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公司新聞
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- 2019/10/21 閱讀次數(shù)：[627]
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3每小時(shí)需要70m的天然氣，表3.4中表示的是天然氣的主要成分以及各自的百分含量。
表3.4 天然氣的成分
種類(lèi) CO+HS H CH CmHn N 22242含量/% 0.1,2 0,2 85,87 0.1,0.-333用 天然氣=35000 KJ?m，將其帶入公式(3.2)計(jì)算得: L=9.27
在理想狀態(tài)下燃料完全燃燒時(shí)所必需的最小空氣量稱(chēng)為理想空氣消耗量;在實(shí)際條件下燃料完全燃燒或不完全燃燒所需的空氣量為實(shí)際空氣消耗量。實(shí)際空氣量與理論空氣量之比稱(chēng)為空氣系數(shù)。
m/m。 0Q低
(2)燃料燃燒實(shí)際需要的空氣量 3Nm 計(jì)算公式為: ,, (3.3) ,,LL,03，，，，kgNm
將L=9.27帶入公式(3.3)中，得L=1.1?9.27=10.20 0α
天然氣燃燒后的主要成分見(jiàn)下表3.5:
表3.5天然氣的主要產(chǎn)物
CO HO N 燃料主要產(chǎn)物 222主要產(chǎn)物成分/% 9.6 18.7 71.7
10t熔鋁保溫爐的設(shè)計(jì) 18 根據(jù)上表中的成分進(jìn)行煙氣熱損失計(jì)爐底的散熱損失:q, (W/m) (34 1.2,4
[7](1)燃料燃燒理論需要的空氣量
用Q33低經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式: (m/m) (3.2) ,1.105，，0.02L04180
.6) 底SSS11n21，，？，，，,,,,,nn21,
式中: t — 爐內(nèi)溫度(?); l
t — 周?chē)髿鉁囟??); 0
2 α — 爐墻內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)[W/(m??)]; n
t?450?時(shí)，α?9.3+0.058t; ln
1t,450?時(shí)，數(shù)值很小可忽略不計(jì); l,n
2 α— 爐墻外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，值為10.33[W/(m??)]; ω
S...... S、S — 爐墻各層材料的厚度(m); n21
2 λ λλ — 爐墻各層材料的熱導(dǎo)率[W/(m??)]。 、n......21
[10]各種耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)如下:
-3高鋁磚層——λ=1.31-0.16?10t,W,(m??), 1
澆注層——λ=0.33,W,(m??), (常州市金獅鋁業(yè)數(shù)據(jù)) 2
-3輕質(zhì)保溫磚層——λ=0.25+0.22?10t,W,(m??), 3
現(xiàn)在根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)各層的溫度，設(shè)高鋁磚層的溫度為800?，澆注料
