课程设计作业马蹄焰池窑解析Word文档格式.docx
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5
萤石
1.2
0.13
CaF:
:
92.06
合计
121.36
5、碎玻璃数量:
占配合料量的50%。
6、配合料水分:
靠石英砂和纯碱的外加水分带入,不另加水。
7、玻璃熔化温度:
140OOCo
8、工作部玻璃液平均温度:
1300°
Co
9、重汕。
元素组成(%)
低热值
(千卡/公斤)
加热温度CC)
C
H
X
A
W
86.42
12.16
0.55
0.15
0.5
IOOOO
125
10、雾化介质:
用压缩空气,预热到120°
C,用量为0.6m3/公斤汕。
11、喷嘴砖孔吸入的空气量:
0.5m3/公斤油。
12、助燃空气预热温度:
10504Co
13、空气过剩系数a:
取1.2。
14、火焰空气内表而温度:
熔化部1450°
C,工作部1350OCO
15.窑体外表面平均温度(°
C):
窑顶
侧胸增
前后胸增
电容错
砖池增
池底
熔化部
250
180
200
160
130
175
16.熔化池内玻璃液温度(°
液面
窑池上部(平
均)
窑池上下部交接
层
窑池下部(平均)
IIOO
900
12S0
1265
1250
池深方向玻璃液温降:
窑池上部为2°
C∕cm,窑池下部为ΓC∕cmo池墙、池底内表而温度按玻璃液温度(125CrC)取用。
17.熔化部窑顶处压力:
2米汞柱。
二、玻璃形成过程耗热计算:
IOO公斤湿粉料中形成氧化物的量
名称
形成玻璃液的氧化物址的
计算
氧化物数呈(公斤)
AIA
Cr2
03
NaiO
FeiO5
总数
石英
砂
65.23/1.15*0.9736=55.51
65.23/1.15*0.0162=0.92
65.23/1.15*0.0003=0.023
55.51
0.92
0.023
56.15
23.59*0.6513=15.36
23.59*0.199I=L70
23.59*0.0021=0.057
23.59*0.OolI=O-026
23.59*0.1403=3.31
23.59*0.0012=0.028
15.36
4.70
0.05
■
0.02
6
3.31
0.02S
23.48
石灰
石
14.7*0.01=0.147
IL7*0.002=0.0294
14.7*0.5526=8.12
14.7*0.003=0.044
14.7*0.0002=0.00291
0.147
0.029
4
S.12
0.44
0.00291
8.71
20.6/1.07*0.5787=11.14
11.14
11.11
络矿
1*0.0.32=0.32
1*0.32=0.32
1*0.05=0.05
1*0.3
0.32
0.99
0.32
1.2*0.0.5=0.6
1.2*0.012=0.0224
1.2*0.0013=O-0015
0.6
0.625
0.022
O-0015
71.94
5.67
S.IS
0.78
14.45
0.105
101.125
玻璃成分<
%)
70.93
5.60
S.07
0.77
14.25
0.10
I(K)
IX生成硅酸盐耗热(以1公斤湿粉料计;
单位是千卡/公斤或千焦);
由CaCo,生成CaSiO5的反应耗热量QI
ql二367G遇二367*0.082=30.1千卡/公斤*4.184=125.91KJ
由Na:
CoS生成NaCSiO3的反应耗热量q2
q2=227.3Gχa≡o=227.3*(0.1114÷
0.00331)=25.98千卡/公斤*4.184=108.71KJ由硝酸钠生成硅酸钠的反应耗热量q3
q3二0
由硫酸锁生成BaSiO3的反应耗热量q4
q4=0
一公斤湿粉料生成硅酸盐耗热q朴
Qtt=qi+q2+q3+q<
=234.62kj=58.23千卡/公斤
100公斤湿粉料去气产物的组成
原料名
称
去气产物虽:
去气产物址
⅛0
CO2
SO:
SiFl
总虽
硅砂
65.23-65.23/1.15=8.51
8.51
8.51
23.59*0.0043=0.101
0.10
0.101
石灰石
14.7*0.4398=6.465
6.465
6.165
20.6-20.6/1.15=2.67
20.6/1.15*0.992*0.4155=7.
