馬蹄焰窯爐設(shè)計說明說-大連工業(yè)大學

原始資料產(chǎn)品：高白料機制玻璃瓶罐。出料量：每天熔化玻璃60噸。玻璃成分（設(shè)計）（%）：SiO2Al2O3CaO+MgOBaONa2O+K2O71%3.5%10.5%0.5%14.5%料方及原料組成：原料料方%原料化學組成（%）外加水分%SiO2Al2O3CaOMgONa2OFe2O3其它失量石英砂51.98599.350.20.10.050.0515.0長石28.85865.1319.940.240.1114.030.120.43石灰石18.92610.255.260.30.02碳酸鈉99.2硝酸鈉98.12硫酸鈉0.14等等純堿18.0657.877.0硝酸鈉1.1621.5重晶石0.5241.16氧化鋇63.35合計119.515碎玻璃數(shù)量：占配合料量的33%。配合料水分：靠石英砂和純堿的外加水分帶入，不另加水。玻璃熔化溫度：1400℃。工作部玻璃液平均溫度：1300℃。重油。元素組成（%）低熱值（千卡/公斤）加熱溫度（℃）CHONSAW86.4212.160.550.20.150.020.510000125霧化介質(zhì)：用壓縮空氣，預熱到120℃，用量為0.6m3/公斤油。噴嘴磚孔吸入的空氣量：0.5m3/公斤油。助燃空氣預熱溫度：1050℃?？諝膺^剩系數(shù)a：取1.2?；鹧婵諝鈨?nèi)表面溫度：熔化部1450℃，工作部1350℃。窯體外表面平均溫度（℃）：窯頂側(cè)胸墻前后胸墻電容鋯磚池墻池底熔化部250180200160130175熔化池內(nèi)玻璃液溫度（℃）：液面窯池上部（平均）窯池上下部交接層窯池下部（平均）池底1400900128012651250池深方向玻璃液溫降：窯池上部為2℃/cm，窯池下部為1℃/cm。池墻、池底內(nèi)表面溫度按玻璃液溫度（1250℃）取用。熔化部窯頂處壓力：2米汞柱。玻璃形成過程耗熱計算：100公斤濕粉料中形成氧化物的量原料名稱形成玻璃液的氧化物量的計算氧化物數(shù)量（公斤）SiO2Al2O3CaOMgOBaONa2OFe2O3總數(shù)石英砂51.985/1.15*0.9935=44.9251.985/1.15*0.002=0.090451.985/1.15*0.001=0.04551.985/1.15*0.0005=0.02351.985/1.15*0.0005=0.02344.920.09040.0450.0230.02345.1014長石28.858*0.6513=18.79528.858*0.1994=5.754328.858*0.0024=0.069328.858*0.0011=0.031728.858*0.1403=4.048828.858*0.0012=0.01718.7955.75430.06930.03174.04880.01728.734石灰石18.926*0.01=0.1892618.926*0.002=0.0365218.926*0.5526=10.458518.926*0.003=0.056818.926*0.0002=0.03650.18960.036510.4590.05680.036510.778純堿18.06/1.07*0.5787=9.7689.7689.768硝酸鈉1.162*0.9812*0.365=0.4161.162*0.0014*0.435=0.0011.162*0.0011*0.585=0.0010.4160.4180.0010.001重晶石0.524*0.6335=0.3320.524*0.0116=0.0060.524*0.0017=0.0010.3320.3390.0060.001合計63.9045.88710.5730.11150.33214.230.09595.133玻璃成分（%）67.246.1911.130.120.3514.970.10100生成硅酸鹽耗熱（以1公斤濕粉料計；單位是千卡/公斤或千焦）；由CaCO3生成CaSiO3的反應(yīng)耗熱量q1q1=367Gcao=367*(0.104585+0.00045)