,SSS312，，,,,123
其中δ是各層壁的厚度之和，λ為各耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)當(dāng)量值。 δ、δ、δ，分別為300mm，100mm,136mm。 123
λ、λ、λ，分別為1.186〔W/(m??)〕, 0.33〔W/(m??)〕,0.294〔W/123
(m??)〕。
12]?爐墻壁的散熱損失計(jì)算
爐墻壁的散熱損失很復(fù)雜，計(jì)算比較麻煩，一般都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)知道爐子外壁的溫度，再根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的，準(zhǔn)確度也較高。
爐子外表面溫度通常為60?，在外墻壁上涂一層金屬漆，使其黑度為0.4(相當(dāng)于爐
將上述的數(shù)據(jù)帶入到公式(3.7)中，計(jì)算出爐底導(dǎo)熱系數(shù)的當(dāng)量值為:
λ=0.48〔W/(m??)〕
各相鄰界面的溫度計(jì)算: =11.79
式中 α——空氣系數(shù)，氣體燃料取1.05,1.1
3 L——實(shí)際空氣消耗量,m α Nm/Nm,而本次設(shè)計(jì)中α的值0
333為1.1，則將單位燃燒生產(chǎn)煙氣量為V=11.00 Nm/Nm,每小時(shí)燃燒70 m的天然0
3氣產(chǎn)生的煙氣量就為770 m，根據(jù)表(3.4)中成分進(jìn)行煙氣散熱損失計(jì)算。
Vi 公式: (KJ/h) (3.4) Q,,氣氣氣
SSS312 (3.8) 1.28()z,，，3,,,123
式中Z為當(dāng)量厚度(m)，計(jì)算得出Z=1.33 33
,tt10 t==441.6? (3.9) ，Z,3t0，，105z6D 殼鋼板涂鋁漆的黑度)，處于20?的流動(dòng)空氣中。
經(jīng)驗(yàn)公式: Q=kq (3.16) 壁壁
λ — 陶瓷板的導(dǎo)熱系數(shù) 2
根據(jù)多層壁的導(dǎo)熱公式得出:
_tt800,1502內(nèi)外 ==1425.4(W/m) (3.17) ,q頂0.30.的熱效率高，取用方便，燃?xì)鉄煨吞?hào)很多，在選用的時(shí)候，首先根據(jù)計(jì)算出的爐子每小時(shí)的熱耗，在參照廠家的型號(hào)選擇。還考慮爐子是用來(lái)保溫鋁液的，根據(jù)燒嘴廠家建議選用高速調(diào)溫
混合室
圖4.1 燒嘴示意圖
6由爐子的熱負(fù)荷計(jì)算中得知爐子每小時(shí)的熱耗為2.43?10KJ，參照生產(chǎn)廠家的各種型號(hào)，最終選擇兩只GSQ100萬(wàn)大卡的燃?xì)鉄臁?
選定燒嘴后，接下來(lái)將燒嘴安裝到爐子上，最重要的是選擇燒嘴的安裝位置，燒嘴的位置對(duì)燒嘴安裝發(fā)揮熱效應(yīng)的影響很大，假若安裝不當(dāng)，可能使燒嘴的熱效應(yīng)不能發(fā)揮出來(lái)，進(jìn)一步影響爐子的單耗，影響爐子的熱效率。嚴(yán)重的時(shí)候還可能導(dǎo)致燒嘴短路，即燒嘴的熱量達(dá)不到金屬液體時(shí)，就已被煙囪的抽力抽走，爐子無(wú)法燒熱。在燒嘴裝入爐子時(shí)并不是平行于爐底，要與爐底成一定的角度，這個(gè)角度非常關(guān)鍵，過(guò)大或過(guò)小都會(huì)造成不同程度的損失。而且，兩只燒嘴之間也應(yīng)該有一定的角度關(guān)系，使兩只燒嘴之間形成互相壓制的關(guān)系，防止熱量過(guò)快的從煙囪流失。