38
2.67
7.38
10.5
鉛矿粉
1*0.0043=0.0043
0.00
13
0.0043
1.2*0.0043=0.0052
1.2/0.98*0.127=0.149
52
0.149
0.1542
重址(公斤)
11.2
13.845
23.73
体积(标米'
)
14.0
7.013
0.052
21.135
体积(%)
66.4
33.32
0.25
100
2.配合料用量计算
在配合料中,粉料占50%,碎玻璃占50%。
1公斤粉料需加碎玻璃⅛50/50=1公斤。
1公斤粉料加上碎玻璃1公斤,得:
1-0.01*24.52+1=1.79公斤玻璃液。
熔成1公斤玻璃液需要的粉料和碎玻璃分别为:
G«
=1/1.79=0.56公斤
G萨1/1.79=0.56公斤。
熔成1公斤玻璃液需要的配合料量为
GH=Gκj+Gw=0.56+0.56=1.12公斤。
3.玻璃形成过程的热平衡(以1公斤玻璃液计,单位是千卡/公斤,从(TC算起)
支出热量
(1)加热玻璃液到1400C耗热
G*C1‰*tif,=1*0.3145*400=440.3千卡
⑵加热去气产物到140OOC耗热
0.01Vii.C1‰.Gtbtw=0.01*19.249*0.845*0.48*1400=109.3千卡
⑶生成硅酸盐耗热q«
.G萨58.23*0.56=32.61千卡
(4)形成玻璃耗热
83Gf⅞(1-0.0IVA)=83*0.845*(1-0.01*19.249)=36.87千卡
(5)蒸发水分耗热595G木G萨595*0.09264*0.56=30.33千卡
共计支出热量:
440.3+109.3+32.61+36.87+30.33=649.41千卡
收入热疑
由粉料和碎玻璃在玻璃形成过程
G粉C粉切+Git...=0.845*0.23*20+0.333*0.1807*20=5千卡熔化1公斤玻璃液在玻璃
形成过程中的耗热量为:
q沪支出热豊收入热量=649.41-5=644.41千卡
三、燃料燃烧计算
重油化学组成(%)
燃烧需址
(标米'
/
燃烧反应式
燃烧产物虽:
(标米3/公斤油〉
公斤油)
X:
H2O
总量
86.4
2
1.61
C+O:
=COc
12.1
0.68
4H∙O^2⅛O
1.36
0.0011
S+0z=S0c
0.001
0.006
+
2.291
O
-0.003S5
2.2S725
α=1.2时过剩Q量
0.157
0.45
7
共S⅛O2fi
2.74425
引入皿址
10.30
10.3
空气需要址
13.04
燃烧产物址(标米'
1.366
13.7
燃烧产物成分(%)
11.7
3.32
75.0
•1
9.93
0.01
100・
四、熔化部面积计算
取熔化率1・5吨/米1天,估算熔化部而积为40米S其中熔化带占70%,而积28米S初步确泄熔化带5.6米,宽5米。
火焰空间长5.6米,宽5.6米,胸墙高0.&
米,窑碩升髙1/8,碩股0.5米。
K熔化带火焰空间容积与面积计算
火焰空间底部面积:
fι=5.6*5.6=31.36m3
火焰空间顶部面积:
fs=5.6*5.6*1.03885=32.58m2火焰空间端部而积:
f3=(0.8÷
2∕3*0.5)*5.6=6.3m2
火焰空间侧墙面积:
fFθ.8*5.6=4.48m2
火焰空间容积:
VS=(O.8+2∕3*0.5)*5.6*5.6=35.28m5
2、火焰气体黑度(E气)计算
PwIii=0.117*2.22=0.26(大气压•米)
Pfhifg=0.0993*2.22=0.22(大气压•米)
假泄/厂1600C,查图表得到,E“、二0.075εlhll=0.0750二1.05
烟气黑度:
叫二仏+βWHW=0・°
75+l∙05*0.075=0.1538