=38.5千卡/公斤*4.184=161.084KJ由Na2CO3生成Na2SiO3的反應(yīng)耗熱量q2q2=227.3GNa2O=227.3*90.09765+0.00001)=22.2千卡/公斤*4.184=92.89KJ由硝酸鈉生成硅酸鈉的反應(yīng)耗熱量q3q3=990GNa2O=990*0.00416=4.12千卡/公斤*4.184=17.24KJ由硫酸鋇生成BaSiO3的反應(yīng)耗熱量q4q4=540GBaO=540*0.00332=1.79千卡/公斤*4.184=7.49KJ一公斤濕粉料生成硅酸鹽耗熱q硅q硅=q1+q2+q3+q4=66.61千卡/公斤*4.184=278.7KJ100公斤濕粉料去氣產(chǎn)物的組成原料名稱去氣產(chǎn)物量計算去氣產(chǎn)物量H2OCO2O2SO2SiF4總量硅砂51.985-51.985/1.15=6.786.786.78長石28.858*0.0043=0.1240.1240.124石灰石18.926*0.4398=8.3248.3248.324純堿18.06-18.06/1.15=2.3618.06/1.15*0.992*0.4155=6.0252.366.0258.385硝酸鈉1.162*0.015=0.01741.162*0.0014=0.001631.162*0.9812*0.094=0.10721.162*0.9812*0.54=0.61571.162*0.0014*0.45=0.00071.162*0.0014*0.113=0.000181.162*0.0011*0.415=0.000050.00050.61570.10720.000180.00070.7339重晶石0.524*0.98*0.27=0.13870.524*0.98*0.067=0.0340.0340.13870.1727重量（公斤）9.26414.350.61570.1510.139424.52體積（標米3）11.527.2770.2980.1050.04919.249體積（%）59.8537.81.550.550.2551002.配合料用量計算在配合料中，粉料占70%，碎玻璃占30%。1公斤粉料需加碎玻璃量30/70=0.4286公斤。1公斤粉料加上碎玻璃0.4286公斤，得：1-0.01*24.52+0.4286=1.1834公斤玻璃液。熔成1公斤玻璃液需要的粉料和碎玻璃分別為：G粉=1/1.1834=0.845公斤G碎=1/1.1834=0.333公斤。熔成1公斤玻璃液需要的配合料量為G料=G粉+G碎=0.845+0.333=1.178公斤。3.玻璃形成過程的熱平衡（以1公斤玻璃液計，單位是千卡/公斤，從0℃算起）支出熱量(1) 加熱玻璃液到1400℃耗熱G**=1*0.3145*400=440.3千卡*4.184=1842.2KJ(2)加熱去氣產(chǎn)物到1400℃耗熱0.01V去..G粉.t熔=0.01*19.249*0.845*0.48*1400=109.3千卡*4.184=457.3KJ(3)生成硅酸鹽耗熱q硅.G粉=66.61*0.845=56.92千卡*4.184=235.5KJ(4)形成玻璃耗熱83G粉（1-0.01V去）=83*0.845*（1-0.01*19.249）=56.63千卡*4.184=236.96KJ(5)蒸發(fā)水分耗熱595G水G粉=595*0.09264*0.845=46.58千卡*4.184=194.88KJ共計支出熱量：(1842.2+457.3+235.5+236.96+194.88)KJ=709.1千卡/公斤=2966.84KJ收入熱量由粉料和碎玻璃在玻璃形成過程+=0.845*0.23*20+0.333*0.1807*20=5.09千卡=21.3KJ熔化1公斤玻璃液在玻璃形成過程中的耗熱量為：q玻=支出熱量-收入熱量=709.1-5.09=704千卡=2945.5KJ燃料燃燒計算重油化學組成（%）燃燒需量（標米3/公斤油）燃燒反應(yīng)式燃燒產(chǎn)物量（標米3/公斤油）CO2O2N2H2OSO2總量C86.421.61