以每小時自由水入窯量為： = 噸 /小時，即 2kg/小時。 經(jīng)計算，每輛窯車上的硼板、支柱的重量為 485 kg/車 ，每小時窯具入窯重量為 ： 485 kg/車 * 車 /小時 =165 kg/小時。 取 裝車 經(jīng)驗數(shù)據(jù)，砂輪墊砂 （ 二氧化硅含量達 %的 石英砂） 的重量約為砂輪重量的 5%，則每小時砂輪墊砂入窯重量為： （ 612 kg/小時） *5%=30 kg/小時。 2020 年熱能工程系畢業(yè)設(shè)計說明書 86 米天然氣 砂輪隧道窯 設(shè)計 19 9 預(yù)熱帶和燒成帶的熱平衡計算 確定熱平衡計算的基準(zhǔn)、范圍 本次計算選用 1 小時為計算基準(zhǔn)，以 0℃作為基準(zhǔn)溫度。 以預(yù)熱帶和燒成帶為計算范圍。 熱平衡示意圖 圖 91 預(yù)熱帶和燒成帶的熱平衡示意圖 Q1— 坯體帶入顯熱； Q2— 硼板、支柱等窯具帶入顯熱； Q3— 墊砂帶入顯熱； Qf— 燃料帶入化學(xué)熱及顯熱； Q f Q a Q `aQ 4Q 5Q 6Q 7Q 1Q 2Q 3Q sQ 8 Q 9 Q 10 Q g2020 年熱能工程系畢業(yè)設(shè)計說明書 86 米天然氣 砂輪隧道窯 設(shè)計 20 Qa— 助燃空氣帶入顯熱； Q/a— 預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱； Qs— 氣幕、攪拌風(fēng)帶入顯熱； Q4— 產(chǎn)品帶出顯熱； Q5— 硼板、支柱等窯具帶出顯熱； Q6— 窯墻、頂 總散熱； Q7— 墊砂帶入顯熱； Q8— 物化反應(yīng)耗熱； Q9— 窯車蓄熱和散失熱量； Qg— 煙氣帶走顯熱； Q10— 其他熱損失； 熱收入項目 坯體帶入顯熱 Q1 Q1=G1C1T1 （ kJ/h） 其中 ： G1— 入窯 制品質(zhì)量（ Kg/h）； G1=612 Kg/h； T1— 入窯 制品的溫度（℃）； 取室溫， T1=20℃ C1— 入窯制品的平均比熱（ KJ/（ Kg℃））； T1=20℃時，查手冊，棕剛玉砂輪平均 比熱容為 C1= KJ/（ Kg℃）； Q1=G1C1T1=612**20=12485 kJ/h 硼板、支柱等窯 具帶入顯熱 Q2 Q2=G2C2T2（ kJ/h） 其中 ： G2— 入窯硼板、支柱等窯具質(zhì)量（ Kg/h）； G2=165 Kg/h； T2— 入窯硼板、支柱等窯具的溫度（℃）；取室溫， T2=20℃ C2— 入窯硼板、支柱等窯具的平均比熱（ KJ/（ Kg℃））；碳化硅 硼板、支柱的 平均 比熱容 按下式計算： C2=+=+*20= KJ/（ Kg℃） Q2=G2C2T2=165*20*=3188 kJ/h 墊砂帶入顯熱 Q3 Q3=G3C3T3（ kJ/h） 其中 ： G3— 入窯墊砂質(zhì)量（ Kg/h）； G3=30 Kg/h； 2020 年熱能工程系畢業(yè)設(shè)計說明書 86 米天然氣 砂輪隧道窯 設(shè)計 21 T3— 入窯墊砂的溫度（℃）；取室溫， T3=20℃ C3— 入窯墊砂的平均比熱（ KJ/（ Kg℃））； 墊砂 的平均比熱容按下式計算： C3=+=+*20= KJ/（ Kg℃） Q3=G3C3T3=30*20*=580 kJ/h 燃料帶入化學(xué)熱及顯熱 Qf Qf=（ Q,ar+Tf Cf） x （ kJ/h） 其中： Q,ar— 所用燃料 低位發(fā)熱量（ KJ/m3）；燃料 為天然氣，低位發(fā)熱量 為： Q,ar=36000KJ/m3； Tf— 入窯 燃料溫度（℃）；入窯 天然氣溫度為 Tf=20℃ ； Cf— 入窯燃料的平均比熱容（ KJ/（ Kg℃））； 查表， Tf=20℃ 時天然氣平均比熱容為： Cf= KJ/（ Kg℃） ； x— 設(shè)每小時天然氣的消耗量為 x（ m3/h）； Qf=（ Q,ar+Tf Cf） x=（ 36000+20*） x=36031x kJ/h 助燃空氣帶入顯熱 Qa Qa=qv,aCaTa（ kJ/h） 其中： qv,a— 