■■
3.火焰温度计算
已定f熔二140(TC假定/广1600C,ZH=I450βC,5=1370°
Λ
T二,F匹(1—S)b玻严&
(1一%)1+S}一警久”「(i—6)龙
"
\£
」1+如(1-乙)(]_£
玻)]
=1863oC
TE=I863-273=1590oC与假设得火焰温度相近,故上述假设的各条件温度均可使用。
4、熔化部面积计算
Qm=850OOKJQ沪qai*G二644*60*1000/24二16000OKJ
取If=O・05,m=0.7
熔化带而积F=Q⅛*(l-n)/Qm*m=25.5m2
按70%的比例折算,熔化部面积为36.4平方米,略小于经验估算值(比经验值小15%左右)。
说明经验值估算适用。
五、燃料消耗量及窑热效率计算
1、理论燃料消耗量计算:
设X为每小时耗油⅛(kg),热量单位为千卡∕h,从OC算起,以熔化部为计算范围。
(1)熔化部收入的热量
a.重汕的潜热如如二IOoooX千卡/h
b.重油的物理热彳2(12二o.5*125x=62.5x千卡/h
C•压缩空气(雾化介质)的物理热如
c*2θ=0.311千卡/N"
°
C如二0.6*1.3*14OX二22.5x千卡/h
d.由喷嘴砖孔吸入空气的物理热务
吸入空气温度为40C
C«
=0.311÷
卡∕Λ⅛'
°
C%二o.5*O.311*4OX二6.2Xkj/h
e.助燃空气(二次空气)的物理热你
二次空气量叫=13.04-0.6-0.5=11.94Nm'
他油
c'
θ5o=0.3382千卡∕kg°
C条二H.94*0.3382*1030X二425OX千卡/h
(2)熔化部支出的热量
a.消耗于玻璃形成过程的热虽:
时
去气产物排出温度为1400C,与玻璃熔化温度相同,故加热去气产物一项不必另行计算。
g;
二160000千卡/h
b.加热回流的玻璃液必
考虑用下沉式流液洞,取回流系数为1.4,
回流玻璃液量=(60*1000)*(1.4-1)∕24=1000kg∕h
回流玻璃液的平均温度二(1400+1300)∕2=1350iC
C17,=0.1605+1.l*10^4(J4∞~13Oo)二o.3090千卡∕kg°
/=1000*0.309*(1400-1300)=30900千卡/h
c.窑体散热
部
位
材质
厚度
(In)
内温度
外温度
λ
(kcal/
rn.hr)
~s
散热面积
散热量干卡/h
窑
顶
硅砖
1450
1.58
5.27
40.56
256501.4
侧
1150
1.552
3.88
11.04
69183.5
前
墙
1.56
3.9
6.5
31687.5
上池墙
铁砖
1340
3.05
10.17
24.12
294360.5
下池
粘上砖
0.984
3.28
8.16
30378
池底
0.992
45.24
89668
流液洞底部
30#
0.35
1.92
2408
流液洞盖板
40#
0.38
10.1
0.48
647.52
合计774S31
d・辐射热损失
辐射部位
孔口面积
F
辐射处空间温
度儿
被辐射处空
间温度(2
孔口髙/孔口
深D/x
门孔系数
φ
辐射热损失量
(千卡∕h)
通过加料口
0.36
1600
50
0.115/0.4=0
.283
0.42
2340
通过喷嘴砖孔
60
0.06/0.14=0
.43
1175
通过测温孔
0.01
0.08/0.4=0・
0.18
1100
向小炉
口
1.4
(1350+105
0)/2=1200
0.39/0.4=0.
975
0.62
208431
向工作部
4.32
1400
130/260=0.5
0.45
267309
479254
e・溢流热损失
由熔化部溢流出的烟气温度i4oor.查附表得
Gh)=0.379kcal!