C+O2=CO21.61H12.160.684H+O2=2H2O1.36S0.150.0011S+O2=SO20.0011N0.20.0063W0.5+2.291O0.55-0.003852.28725α=1.2時過剩O2量0.4570.457共需O2量2.74425引入N2量10.3010.30空氣需要量13.04燃燒產(chǎn)物量（標米3）1.610.45710.321.3660.001113.75燃燒產(chǎn)物成分（%）11.703.3275.049.930.01100.0熔化部面積計算取熔化率1.5噸/米2.天，估算熔化部面積為40米2，其中熔化帶占70%，面積28米2，初步確定熔化帶5.4米，寬5.2米?；鹧婵臻g長5.4米，寬5.4米，胸墻高0.9,米，窯碹升高1/8，碹股0.65米。1、熔化帶火焰空間容積與面積計算火焰空間底部面積：f1=5.4*5.4=29.16m2火焰空間頂部面積：f2=5.4*5.4*1.03885=30.29m2火焰空間端部面積：f3=（1+2/3*0.65）*5.4=7.2m2火焰空間側(cè)墻面積：f4=0.9*5.4=4.86m2火焰空間容積：V空=（0.9+2/3*0.65）*5.4*5.4=38.88m32、火焰氣體黑度（ε氣）計算l有==5.4*=5.4*=1.83m=0.117*1.83=0.214（大氣壓·米）=0.0993*1.83=0.182（大氣壓·米）假定=1600℃，查圖表得到，=0.075=0.075=1.05煙氣黑度：=+=0.075+1.05*0.075=0.15383、火焰溫度計算===0.516已定=1400℃假定=1600℃，=1450℃，=1370℃ ==1862.5Tg=1837-273=1564℃與假設(shè)得火焰溫度相近，故上述假設(shè)的各條件溫度均可使用。4、熔化部面積計算Qm,=85477.9Q熔=q玻*G=7363625KJ取n、=0.05，m=0.6熔化帶面積F=Q熔,*（1-n、）/Qm,*m=32.6m2按70%的比例折算，熔化部面積為46.6平方米，略小于經(jīng)驗估算值（比經(jīng)驗值小15%左右）。說明經(jīng)驗值估算適用。五、燃料消耗量及窯熱效率計算1、理論燃料消耗量計算：設(shè)x為每小時耗油量（kg），熱量單位為千卡/h，從0℃算起，以熔化部為計算范圍。（1）熔化部收入的熱量a.重油的潛熱=10000x千卡/hb.重油的物理熱=0.5*125x=62.5x千卡/hC.壓縮空氣（霧化介質(zhì)）的物理熱=0.311℃=0.6*1.3*140x=22.5x千卡/hd.由噴嘴磚孔吸入空氣的物理熱吸入空氣溫度為40℃=0.311℃=0.5*0.311*40=6.2kJ/he.助燃空氣（二次空氣）的物理熱二次空氣量=13.04-0.6-0.5=11.94=0.3382千卡/kg℃=11.94*0.3382*1050=4250千卡/h（2）熔化部支出的熱量a.消耗于玻璃形成過程的熱量去氣產(chǎn)物排出溫度為1400℃，與玻璃熔化溫度相同，故加熱去氣產(chǎn)物一項不必另行計算。=(2945.45KJ*60*1000）/24=1759948.6千卡/hb.加熱回流的玻璃液考慮用下沉式流液洞，取回流系數(shù)為1.4，回流玻璃液量=（60*1000）*（1.4-1）/24=1000kg/h回流玻璃液的平均溫度=（1400+1300）/2=1350℃=0.3090千卡/kg℃=1000*0.309*（1400-1300）=30900千卡/hc.窯體散熱部位材質(zhì)厚度(m)內(nèi)溫度外溫度（kcal/m.h℃）散熱面積散熱量千卡/h窯頂硅磚0.314502501.585.2740.56256501.4側(cè)胸墻硅磚0.314501801.5523.8814.0469183.5前胸墻硅磚0.314502001.561.583.96.531687.5上池墻鐵磚0.313401603.0510.1724.12294360.5下池墻粘土磚0.312651300.9843.288.1630378池底粘土磚0.312501750.9923.3145.2489668流液洞底部30#0.312501750.353.311.922408流液洞蓋板40#0.312652000.3810.10.48647.52合計774834d.