Часть 4. Расчет сожигательного устройства

ДАНО:

Расход топлива: В=259,2 м³/ч = 0,072 м³/с

Теплота сгорания топлива: Q^р_н=36061,78 кДж/м³

Действительное количество воздуха необходимое для сжигания 1м³ газа: V^д_в=11,014 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]):

ρ_Г=0,0196*СО₂+0,0125*N₂+0,0072*CH₄+0,0322*C₅H₁₂=0,0196*0,1+0,0125*1,2+0,0072*98,2+0,0322*0,6=0,738 кг/м³;

РЕШЕНИЕ:

Т.к. ширина печи составляет 5,896 м, а целесообразно устанавливать одну горелку на 3 м, принимаю решение установить 2 диффузионные горелки средней тепловой мощности типа «труба в трубе».

Расход топлива на 1 горелку кг/с или 129,6 кг/ч

Расход воздуха при н.у.: V_в=V^д_в*V_г=11,014*0,036=0,397 м³/с

2. Скорость истечения газа в выходном сечении

4. Диаметр газового сопла

Площадь выходного сечения:

Диаметр выходного сечения:

Принимая скорость газа w’_г=25 м/с (см. табл. 2.2 [1]), внутренний диаметр равен:

Наружный диаметр

5.Диаметр воздушного канала

Площадь выходного сечения воздушного канала

Диаметр воздушного канала:

6. Принимая приведённую к н.у. скорость газо-воздушной смеси в носике горелки w⁰_см=25 м/с (см. табл. 2.2 [1]), определяем площадь сечения носика горелки:

Определяем диаметр носика горелки

7.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

Определяю действительную скорость смеси на выходе из носика горелки:

W_см= w⁰_cм * Т_см / Т₀ = 25 * 293 / 273 = 26,8 м/с

Определяю длину факела (при К=1,5 для природного газа):

L_ф = 20 * К * d_н.г. * (w²_см / g * d_н.г.)^0,17 = 20 * 1,5 * 0,148 * (26,8² / 9,81 * 0,148)^0,17=12,7 м

Факел перекрывает: 12,7 / 16,545 * 100% = 77% длины печи

Определяю максимальный диаметр факела:

D_ф=N * L_ф= 0,13 * 12,7 = 1,65 м

Полнота перекрытия печи: 2 * 1,65 / 5,896 * 100% = 56%

С учётом заданной по условию теплоты сгорания газа и рассчитанных диаметров носика горелки =148 мм и газового сопла d_г=22 мм по прил. 9 [1] выбираю горелку

ДВС 150/22

Заключение

1. Сжигание топлива осуществляется без предварительного подогрева воздуха с коэффициентом расхода воздуха n=1,15.

1. Конструкция ограждений печи.

	Стена над уровнем расплава	Стена под уровнем расплава
№ слоя	Tвн-Tнар,ºС	Материал	Толщина, м	№ слоя	Tвн-Tнар,ºС	Материал	Толщина, м
	1457-1356	Динасовый огнеупор (ГОСТ 4159-79)	0,23		1093-1003	Хромитоперикла зовый огнеупор (ГОСТ 5381-93)	0,23
	1356-1077	ШКЛ 1,0 (ГОСТ 5040-78)	0,23		1003-700	ШЛ-0.9 (ГОСТ 5040-78)	0,23
	1077-491	ШЛ-0,4 (ГОСТ 5040-78)	0,115		700-133	ШЛ-0,4 (ГОСТ 5040-78)	0,115
	491-90	Перлитоцементные изделия марки 250 (ГОСТ 21521-80)	0,0355		133-70	кремнезёмистая обмазка	0,069
Σ, м	0,61	Σ, м	0,64
Свод печи	Под печи
	1093-891	Динасовый огнеупор (ГОСТ 4159-79)	0,23		1005-646	Хромитоперикла зовый огнеупор (ГОСТ 5381-93)	0,46
	891-250	Каолиновая вата 2-8мкм	0,014		646-254	ШВ (ГОСТ 390-83)	0,325
	254-110	Диатомитовая обожженная крошка в засыпке	0,0047
Σ, м	0,244	Σ, м	0,79

Сожигательное устройство – горелка ДВС-150/22

Список литературы:

1. Сборщиков Г. С., Крупенников С. А., Теплотехника: расчет и конструирование элементов промышленных печей. №1710,- М.: «Учеба», 2004 г.178 с.
2. Миткалинный В. И., Кривандин В. А. и др., Металлургические печи: атлас,- М,: «Металлургия», 1987 г.,384с.
3. Кривандин В. А., Белоусов В. В., Сборщиков Г.С. и др., Теплотехника металлургического производства т.2, -М.: «МИСИС», 2002 г.,607 с.