Расчет сожигательного устройства. Теплота сгорания топлива: Qрн=22440,4 кДж/м3

ДАНО:

Расход топлива: В=439,61 м³/ч = 0,1222 м³/с

Теплота сгорания топлива: Q^р_н=22440,4 кДж/м³

Действительное количество воздуха необходимое для сжигания 1м³ газа: V^д_в=6,949 м³/м³

Плотность воздуха при н.у.: ρ⁰_в=1,293 кг/м³

Избыточное давление газа перед горелкой: P’_г=5300 Па

Избыточное давление воздуха перед горелкой: P’_в=500 Па

Температура газа на входе в горелку Т_г=293 К

Температура воздуха на входе в горелку Т_в=293 К

Коэффициент расхода воздуха n=1,15

Коэффициент гидравлического сопротивления газового канала горелки (для горелок типа «труба в трубе») ξ_г=1,5

Коэффициент гидравлического сопротивления воздушного канала горелки (для горелок типа «труба в трубе») ξ_в=1

 

Плотность газа при н.у. находим по формуле (стр.11 [1]):

РЕШЕНИЕ:

Т.к. ширина печи составляет 5,695 м, а целесообразно устанавливать одну горелку на 3 м, принимаю решение установить 2 диффузионные горелки средней тепловой мощности типа «труба в трубе».

Находим расход топлива на одну горелку м³/с

Определяем расход воздуха при нормальных условиях: м³/м³

Определяем приведенные к нормальным условиям скорости истечения газа и воздуха в выходном сечении:

м/с

м/с

Рассчитываем площади выходных сечений газового и воздушного каналов:

Определяем диаметр выходного сечения газового канала:

Принимая по табл. 2.2[1] скорость газа определяем внутренний диаметр газового канала:

Определяем наружный диаметр газового канала внутри горелки(при толщине стенки ):

Определяем диаметр воздушного канала:

Принимая по табл. 2.2[1] приведенную к нормальным условиям скорость газовоздушной смеси в носике горелки , определяем площадь сечения носика горелки:

Определяем диаметр носика горелки:

Определяем температуру смеси на выходе из носка горелки:

― объёмная доля воздуха в смеси при н.у.:

― удельная энтальпия природного газа при Тг=20 ⁰С

i_г≈ 36 кДж/м³

― удельная энтальпия воздуха при Тв= 20 ⁰С по прил.8 [1]:

i_в= 26,102 кДж/м³

― удельная энтальпия смеси:

i_см=α* i_в + (1-α)* i_г=0,919*26,102+0,081*36=26,904

― температура смеси: Тсм = 20 ⁰С = 293 К

 

Определяем температуру смеси на выходе из носика горелки:

Находим действительную скорость смеси на выходе из носика горелки:

Определяем длину факела (при К=0,6 для генераторного газа):

Таким образом, факел перекрывает: длины копильника

Определяем максимальный диаметр факела:

С учетом теплоты сгорания природного газа и рассчитанных диаметров носика горелки и газового сопла по приложению 9 [1] выбираем горелку ДВС–150/ .

Т.к факел короткий, то принимаю решение разместить горелку на торцевых стенах печи в шахматном порядке с отводом продуктов сгорания через центр свода.

 

 

Вертикальная стена над уровнем расплава	Вертикальная стена под уровнем расплава	Свод	Подина
Рабочий	Динасовый огнеупор (ГОСТ 4157-79) перепад температур 1445 – 1340,788 оС	Форстеритовый огнеупор (ГОСТ 14832-79) перепад температур 1087 – 952,1 оС	Динасовый огнеупор (ГОСТ 4157-79) перепад температур 1445 – 852,47 оС	Форстеритовый огнеупор (ГОСТ 14832-79) перепад температур 1000,9 - 816,83 оС
Второй	Шамотный легковес ШКЛ-1,0 (ГОСТ 5040-78) перепад температур 1340,788 – 885,3оС	Шамотный легковес ШЛ-0,9 (ГОСТ 5040-78) перепад температур 952,1 –275оС	Каолиновая вата 2…8 мкм (ГОСТ 23619-79) перепад температур 852,47 – 250оС	Шамотный огнеупор ШВ (ГОСТ 390-83) перепад температур 816,83 – 437,02оС
Третий	Шамотный ультралегковес ШЛ-0,4 (ГОСТ 5040-78) Перепад температур 885,3 – 93,97оС	Перлитоцементные изделия марки 250 перепад температур 275 – 70оС		Диатомитовая обожжённая крошка в засыпке перепад температур 437,02 – 110оС
Четвертый	Асбазурит мастичный перепад температур 93,97 – 90оС

Заключение.

 

 

Результат расчета горения топлива:

 

Для достижения заданной температуры продуктов сгорания сжигание природного газа при коэффициенте расхода воздуха n = 1,15 можно производить без подогрева воздуха.

 

 

Результат расчета теплового баланса и расхода топлива:

 

Приход тепла	Расход тепла
Наименование статьи	кВт	%	Наименование статьи	кВт	%
Химическое тепло топлива	2737,7288		Потери тепла в окружающую среду	840,323	30,66
Потери тепла с отходящими газами	1898,19	69,28
Невязка баланса	0,4612	0,06
Итого	2737,7288		Итого	2737,7288

 

Расход топлива В = 0,122 м³/с.

 

Результат расчета сожигательного устройства:

 

Принимаются к установке 2 диффузионные горелки типа “труба в трубе” ДВС–150/ . со следующими размерами:

Диаметр выходного сечения газового канала

Внутренний диаметр газового канала

Наружный диаметр газового канала внутри горелки

Диаметр воздушного канала

Диаметр носика горелки .

7. Список литературы:

1) Сборщиков Г. С., Крупенников С. А., Теплотехника: расчет и конструирование элементов промышленных печей, издательство «Учеба», Москва, 2004 г.

2) Кривандин В. А., Арутюнов В. А., Белоусов В. В. и др., Теплотехника металлургического производства т.2, издательство «МИСИС», Москва, 2002 г.

3) Миткалинный В. И., Кривандин В. А. и др., Металлургические печи: атлас, издательство «Металлургия», Москва, 1987 г.