玻璃熔窑设计热工计算

1、第 4 章 总 工 艺 计 算4.1 耗热量的计算4.1.1 已求得的数据 原料组成见表 4-1表 4-1 原料组成单位：质量分数（ % ）原料名称料方 /%（以干粉料计算）化学组成 /%SiO2Al 2O3Fe2O3CaOMgOR2OC砂岩56.0597.640.600.150.150.04钽铌石6.1866.4214.960.130.200.086.57石灰石3.232.530.090.1051.361.22白云石15.590.970.310.0931.2420.60纯碱18.5558.3299.56芒硝0.38544.24煤粉0.01687.12合计100.0 碎玻璃用量占配合料的 20

2、%。 配合料（不包含碎玻璃）水分： 4%。 玻璃熔化温度 14654.1.2 100 湿粉料中形成氧化物的数量见表 3-2表 4-2 形成玻璃液的各氧化物的量 单位：质量分数（ % ）原料名称形成玻璃液的氧化物量的计算氧化物数量 / SiO2Al 2O3Fe2O3CaOMgOR2O总数砂岩56.05%10096%97.64%=52.5452.540.320.080.080.0253.0456.05%10096%0.60%=0.322856.05%10096%0.15%=0.080756.05%10096%0.15%=0.080756.05%10096%0.04%=0.0215来源于网络钽铌石6

3、.18%10096%66.42% =3.94066.18%10096%14.96% =0.88756.18%10096%0.13% =0.00776.18%10096%0.20% =0.01196.18%10096%0.08% =0.00476.18%10096%6.57% =0.38983.940.890.010.010.010.395.242石灰石3.23%10096%2.53% =0.07853.23%10096%0.09% =0.00283.23%10096%0.10% =0.00313.23%10096%51.36% =1.59263.23%10096%1.22% =0.03780.

4、080.010.0031.590.041.72白云石15.59%10096%0.97% =0.145215.59%10096%0.31% =0.046415.59%10096%0.09% =0.013515.59%10096%31.24 %=4.67615.59%10096%20.60 %=3.0830.150.050.014.683.087.96纯碱18.55%10096% 0.5832=10.21810.2310.22芒硝0.385%10096% 0.4424=0.16350.16合计56.701.260.106.363.1510.7778.35玻璃成分 /%72.221.600.148.

5、104.0113.751004.1.3 100 湿粉料逸出气体组成见表 4-3表 4-3 逸出气体组成原料名称逸出气体量的计算逸出气体量CO2H2OSO3总量来源于网络石灰石3.23%100 96%0.447 =1.38611.38614.00.20601.3861白云石15.59%10096% 0.4679 =7.00287.00287.0028纯碱18.55 10096%0.4168 =7.44247.42247.4224芒硝0.385%10096% 0.5 576=0.20600.04910.2060煤粉0.016%10096%0.8712 =0.04910.0491湿粉料1004% 4

6、.04.0质量 / 15.86044.00.206020.06443体积（标准状态） /m8.07444.97820.071213.1238所占体积分数/%61.5337.930.54100.04.1.4 配合料用量的计算（4-1） 即：即 1 粉料中需要加入 0.25 碎玻璃，可以得到玻璃液：1-20.0664% 10.251.0493 因此，熔制成为 1 玻璃液需要粉料量：熔化成 1 玻璃液需要的配合料量为： 0.95300.23831.1913 kg4.1.5 生成硅酸盐耗热量（以 1 湿粉料进行计算，单位 kJ/kg ）由 CaCO3 生产 CaSiO3 时反应耗热量 q1：q1 15

7、36.6GCaO1536.6（0.08070.01191.5926）/10025.8948 kJ由 MgCO3 生成 MgSiO 3 时反应耗热量 q2：q2 3466.7GMgO3466.7（0.02150.03870.0047）/1002.2187 kJ由 CaMg（CO3）2 生成 CaMg（SiO3）2 时反应耗热量 q3：q3 2757.4GCaMgO22757.4（ 4.67553.0831）/100213.9329 kJ由 NaCO3 生成 NaSiO3 时耗热量 q4 ：q4 951.7GNa2O951.7 10.3850/10098.8340 kJ由 Na2SO4 生成 Na

8、SO3 时耗热量 q5：q5 3467.1 0.1635/1005.6687 kJ 1 湿粉料生成硅酸盐耗热量：来源于网络q0 q1q2q3q4q525.89482.2187213.932998.83405.6687346.5489（kJ）4.1.6 玻璃形成过程的热量平衡（以生成 1 玻璃液计，单位是 kJ/kg, 从 0算起） 支出热量a. 生成硅酸盐耗热量： q q0G 粉352.2931 0.9530 330.2611b. 形成玻璃耗热量： q 347G粉（10.01G 气）kJ3470.9530（10.0120.0644）264.3398c. 加热玻璃液到 1465耗热量： q C玻

9、t 玻 4 4 C玻0.6724.160104t 玻0.6724.61010414651.3474q C玻t 玻1.347414651973.9410 kJd加热逸出气体到 1465耗热量： q 0.01V 气G粉C 气t 熔式中 V 气13.1238G粉0.9530 t 熔1465C 气CCO2（CO2% SO2%）CH2OH2O%2.3266 （61.530.54）%1.825 37.93%2.1363q 0.01V 气G 粉C 气t熔0.0113.12380.953024284 kJe. 蒸发水分耗热量： q 2491G粉 G 水q 2491G粉G水24910.