因?yàn)闊斓奈恢煤徒嵌鹊倪x擇都是需要大量經(jīng)驗(yàn)的，屬于爐子部件中最難安裝的，在公司工程師的指導(dǎo)下進(jìn)行燒嘴的布置。首先是確定少最的型號(hào)，上文已經(jīng)確定下來(lái)了。GSQ100萬(wàn)大卡的燃?xì)鉄斓膱A筒直徑為420mm，根據(jù)爐體的長(zhǎng)、寬，考慮將兩只燒嘴和煙囪安裝到同一燃料五花、混合良好，并自帶小型高溫燃燒室，燃燒安全，無(wú)黑煙，提高了燃料利用率，節(jié)能效果顯著。
(4)燒嘴調(diào)節(jié)比大，可適應(yīng)不同加熱溫度要求。 的2?3處，因?yàn)榘惭b過(guò)高的話，燒嘴氣流溫度較高的那一部分不能很好的利用于生產(chǎn)，而且通過(guò)爐子散失了。過(guò)低的話又可能對(duì)鋁液產(chǎn)生燒燒火焰
(5)具有自動(dòng)電點(diǎn)火、自動(dòng)調(diào)節(jié)火焰監(jiān)察和熄火保護(hù)全套功能。 (6)配以自動(dòng)閥門(mén)和控制器即可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。
圖4.1表示的是高溫調(diào)溫?zé)斓母鞑考δ苁疽鈭D，高速燒嘴最大的特點(diǎn)是燃料的燃燒在燒嘴內(nèi)部的燃燒室內(nèi)完成，形成高溫的熱氣流后以高速?lài)姵觯瑹嵝矢�，氣流加大了爐內(nèi)的熱循環(huán)。高速燒嘴的熱量主要是以熱氣流傳導(dǎo)的，高速
10t熔鋁保溫爐的設(shè)計(jì) 23 燒嘴的出口處通常是看不到明顯的火焰的，安裝到同一平面上有利于爐子熱量的均勻分布。燒嘴的安裝面確定后，在確定燒嘴的安裝高度。高速燒嘴噴射出的高溫氣流的火焰長(zhǎng)度很短，高溫氣流的流速很快，能平面上，這樣做有很大的好處。首先經(jīng)過(guò)計(jì)算后，爐體的長(zhǎng)能夠?qū)芍粺旌蜔焽韬侠淼陌惭b到爐體上，并且相互之間不會(huì)影響。其次，將燒嘴和煙囪嘴或半噴式天然氣燒嘴，高速調(diào)溫?zé)炀哂腥缦聝?yōu)點(diǎn): (1) 燒嘴出口的高速熱氣流，加強(qiáng)了爐內(nèi)氣體的循環(huán)，提高了爐溫的均勻性，保證了生產(chǎn)質(zhì)量，同時(shí)減少了燒嘴數(shù)量。
(2)高溫?zé)釟饬鲝?qiáng)化了對(duì)流傳熱，提高了工業(yè)爐生產(chǎn)力和節(jié)能效果。 (3)燒嘴采用三次配風(fēng)，達(dá)到100m?s到200m?s，這樣的高速氣流
10t熔鋁保溫爐的設(shè)計(jì) 24 如果沒(méi)有一個(gè)好的循環(huán)路線，這樣就會(huì)對(duì)爐子的熱效率產(chǎn)生影響。確定高度首先要考慮爐高，主要參考爐門(mén)的安裝位置，一般情況下將燒嘴安裝在爐門(mén)高度的溫度要比熱氣流的溫度高出許多，接觸到工件很容易燒損，如果燒嘴出口處的火焰過(guò)長(zhǎng)的話就說(shuō)明燒嘴沒(méi)有調(diào)