入窯助 燃風(fēng) 流量 （ m3/ h）； 前面燃燒部分計算得： qv,a =Va *x= x (m3/ h)； Ta— 入窯助燃風(fēng)的平均溫度（℃）； 助燃風(fēng)用冷卻帶抽出熱風(fēng)， Ta=200℃； Ca— 入窯助燃風(fēng)的平均比熱容（ KJ/（ Kg℃））； 查表， Ta =200℃助燃風(fēng)時平均 比熱容為： Ca = KJ/（ Kg℃）； Qa=VaCaTa=*200*=2443x kJ/h 從 預(yù)熱帶 不嚴密處 漏入空氣帶入顯熱 Q/a Q/a= q/v,aC/aT/a （ kJ/h） 其中 ： q/v,a— 漏入空氣流量（ m3/ h）； 取預(yù)熱帶煙氣中空氣過剩系數(shù) α g=。 燒成帶燃料燃燒時 ,空氣過剩系數(shù) α f=。 q/v,a=x(α gα f) Va0=() x= m3/ h T/a— 漏入空氣的平均溫度（℃）； 漏入空氣的平均溫度為 T/a=20℃； C/a— 漏入空氣的平均比熱容（ KJ/（ Kg℃））； 查表， T/a=20℃時，漏入空氣的平均 比熱容為： C/a=（ KJ/（ Kg℃））； 2020 年熱能工程系畢業(yè)設(shè)計說明書 86 米天然氣 砂輪隧道窯 設(shè)計 22 Q/a= q/v,aC/aT/a =**20= x（ kJ/h） 氣幕、攪拌風(fēng)帶入顯熱 Qs Qs= qsCsTs （ kJ/h） 其中： qs— 氣幕、攪拌風(fēng)流量（ m3/ h）； 按一道氣幕 ,8個攪拌風(fēng)管（Φ =60mm,δ =） ,風(fēng)速ν =13m/s，經(jīng)計算， qs=1300 m3/ h； Ts— 氣幕、攪拌風(fēng)的平均溫度（℃）； 氣幕、攪拌風(fēng)的風(fēng)源同助燃風(fēng)，但考慮到管道散熱，取其平均溫度 Ts=100℃ 。 Cs— 氣幕、攪拌風(fēng)的平均比熱容（ KJ/（ Kg℃））； 查表， Ta =100℃助燃風(fēng)時平均比熱容為： Ca = KJ/（ Kg℃）； Qs= qsCsTs =1300*100*=131170（ kJ/h） 熱支出項目 制品帶出顯熱 Q4 Q4=G4C4T4 （ kJ/h） 其中 ： G4— 出燒成帶制品質(zhì)量（ Kg/h）； 出燒成帶制品質(zhì)量 G4= 610 Kg/h(不考慮灼減 )； T4— 出燒成帶制品的溫度（℃）； 出燒成帶制品的溫度 T4=1320℃ 。 C4— 出燒成帶制品的平均比熱（ KJ/（ Kg℃））； 查手冊 ,T4=1320℃時，棕剛玉砂輪平均比熱容為 C4= KJ/（ Kg℃）； Q4=G4C4T4=610**1320=1006500 kJ/h 硼板、支柱等窯具帶 出 顯熱 Q5 Q5=G5C5T5（ kJ/h） 其中 ： G5— 出燒成帶 硼板、支柱等窯具質(zhì)量（ Kg/h）； 出燒成帶硼板、支柱等窯具質(zhì)量 G5= G5=165 Kg/h； T5— 出燒成帶 硼板、支柱等窯具的溫度（℃）； 出燒成帶硼板、支柱等窯具的溫度 取 最高燒成溫度 ， T5=1320℃ C5— 出燒成帶 硼板、支柱等窯具的平均比熱（ KJ/（ Kg℃））； 碳化硅硼板、支柱的平均比熱容按下式計算： C5=+=+*1320= KJ/（ Kg℃） 2020 年熱能工程系畢業(yè)設(shè)計說明書 86 米天然氣 砂輪隧道窯 設(shè)計 23 Q5=G5C5T5=165*1320*=251995 kJ/h 窯墻、窯頂散失熱量 20— 450℃段 該段長度為 8米，窯外壁表面平均溫度 25℃，窯內(nèi)壁表面平均溫度： （ 20+450） /2=235℃ 窯墻部分散熱計算 此部分用材料如下： 重質(zhì)粘土磚，厚度δ =230 mm，導(dǎo)熱系數(shù) w/（ m℃）； 珍珠巖，厚度δ =140 mm，導(dǎo)熱系數(shù) w/（ m℃）； 硅酸鈣硬板，厚度δ =10 mm，導(dǎo)熱系數(shù) w/（ m℃）； 熱流 q1= 23 5 25 3 4 6 7???= w/m2