Nin°
Czθ=1298kg,Nmi
通过部位
溢流烟气温度
孔口中心距窑顶高
h∖
h
溢流系数
μ
溢流量
溢流热损失
(千卡/h
V
VO
加料口
140
1.49
8
0.632
58
0.51
42.3
22444
测温孔
1.110
1.01
0.981
0.06
35.3
18730
喷嘴砖孔
1.570
1.44
0.559
0.82
283
10
5306
共计
87.6
46480
其中:
/71-一-孔口中心到窑顶的几何压头勺=H(总-灯uo)("
水柱)
h孔口处的压力,h二窑顶压力-hl=2-IIi(mm水柱)
V——溢出温度时的溢流量:
Vo——标准状况下的溢流量(Nm'
Ih)
f.加热燃烧产物
由小炉排岀的烟气量为二
V=V+V-V
”燃烧去气Sm=13.75x+60*1000∕24*0.78*19.249/100-87.6=13.75x-287.76
Nm3Zh
排出烟气温度140OiCc,≡=0379千卡/N"
OC
q6=(13.75x_287.76)*0.379*1400=7310χ-160000J∕h
(3)理论燃烧消耗重计算
1、列热疑收支平衡式
IOOOOX+62.5x+22.5x+4250x=175948+30900+774834+479254+7310χ-160000
理论耗油量x=412kg∕h
2、近似燃料消耗计算*h
P=(60*1000)/(40*24)=62.5公斤/W⅛h
査表得KI=106(ZH=1450°
C)肛6500Om〃〃心
取Kl=0・25
Q二(¾
÷
)/(i_K])=IQQQQQkCal∕m2h
近似耗油量为Xr=160000*40∕10000=640kg∕h
3、实际燃烧消耗量计算
由于某些难以估计的热损失,考虑实际耗油量比理论耗油量大10%〜20%
实际耗油量*=(1∙1〜1.2)*412=453.2〜494∙2kg/h
参考经验数据,难以估计的热损失还可以适当低些,故取11%
χft=l.ll*412=457kg∕h=10.968t/d
4.列熔化部热平衡表
收入热虽
支出热虽
项目
千卡/h
%
(I)重油潜热
4570000
69.7
(1)玻璃形成耗热
1759948
28・28
<
2)重油物理热
28562.5
3.49
(2)加热回流玻璃
液
30900
0.496
(3)压缩空气物理热
10282.5
1.57
(3)窑体散热
774834
12.45
(4)吸入空气物理
热
2033.4
0.03
(4)辐射热损失
479251
7.7
(5)助燃空气物理热
1942250
29.6
(5)溢流热损失
0.075
(6)加热燃烧产物
2859035
45.9
(7)其他热损失
273470
4.4
6553928
6223921
5•熔化部热负荷值,单位耗热量及窑热效率计算(按实际耗油虽)
熔化部热负荷值Q=(34570000+28562.5)∕40=14964*丿/〃广力
单位耗油⅛=10968∕60000=0.1828kg∕kg玻璃液
窑热效率H=1759948∕4598563*100⅜=38.3%
拯实践,入操作得当,单位耗油量可适当降低些,窑热效率可适当提高些。
(六)蓄热室受热表面计算
1.蓄热室计算
采用箱式蓄热室,格子体采用八角筒形砖,格孑L尺寸格孔尺寸160JilnI*160mm,筒高150mm
取比受热表面A=F备IF诧=35m2/m2
则厲=60*35=2100m2
%=⅞∕⅛=2100/14.94=140.56m3
由于格子体高度一般为7〜9πι,格子体长宽尺寸应为砖的长度的整数倍。
故设格子体尺寸L*B*H为5.25*3.5*7.65实际冷=140.57m3
则馄=140.57*14.94=2100m2
A=F議/Fwl=35m2/m"
稳定系数为H/√7j=7.65/√5.25*3.5=1.78
格孔流通面积为:
F,=5.25*3.5*0.6=11.03m2
格孔空气流速为:
VV,...=V0/Ei,=11.98*813/3600/11.03=0.1245m/s
废气流速为:
'
‰=Vg0∕E,.=13.78*813/3600/11.03=0.282m/s
2.空气交换器
采用闸板式,设漏气量为10%
空气口尺寸设讣成高*宽*磴升为0.80m*0.95m*0.15m
则Fn=0.76m2
3.烟道
采用地下烟道,漏气量为15%
总烟道口尺寸高*宽*碩升高为1.55m*0.9m*0.15
耳\=1・53m2
七、排烟系统阻力计算
1•局部阻力讣算列下表。
局部阻力部位与性质
秒)
TCO
(ml)
(m/s)
Y
(kg∕m5)
ζ
备注
进小炉口
1.4936
IlOO
0.7
2.131
1.298
0.9056
小炉内扩散
1.4
2.134
0.1
0.181
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