空氣進(jìn)入節(jié)好，需進(jìn)一步調(diào)節(jié)。 吹掃氣
天然氣
2爐頂為拱形，將其作為平面處理，計(jì)算面積為:4.864?3.952=19.22m
爐頂總散熱量:Q=1425.4?19.22=27396W =98626kJ 頂
10t熔鋁保溫爐的設(shè)計(jì) 22 4.爐子部件選擇
4.1燒嘴的選擇
在計(jì)算出爐子的熱負(fù)荷后，給爐子裝配合適的燒嘴，還要確定燒嘴的安裝位置，將熱量最大化的利用，同時(shí)也不能影響其它部件的安裝。最重要的是不能使鋁液產(chǎn)生燒損，要給燒嘴確定合適的角度。
在選擇燒嘴之前先明確燒嘴的類(lèi)型，按燃料的種類(lèi)分為煤氣燒嘴，油嘴和煤粉燒嘴;按燒嘴的噴射速度分，可以分為高速燒嘴，中速燒嘴和低速燒嘴。按照供給的燃料的壓力又可以將燒嘴分為高壓燒嘴，中壓燒嘴，低壓燒嘴，他們與高
[13]速，中速，低速燒嘴又是有區(qū)別的。燒油的燒嘴主要有燒重油和柴油的，燒油的燒嘴成本過(guò)高，采用的較少，而且要考慮要怎么樣將油最好的霧化，混勻，比較麻煩;煤粉燒嘴現(xiàn)在更是用的較少;目前大多數(shù)廠家使用的主要是方鋁管燒氣燒嘴，在燒氣燒嘴中主要有:反射爐煤氣燒嘴、城市煤氣燒嘴、天然氣燒嘴、液化氣燒嘴等，它們各自都有不同的特點(diǎn)。反射爐煤氣燒嘴的熱值很低，只有5952KJ,7440KJ左右，氣體中的主要燃燒成分為CO，很容易造成事故;城市煤氣燒嘴的
式中，k為換算系數(shù)，爐壁散熱面的方向?yàn)榇怪睜t壁，且爐壁黑度為0.4，在空氣溫度20?的條件下，k=0.76。
爐子的爐壁散熱面積不同，因此分別計(jì)算:
Q=808?6.028?3.41?2?1=33218W/h 壁1
Q=808?4.524?3.41?2?1
-32 λ=0.29+0.26?10?0.5?(400+150)=0.36[W/(m??)] 2
式中，λ — 耐火粘土磚導(dǎo)熱系數(shù); 1
?爐頂散熱損失
爐頂?shù)膬?nèi)層用的是耐火粘土磚，厚度為300mm，磚縫厚度2mm,耐火粘土磚外層是60mm厚的纖維陶瓷板。
采用理論的方法來(lái)計(jì)算爐頂?shù)纳釗p失
-32 =0.7+0.58?10?0.5(800+400)=1.048[W/(m??)]
與假設(shè)的430?差不多，無(wú)需再算方鋁管。D為爐底的短邊邊是非常困難的，因?yàn)橹恢罓t膛的溫度，所以用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)爐頂?shù)臏囟纫话阍?50?左右，內(nèi)部溫度在800?左右。耐火材料之間的溫度定為400?，這樣便可計(jì)算出爐頂
當(dāng)澆注料層與輕質(zhì)保溫磚層的溫度為440?時(shí)，保溫磚外層的溫度為130?，由以上數(shù)據(jù)計(jì)算爐底總的散熱損失為:
Q=634.26×2.784×3.952×130×1=907187W?的散熱損失了，過(guò)程如下:
-3 λ=0.7+0.58?10t 1
長(zhǎng)，D=3.132m
SS12 Z=1.28()=0.1,1
,tt10， t==785.8? (3.13) Z,1t0，，105z6D
此時(shí)與假設(shè)溫度800?極為接近，無(wú)需再算。 h 底
單位換算:1W=0.8598kcal/h，1cal=4.1868J
5所以，爐底每小時(shí)的散熱量Q=430?.
