江蘇大學(xué)課程設(shè)計(jì)氣化爐計(jì)算說明書

1、 10江蘇大學(xué)課程設(shè)計(jì)氣化爐計(jì)算說明書 word僅供參考其中涉及到的物料平衡和能量平衡參考：江蘇大學(xué)課程設(shè)計(jì)氣化爐計(jì)算說明書 excel已上傳到一：氣化爐本體主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算初步設(shè)計(jì)該上吸式氣化爐消耗的原料為G=600kg/h.初步確認(rèn)氣化強(qiáng)度為200kg/(m2h)原料M工業(yè)分析(wt.%,ar)VAFCC元素分析(wt.%,ar)HNSO*LHV樹皮3.0980.204.0012.7150.305.830.110.0736.6018.01實(shí)際氣化所需空氣量VA由樹皮的元素分析可知木屑中主要含有C、H、O 而N、S 的含量可以無視不計(jì)，則：a、碳完全燃燒的反響：C+O2=CO212kg22

2、.4m31kg 1866N 氧氣。b、氫燃燒的反響：4H+O22H204.032kg22.4m31kg 5.55N 氧氣。由于原料中已經(jīng)含有氧O1kg 原料已經(jīng)供給O22.4/32=0.7ON 氧氣，氧21，所以生物質(zhì)原料完全燃燒所需的空氣量：1V =0.21(1.866C+5.55H-O.7O)式中 V物料完全燃燒所需的理論空氣量 m3/kgC物料中碳元素含量 % H物料中氫元素含量 %O物料中氧元素含量 %因此，可得1V=0.211= 0.21(1.866C+5.55H-O.70)(1.86650.30 +5.555.83-O.736.60) =4.790(m3 /kg)V 為理論上的木屑

3、完全燃燒所需的空氣量，考慮到實(shí)際過程中的空氣泄漏或供給缺乏等因素，參加過量空氣系數(shù) ，取 =1.2，保證安排的二次通風(fēng)使氣化氣得到完全燃燒。因此，實(shí)際需要通入的空氣量VV= V=1.24.790=5.748(m3/kg)5.748 m3 /kg由上圖取理論最正確當(dāng)量比為 0.3，計(jì)算實(shí)際氣化所需空氣量：AV =*V=0.28*5.748=1.609m3/kgA可燃?xì)饬髁縬N79N55左右，考慮22到在該氣化反響中N 幾乎很少發(fā)生反響1.442則可燃?xì)饬髁縬q=G*VA*1.44=600*1.609*1.44=1390 m3/h產(chǎn)氣率 VGVG =q /G=1390/600 =2.317(m3

4、/kg)燃?xì)獬煞諧O燃?xì)獬煞諧O28%CO24%H26.50%CH45%CH2 60.50%O21%N255%燃?xì)獾牡臀话l(fā)熱量為：Q=12.6328%+10.796.5%+35.815%+63.740.5%=6.347MJ/m3G,net氣化爐效率為：=( QV)/LHV=(6.3472.317)/18.01=82%G,netGPP = Qq/3600=68691390/3600=2652(KW)G,net爐膛截面積SSG/ =600/200=3D4G /(4G /()4600/ (3.14200)滿爐加料，擬定氣化爐連續(xù)運(yùn)行時(shí)間T=6hLLGT /(S ) =6006/(3300)=4m 一

5、生物質(zhì)原料在爐膛中的積存密度,由于使用的原料是樹皮，取 =300kg/m310.氣化爐內(nèi)筒的高度系數(shù)n物料在爐內(nèi)應(yīng)有足夠的滯留時(shí)間，這與燃燒層的高度及物料與氣流運(yùn)動(dòng)有關(guān)，要保證 生物質(zhì)原料氣化耗盡。剩下的殘灰體積小于燃料體積，設(shè)p 為原料氣化體積收縮率，H為氣化爐內(nèi)筒實(shí)際高度，則在加料次數(shù)為n次時(shí)，實(shí)際可加進(jìn)的燃料高度L為L(zhǎng) H Hp1 Hp2 Hpn1 Hn記 1 pn /1 p為氣化爐內(nèi)筒的高度系數(shù)。n參考有關(guān)文獻(xiàn)和閱歷，生物質(zhì)原料氣化的收縮率p 取0.4，由此可得： =1，12=1.4，3=1.56，4=1.624，5=1.6496,11.h2=1.4，當(dāng)需要?dú)饣剂细叨葹長(zhǎng)=4mhh