10、95304%94.9569 kJ共计支出热量： q 支qq qqq330.2611264.33981973.9410391.428494.95693054.9272 kJ 收入热量（设配合料入窑温度为 36）a. 由碎玻璃入窑带入的热量： q C 碎玻璃 G 碎玻璃 t 碎玻璃4C 碎玻璃 0.75112.65 104360.7606q C 碎玻璃 G 碎玻璃 t 碎玻璃 0.76060.2383366.5 kJb. 由粉料入窑带入的热量： q C 粉 G 粉 t 粉q C 粉 G 粉 t 粉0.9630.95303633.0 kJ共计支出热量： q 收 q q6.533.039.5 kJ 熔

11、化 1 玻璃液在玻璃形成过程中的耗热量：qq支q 收3054.927239.53015.4272 kJ来源于网络4.2 燃烧计算4.2.1 烟气组成计算 51. 重油成分见下表 4-4表 4-4 重油成分 单位：质量分数（ % ）CHONSA水分总和86.3212.260.550.200.150.020.50100.02. 计算基准： 100g 重油；条件： 重油完全燃烧；窑内气体或火焰按其化学组成成分以及具有的氧化或还原能力分为氧化气氛、 中性气氛、 还原气氛三种。理论上，窑内过剩系数 1时，燃娆中有多余的 O2，具有氧化能力，窑内为 氧化气氛；当 1时，燃烧产物中无多余的 O2和未燃娆完全

12、的 CO，窑内为中性气氛；当 1 时，燃烧产物中含有一定的 CO，具有还原能力，窑内为还原气氛。实际上，由于燃烧和助燃 空气混合的局限性，往往需要较大的空气过剩系数。取空气过剩系数 1.2重油燃烧的计算见表 4-5 及 4-6。表 4-5 重油燃料计算 单位：物质的量（ mol ）组成质量百分数物质的量所需理论空气量N2O2C86.3286.42/12 7.20210.263 79/21=38.6087.202H12.2612.26/2 6.1303.065O0.550.55/32 0.017-0.009N0.200.20/28 0.007S0.150.15/32 0.0050.005A0.0

13、2总计100.010.263表 4-6 烟气组成 单位：摩尔分数（ %）成分烟气量CO2H2OSO2O2N2总量C7.202H6.130O来源于网络N0.007S0.005A总计7.2026.1300.00538.61551.952 =1.2O22.053N27.723实际7.2026.1300.0052.05346.33861.728组成11.679.930.0083.3375.07100燃烧 1kg 油实际空气需求量3V 空 10.263 1.2 22.4/2113.137 Bm3/kg雾化空气量：一般占实际空气量的 4%。V 雾 V 空4%13.137 4%0.525 Bm3/kg助燃空

14、气量： V 助V 空V 雾13.1370.52512.612 Bm3/kg 实际烟气量V 烟 61.728 22.4/100 13.827 Bm3/kg 烟气密度1.97 CO2%+0.804H2O% +2.972SO2+1.251 N2% 0.230+0.798+0.0002+0.990+0.9392.95724.2.2 国家要求重油消耗计算 重油发热值 QP81Cy246Hy26（OySy）6Wy8186.3224612.2626（0.550.15）60 9997.48 （kcal/kg 重油） 取 9998kcal/kg根据国家强制执行标准： 400t/d 以下 1750 kcal/kg

15、；500700 t/d为 1630 kcal/kg；700 t/d 以上为 1410 kcal/kg；本设计为 500 t/d，按照全保温结构， 取每千克玻璃液耗热量为 1630kcal。则用油量：4.2.3 实际消耗重油计算熔窑收入热量来源于网络Q（pq 玻+k2w）/（1-k1k2）6 式中 P- 每 1 熔化面积每 1h 熔化的玻璃液量 kg/（m 2h） ； w- 向周围空气散失的热量 167400kJ/（m2h）； q 玻 - 玻璃形成热， 单位 kJ/kg 玻璃液； k1- 计算常数，一般为 0.2 0.3，本次取 0.3； k2-取 1.2。熔化面积 F 熔 209.1m2 ；熔化量： 500t/d2 P=500000/（24209.1）=99.63 kg/m2h q玻3015.43kJ/kg玻璃液Q（ 96.63 3015.43+46500）/（1-0.3 1.2）=783292.643kJ 熔化 1kg 玻璃液的耗热量Q/ Q24F/G 783292.6424209.1/500000=7861.75kJ/kg 单位耗油量 Q/ /（Q油物 +Q介物 +Q油）=7861.75/（41831.632