將假設(shè)的溫度帶入到上述的導(dǎo)熱系數(shù)中有:
2高鋁磚層——λ=1.186,W,(m??), 1
2澆注料層 —λ,0.33[W/(m??)](咨詢(xún)廠家數(shù)據(jù)) 2
-32輕質(zhì)保溫磚層 —λ,0.25+0.22?10t[W/(m??)] 3 方鋁管
根據(jù)公式(3.6)便可計(jì)算出爐底的熱損失，即:
800,20t,t210q, == 634.26 (W/m) 底0.30.140.1341SSS11n21，，，，，？，，，1.1860.330.36810.33,,,,nn21,,
10t熔鋁保溫爐的設(shè)計(jì) 20 其中溫度是兩個(gè)界面的平均溫度。
[11]根據(jù)公式計(jì)算出爐底導(dǎo)熱系數(shù)的當(dāng)量值，公式如下:
=130498.06+204811.2+645239.27
=980548.53 (KJ)
5 所以煙氣的熱量損失為:9.8?10KJ
5 計(jì)算出煙氣帶走的熱量為9.8?10KJ，根據(jù)江蘇嘯波再生金屬料的選用。因?yàn)闋t子爐膛里裝的是鋁液，那么要考慮在爐子的最內(nèi)層要用對(duì)鋁液無(wú)污染的爐襯材料，而且要有一定的強(qiáng)度，避免爐襯在高溫下失去其性能，從以上考慮出發(fā)，爐子的內(nèi)設(shè)備成套有限公司的多年經(jīng)驗(yàn)，一般保溫爐中的熱量損失主要是由高溫?zé)煔鈳ё叩�，通常�?0%,70%。根據(jù)計(jì)算得到其帶走量為總熱量的67%。
(4)爐子墻壁的散熱損失
通常爐子的外壁都是鋼板包裹，在爐子成品后需在表面涂一層銀光漆，這樣表面的黑度就減小了。根據(jù)國(guó)家的規(guī)定，要求爐子的外表面溫度不得高于室內(nèi)環(huán)境溫度40?，假設(shè)室溫為20?，那么爐子外表面的最高溫度為60方鋁管?，爐子內(nèi)表面溫度為850?.
在計(jì)算爐壁的散熱損失時(shí)，首先考慮的是爐襯材襯材
10t熔鋁保溫爐的設(shè)計(jì) 19 料選用Al2O3?75%的一級(jí)高鋁磚，這種磚含鋁量較高，不易污染鋁液，而且能夠承受高溫，這是選用一級(jí)高鋁磚的主要原因。同時(shí)由于爐子的各個(gè)墻壁在爐子中起著不同的作用，則從經(jīng)濟(jì)、安全使用的角度來(lái)選用不同的耐火材料。在計(jì)算不同的爐壁時(shí)的具體分析。
?爐底散熱損失計(jì)算
爐底爐襯材料的使用:300?的高鋁磚層、100?的澆注料、136?的輕質(zhì)保溫磚，在爐底的斜坡部分，高鋁磚用澆注料來(lái)代替，主要是為了砌筑的方便，因?yàn)闈沧⒘鲜且淮纬尚偷模矣捕纫埠芨�。爐口也用澆注料，這樣便于工人的操作，它一次成型，沒(méi)有磚縫，硬度高，防止鋁液的泄漏。
Q——煙氣損失熱量 氣
已知爐膛溫度為800,850?，那么煙氣溫度也在這個(gè)范圍內(nèi)，取最高850
[9]計(jì)算，知道850?下，各種氣體的體積焓:
3CO=1845.8KJ/m 2
3HO =1422.3 KJ,m 2
3N=1168.7KJ,m 2 方鋁管
根據(jù)煙氣的組成計(jì)算出每小時(shí)各種氣體的生成量如下:
3V=770?9.6%=70.9(m) CO2
3V =770?18.7%=144.0(m) H2O
3V=770?71.7%=552.1(m) N2 方鋁管鋁壁散熱器
由此計(jì)算850?煙氣帶走的熱量為:
(3.5) ,,，,，,QVVViiiH2OH2O氣CONCON2222
[8](3)煙氣損失量
在燃料燃燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔�，這些煙氣會(huì)帶走很大一部
分熱量，所以煙氣熱量的損失是爐子熱損失中比重最大的，本爐采用的燃料
是天然氣。同固體燃料、液體燃料相比較，氣體燃料燃燒完全且易于控制，
容易實(shí)現(xiàn)燒嘴的空氣、燃料自動(dòng)比例調(diào)節(jié)，還可對(duì)燃料和空氣進(jìn)行高溫預(yù)熱，
從而提高燃燒效能和有效地節(jié)約燃料。天然氣在氣體燃料中又具有高熱值，
污染少的特點(diǎn)，它被視為最干凈的能源之一，這樣有利于企業(yè)的環(huán)保，目前
天然氣的設(shè)施十分完備，便于安裝，節(jié)約了資金。
