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燃气工业炉空气动力计算

  
评论: 更新日期:2015年04月26日

  (2)片状换热器
  片状换热器内表面空气流动阻力和外表面烟气流动阻力一般用经验公式来计算。多行程换热器空气管道转弯处的管内压力损失一般采用片状管空气流动阻力的50%~60%。
  换热器内空气流速采用4.0~8.Om/s。如果换热器前压力较高,则为了减小换热器尺寸,降低金属表面最高温度,也可以适当提;高空气流速。换热器管外烟气流速采用2.0~5.0m/s。
  (3)辐射换热器
  辐射换热器的烟道截面一般比较大,直径为0.5~3.Om。烟气流速采用1.0~3.Om/s。预热空气的流速一般采用20~30m/s。
  辐射换热器中烟气阻力损失可忽略不计。
  3.余热锅炉
  以水管式余热锅炉(如图3—9—16)为例,说明余热锅炉空气动力计算的一般方法。
  (1)蒸汽过热器
  蒸汽过热器是由小直径管子组成的蛇形管束,过热器总阻力由气体横向冲刷部分的阻力(这部分阻力按管束进口截面的速度和管束的总排数米确定)、纵向冲刷部分的阻力(计算长皮是进口烟窗的中心线至管于下部弯头底面间的距离)和管束中烟气90°转弯的阻力三部分组成。
  (2)对流管束
  对流管束的阻力一般由横向冲刷管束阻力、纵向冲刷管束阻力以及管束内部转弯阻力三部分组成。
  (3)省煤器
  对光管省煤器,当烟气横向或纵向冲刷时的阻力可按前述公式和线算图进行计算。必须注意的是,余热锅炉各受热面的阻力算出后,还需乘上修正系数k。k值可从有关手册上查取。
  4.烟道
  烟道内的烟气量,除包括燃料燃烧生成的烟气外,还需增加换热器、余热锅炉、烟道、阀门等处的漏风量。
  考虑漏风量后的烟气总量,可按下式计算:
 

 


其中,△α为漏风系数,下面列出部分数据:
 

漏风系数金属管状换热器金属辐射换热器砖烟道钢板烟道
△α0.150.15每10m取0.05第10m取0.01

  在烟道计算时,往往取经济流速。若烟气流速过大,虽可节约管材,但动力消耗过大;反之,若烟气流速过小,可节约动力,却浪费了管材。矩形烟道的高、宽比可取0.5~2。工业炉常用烟道系列可参考有关设计手册。
 


图3-9-16 水管式余热锅炉示意图
1-过热器;2-对流管束;3-省煤器;4-汽锅


  空气及燃气流动阻力的计算原理及方法与烟气流动阻力计算完全相同。
  按工业炉额定热负荷,由燃气燃烧计算确定所需燃气量利空气量。阻力计算所用原始数据,温度、流速等,都可由热力计算得到。
  空气、燃气风道的阻力包括,冷空(燃)气风道、空(燃)气预热器、热空(燃)气风道和燃烧设备等区段的阻力。在计算时,按通道中截面积、流量、温度等的变化,分区段求取,总阻力损失等于各区段阻力之和;当通风分为几路并联时,按阻力损失最大的一条线路计算,这时其它线路上须加闸门进行调节。

  三、燃气工业炉通风排烟装置

  燃气工业炉通风排烟装置分为自然通风装置和机械通风装置。前者指烟囱,后者指鼓风机、引风机或引射器等装置。
  在燃气工业炉中,广泛利用烟囱产生自然抽力。虽然基建投资较大,施工周期较长,但它工作可靠,不需消耗动力,运转费用低,很少需要检修。
  当烟道阻力损失很大或烟气温度很低时,往往需要用机械排烟,这时也有一个较矮的烟囱,它的作用只是保证烟气排放符合卫生标准。
  关于烟囱的工作原理及计算在第一篇第二章有关部分已讨论过。对于燃气工业炉,烟囱的高度除了考虑有足够的抽力之外,还要考虑对周围环境的污染问题。一般应比附近最高建筑物高出5m以上,所以多数炉子的烟囱高度都有富裕。由于计算中是以假定炉底的相对压力为零作前提的,烟囱的抽力有富裕,就会在炉膛内造成负压,这将会吸入大量冷空气,是我们所不希望的。为了调节炉内的静压,通常设置烟道闸门来抵销剩余的吸力。在现代化炉子上,烟道闸门由自动调节系统进行控制。当几个炉子合用一个烟囱时,烟囱底部的吸力按阻力最大的系统来计算,但计算烟囱自身的阻力时,烟气量应按几个炉子的总量来考虑。这种情况下,任何一座炉子的烟气量发生波动,将引起总吸力的变化,也会影响其它炉子的正常工作。所以,烟气量变动大的炉子最好有各自独立的烟囱。
  下面简介机械通风装置
  1.燃烧用鼓风机
  燃气工业炉广泛使用鼓风式燃烧器,鼓风机对燃气的燃烧起着极其重要的作用,应用最广泛的有旋转式(罗茨式鼓风机)和离心式(叶轮鼓风机等)两类。
  (1)旋转式鼓风机
  这类风机吸入一定容积的空气,经压缩后排出。其主要特点是风量稳定,只要转速不变,排山风量总是固定的。需注意的是在管路中应设置安全阀等附件。
  (2)离心式鼓风机
  这类风机利用叶轮高速旋转时产生的离心力,将气体加压后排出。其特点为:振动噪音低、体积小、送风稳定.尤其适合于风量变化的场合。
  离心式鼓风机的性能参数包括风压、风量、功率和效率。根据风压不同可分为低压离心风机(全风压980Pa)、中压离心风机(全风压980~3000Pa)、高压离心风机(全风压3000Pa以上)。
  2.热风干燥炉用鼓风机
  用于热风干燥装置及热风采暖设备的鼓风机,与供应助燃空气的鼓风机不同。它无须太高风压,通常250~300Pa,而要求相当大的风量。为此,普遍采用离心式多叶片鼓风机,其结构与上述离心式风机相同,只是叶片多而窄。
  3.排烟用机械
  机械排烟装置,多采用离心式引风机。
  当烟气温度高于250℃时,往往不能直接用引风机排烟,其烟囱又不能形成足够的抽力,常采用引射排烟装置。
  引射排烟的原理与引射燃烧器相同。它是通过喷嘴高速喷出气体时产生负压来带走烟气。喷射用气体有空气、蒸汽等。
  选择鼓引风机的基本原则是,根据用途确定风机的型号及转速,使其产生所需要的风量和风压,并能在最佳工况下工作。
 

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