6、L/n=4/1.4=2.857m考慮到氣化爐點(diǎn)火時(shí)灰燼需要占用肯定的空間，且要保證爐內(nèi)的原料能夠在肯定的壓力作用下穩(wěn)定地下移，物料的頂部也需要肯定的氣流和加料空間，綜上，設(shè)計(jì)中爐子內(nèi)筒實(shí)際高度取h=4m。二：氣化系統(tǒng)的物質(zhì)平衡取進(jìn)入系統(tǒng)的生物燃料量為 1kg，對(duì)于物質(zhì)質(zhì)量相等，可以寫作1+MM=MG+ML+MCMG式中M 燃料消耗的氣化劑質(zhì)量 kg/kgM 燃料產(chǎn)生的干燃?xì)赓|(zhì)量 kg/kgMGLM 燃料產(chǎn)生的液體質(zhì)量 kg/kgMC燃料產(chǎn)生的殘?zhí)抠|(zhì)量 kg/kgL上式中各項(xiàng)物質(zhì)質(zhì)量分別計(jì)算如下：?jiǎn)挝簧锶剂舷牡臍饣瘎┵|(zhì)量：MM=MA=1.293VAAA式中 M 燃料消耗的空氣質(zhì)量 kg/kg

7、V 燃料消耗的空氣體積 m3/kgAA1.293標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的密度 kg/m3燃料產(chǎn)生的燃?xì)赓|(zhì)量MG=G*VGG式中 V 燃?xì)猱a(chǎn)生的燃?xì)怏w積 m3/kgGG 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃?xì)饷芏?kg/m3G是每千克燃料產(chǎn)生干燃?xì)饬?，稱作燃?xì)猱a(chǎn)氣率。燃料產(chǎn)生的液體質(zhì)量氣化中產(chǎn)生的液體由焦油和燃?xì)庵兴掷鋮s后凝出兩局部組成，即ML=MT+MWTW式中 M 燃料產(chǎn)生的焦油質(zhì)量 kg/kg M 燃料產(chǎn)生的水分質(zhì)量 kg/kgTWW和水分也是一個(gè)難點(diǎn)。各種氣化工藝的焦油產(chǎn)率不同，對(duì)上吸式可取MT=0.05kg/kg 。燃料產(chǎn)生的燃?xì)庵兴諱 ，可由氫的平衡求得。WGGTWcAO1=*V +M +M +M -1.293

8、V +1.429V +M GGTWcAO工程目的只需要做碳，氫，氮，灰的平衡計(jì)算。碳平衡式為C C =*GC*ar22.4cin+70MT+CC*MC式中 C 燃料收到基碳元素成分 % CCii 種含碳?xì)怏w濃度 % nCii 種含碳?xì)怏w中碳的原子數(shù)CC%CO，CO，CH和C H2426占燃料中碳元素養(yǎng)量的百分比為氣化工藝碳轉(zhuǎn)換率C ，簡(jiǎn)潔寫出12(CO2%CO%CH4%2.5C H%)VnmVc22.4(298 / 273)C%G化率中。氫平衡氣化過程中氫的來源有燃料中所含有的氫元素 氣中的水分不簡(jiǎn)潔測(cè)準(zhǔn)，但對(duì)燃?xì)獾臒崞胶庥休^大影響，因此承受氫平衡的方法進(jìn)展計(jì)算。氣化系統(tǒng)的氫平衡式為9H +M