輻射熱損失輻射部位孔口面積F輻射處空間溫度被輻射處空間溫度孔口高/孔口深D/x門孔系數(shù)輻射熱損失量（千卡/h）通過加料口0.361600500.115/0.4=0.2830.422340通過噴嘴磚孔0.01131600600.06/0.14=0.430.321175通過測溫孔0.011600500.08/0.4=0.20.181100向小爐口1.41600（1350+1050）/2=12000.39/0.4=0.9750.62208431向工作部4.3216001400130/260=0.50.45267309合計479254e.溢流熱損失由熔化部溢流出的煙氣溫度1400℃.查附表得℃通過部位溢流煙氣溫度孔口中心距窯頂高h溢流系數(shù)孔口面積F溢流量溢流熱損失（千卡/hVV0加料口14001.491.3680.6320.620.01580.51242.322444測溫孔14001.1101.0190.9810.620.010.0635.318730噴嘴磚孔14001.5701.4410.5590.820.002830.017105306共計87.646480其中：孔口中心到窯頂?shù)膸缀螇侯^h孔口處的壓力，h=窯頂壓力-=2-（mm水柱）V溢出溫度時的溢流量：V0標準狀況下的溢流量（）f.加熱燃燒產(chǎn)物由小爐排出的煙氣量為==13.75x+60*1000/24*0.78*19.249/100-87.6=13.75x-287.76排出煙氣溫度1400℃℃q6'=（13.75x_287.76）*0.379*1400=7310x-152685kJ/h（3）理論燃燒消耗量計算1、列熱量收支平衡式10000x+62.5x+22.5x+4250x=175948+30900+774834+479254+7310x-152685理論耗油量x=412kg/h近似燃料消耗計算*hP=（60*1000）/（40*24）=62.5公斤/m2*h查表得（℃）W=65000取Q=（）/（1-）=153605.5近似耗油量為=153605.5*40/10000=614.4kg/h實際燃燒消耗量計算由于某些難以估計的熱損失，考慮實際耗油量比理論耗油量大10％～20％實際耗油量=(1.1～1.2)*412=453.2～494.2kg/h參考經(jīng)驗數(shù)據(jù)，難以估計的熱損失還可以適當?shù)托?，故?1％=1.11*412=457kg/h=10.968t/d列熔化部熱平衡表 收入熱量支出熱量項目千卡/h％項目千卡/h％（1）重油潛熱457000069.7（1）玻璃形成耗熱175994828.28（2）重油物理熱28562.53.49（2）加熱回流玻璃液309000.496（3）壓縮空氣物理熱10282.51.57（3）窯體散熱77483412.45（4）吸入空氣物理熱2033.40.03（4）輻射熱損失4792547.7（5）助燃空氣物理熱194225029.6（5）溢流熱損失464800.075（6）加熱燃燒產(chǎn)物285903545.9（7）其他熱損失2734704.4共計6553928100共計62239211005.熔化部熱負荷值，單位耗熱量及窯熱效率計算（按實際耗油量）熔化部熱負荷值Q=(34570000+28562.5)/40=14964單位耗油量=10968/60000=0.1828kg/kg玻璃液窯熱效率η=1759948/4598563*100％=38.3％據(jù)實踐，入操作得當，單位耗油量可適當降低些，窯熱效率可適當提高些。（六）蓄熱室受熱表面計算采用箱式蓄熱室，格子體采用八筒形磚，格孔尺寸165mm*165mm,筒高150mm取比受熱表面則由于格子體高度一般為7～9m，取8.5m,取格子體尺寸L*B*H為4.44*3.64*6實際則穩(wěn)定系數(shù)為格孔流通面積為：格孔空氣流速為：=1.37/9.7=0,141m/s廢氣流速為：=1.49/9.7=0.154m/s七、排煙系統(tǒng)阻力計算1.