9、 +100M =n+100MararS22.4Hi HiWH%式中燃料收到基氫元素成分H%arM%燃料收到基水分M%arCHii 中含氫氣體濃度 % nHii 中含氫氣體中氫的原子數(shù)等式右邊第一項(xiàng)中含有氫氣體包括H，CH，和C H 。氮平衡2426，計(jì)算出另一項(xiàng)，這在生物質(zhì)氣化計(jì)算中經(jīng)常用到。氣化系統(tǒng)的氮平衡式為79VA=VGCNC式中燃?xì)庵械牡獨(dú)鉂舛菴N灰平衡化系統(tǒng)的灰平衡式為Aar=100CCMC式中 Aar燃料收到基灰分 %綜上計(jì)算，可得出：三：氣化系統(tǒng)的能量平衡生物質(zhì)氣化系統(tǒng)的能量平衡方程為Qar+QM=QG+QC+QH+QR式中Q 燃料的收到基熱值，其余各項(xiàng)的計(jì)算方法如下氣化劑帶入能

10、QM下，帶入氣化劑帶入能的計(jì)算通式為QM=t0c p,A VA+t0cp,O VO+ISMS0式中 t 環(huán)境溫度0cp,A KJ/m3cp,O KJ/m3IS水蒸氣的焓燃?xì)鈳С龌瘜W(xué)能QGQQG，net殘?zhí)炕瘜W(xué)能損失QCQG=VGQG，netQC=32866*CC*MC/10032866碳的發(fā)熱值 kJ/kg氣體熱QHW在查取氣化爐出出口的水蒸氣焓是需要知道熱燃?xì)庵兴魵夥謮篜 ，PW1PW=VM10.804GVMW0.804標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣密度 kg/m3氣中水分熱量即VQ =G VtC I MH100p, iiWW式中 cp，i燃?xì)庵械趇 種氣體的等壓平均比熱容 KJ/m3tCi燃?xì)庵械趇

11、種氣體的濃度 % IW氣化爐出口的水蒸氣焓 kJ/kg散熱損失QR準(zhǔn)確測(cè)試和計(jì)算氣化系統(tǒng)各設(shè)備的散熱損失是很簡(jiǎn)單的的方法估算單位面積散熱的熱流量，然后依據(jù)設(shè)備外外表積計(jì)算散熱損失，計(jì)算公式為Q =qRFRGqR單位面積散熱熱流量 kJ/m3hF設(shè)備外外表積 m2G燃料消耗量 kg/h當(dāng)設(shè)備外外表溫度等于或低于Rh6010550kJ/m3h綜上計(jì)算，可得出：四：氣化爐進(jìn)氣口尺寸計(jì)算進(jìn)氣口幾何尺寸按下式計(jì)算：GVGVnAd=30G生物質(zhì)耗用量 kg/h進(jìn)氣口中空氣流速 m/sVA氣化所需空氣量 m3/kgn進(jìn)氣口個(gè)數(shù) d進(jìn)氣口直徑 m經(jīng)計(jì)算，噴嘴承受24 0.1m 的鋼管,沿圓周方向均勻分布,計(jì)算得到噴嘴中空氣流速v 1.5m/s。五：確定保溫層1500 攝氏度，爐膛內(nèi)徑 d=2 m，爐膛高 h=4m設(shè)計(jì)熱功率 P =2652(KW) 能量轉(zhuǎn)換效率(氣化效率) =82%則損失熱流量=P(1-)=2652022(1-82%)=477360w簡(jiǎn)化為圓筒壁導(dǎo)熱，計(jì)算公式：式中：l圓筒壁的高度，m C C r1圓筒壁內(nèi)層半徑，mr2圓筒壁外層半徑，m經(jīng)計(jì)算，先用硅磚其厚度為 0.083m,導(dǎo)熱系數(shù)為 1.665W/(mK),溫度由 1500 降至600.005m導(dǎo)熱系數(shù)為0.1