局部阻力計算列下表。局部阻力部位與性質(zhì)V(標米3/秒)T（℃）F(㎡)W(m/s）γ（kg/m3）ζH備注進小爐口1.493614000.72.1341.2980.50.9056小爐內(nèi)擴散1.493614001.42.1341.2980.10.18190°轉(zhuǎn)彎1.493613101.41.0671.29820.857進蓄熱室擴大1.493612005.741.0671.2980.720.287進格子磚1.493611002.40.6221.2982.60.328格子體中1.52366872.40.6351.29814.81.362漏風2%進爐條孔擴大1.56834003.340.471.2980.10.0035漏風5%出爐條孔擴大1.56834003.340.471.2980.050.0018底煙道90°轉(zhuǎn)彎1.56833501.171.341.29820.532進煙道縮小1.56833300.81.961.2980.20.1097通過交換器1.56833200.453.4851.2980.50.856進煙道擴大1.64303200.453.651.2970.20.375漏風10%總煙道45°轉(zhuǎn)彎1.64303000.91.8261.2970.50.227通過閘板2.02352800.62.8631.2961.31.399漏風15%進煙囪90°轉(zhuǎn)彎2.02352800.91.9081.2961.50.717煙囪底部擴大2.02352800.91.9081.2960.50.239出煙囪口2.02352201.091.5611.29610.285合計8.6662.摩擦阻力計算列下表。局部阻力部位V(m3/s)T（℃）F(㎡)W(m/s）γ（kg/m3）l(m)D(m)λH備注小爐內(nèi)1.493613551.121.331.33.430.90.060.157格子體內(nèi)1.52356872.40.6351.35.630.130.501①漏風2%煙道內(nèi)1.59963300.81.9921.340.920.060.143漏風5%總煙道內(nèi)1.75963000.91.9561.3200.980.060.638漏風10%閘板后2.02352800.92.2481.30.980.060.203漏風15%煙囪內(nèi)1.205525021.0121.3401.60.060.191合計1.8333.蓄熱室?guī)缀螇侯^計算。從蓄熱室頂?shù)降谉煹赖母撸?.642米t車間=20℃tq0=855℃hp=9.642*[1.293*273/(273+20)-1.298*273/(273+855)=8.587mm水柱排煙系統(tǒng)阻力=hm+hf+hp=19.086mm水柱八、煙囪計算1.擴容計算煙囪克服的阻力，再計入15%的儲備系數(shù)H=19.086mm水柱2.煙囪高度（H）計算[夏季溫度最高37℃]H=19.086/[1.293*273/(273+37)-1.296*273/(273+250)]=41.3m取45米。3.煙囪出口直徑(D)計算V=2.0235m3/s取1.561米/秒則F上=1.296m2D上=(4*1.296/п)0.5=1.3m目錄TOC\o"1-3"\h\z\u一、原始資料 11．產(chǎn)品 12．出料量 13．玻璃成分 14．料方及原料組成 15．碎玻璃量 16．配合料水分 17．玻璃熔化溫度 18．工作部玻璃平均溫度 19．重油組成 110．霧化介質(zhì) 111．噴嘴磚吸入空氣量 212．助燃空氣預熱溫度 213.空氣過剩系數(shù) 214.火焰空間內(nèi)表面溫度 215.窯體外表面平均溫度 216．熔化池內(nèi)玻璃液溫度 217．熔化部窯頂壓力 2二、玻璃形成過程耗熱量計算 21．生成硅酸鹽耗熱 32．配合料用量的計算 43．玻璃形成的熱平衡 5三、燃料燃燒計算 PAG