玻璃熔窑设计第四章热工计算

1、第4章总 工 艺 计 算4.1耗热量的计算已求得的数据 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 2QFe2QCaOMgO'% ”I 1R2OC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15.590.970.310.0931.24 i .20.60纯碱18.55|:、r11' i58.3299.56芒硝0.385-j/i44.24煤粉0.01687.12合计100.0

2、 碎玻璃用量占配合料的20%。 配合料（不包含碎玻璃）水分：4%。 玻璃熔化温度1465C100 kg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/ kkSiO2Al 2QFe2QCaOMgOF2O总数砂岩56.05%X 100X 96%X 97.64%=52.5452.540.320.080.080.0253.0456.05%X 100X 96%X 0.60%=0.322856.05%X 100X 96%X 0.15%=0.080756.05%X 100X 96%< 0.15%=0.080756.0

3、5%X 100X 96%X 0.04%=0.0215来源于网络钽铌石6.18%X 100X 96%< 66.42% =3.94066.18%X 100X 96%X 14.96% =0.88756.18%X 100X 96%X 0.13% =0.00776.18%x 100X 96%x 0.20% =0.01196.18%X 100X 96%X 0.08% =0.00476.18%X 100X 96%X 6.57% =0.38983.940.890.010.010.010.395.242石灰石3.23%X 100X 96%X 2.53% =0.07853.23%X 100X 96%X 0.

4、09% =0.00283.23%x 100X 96%x 0.10% =0.00313.23%X 100X 96%X 51.36% =1.59263.23%X 100X 96%X 1.22% =0.03780.080.010.003:111.590.04y | |11 I1J 11.72白云石15.59%X 100X 96% 0.97% =0.145215.59%X 100X 96%X 0.31% =0.046415.59%X 100X 96%X 0.09% =0.013515.59%X 100X 96%X 31.24 %=4.67615.59%X 100X 96%X 20.60 %=3.083

5、0.151 1-_0.050.01i i i.« ii*4.683.087.96纯碱18.55%X 100X 96% 0.5832=10.21810.2310.22芒硝0.385%X 100X 96%X 0.4424=0.16350.16合计56.701.260.106.363.1510.7778.35玻璃成分/%72.221.600.148.104.0113.75100100kg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CQHaOSO总量来源于网络石灰石3.23%)100X 96% 0.447 =1.38611.38614.00.20601

6、.3861白云石15.59%)100X 96% 0.4679 =7.00287.00287.0028纯碱18.55 X 100X 96% 0.4168 =7.44247.42247.4224芒硝0.385%)100X 96% 0.5 576=0.20600.04910.2060煤粉440.016%X 100X 96% 0.8712 X 正=0.04910.0491湿粉料100X 4%= 4.04.0质量/ k15.86044.00.206020.06443体积（标准状态）/m8.07444.97820.0712，尹 1 1I ”13.1238所占体积分数/%61.5337.930.54100.

7、04.1.4 配合料用量的计算碎玻璃星 20z 、 (4-1)即：穴这三董一二.S即1 kg粉料中需要加入0.25 kg碎玻璃，可以得到玻璃液：1-20.0664% 沐 + 0.25= 1.0493- !因此，熔制成为1 kg玻璃液需要粉料量：1 -G 粉= 05300.25G粉=而亟=°383熔化成1 kg玻璃液需要的配合料量为：0.9530+ 0.2383= 1.1913 kg4.1.5 生成硅酸盐耗热量(以1 kg湿粉料进行计算，单位kJ/kg )由CaCO3生产CaSiQ时反应耗热量q仁q1 = 1536.680= 1536.6 X( 0.0807+ 0.0119+ 1.59

8、26) /100 = 25.8948 kJ由MgCO3生成MgSiO3时反应耗热量q2：q2 = 3466.7GMgO = 3466.7 )(0.0215+ 0.0387+ 0.0047)/100= 2.2187 kJI由CaMg(CO3)2生成CaMg(SiO3)2时反应耗热量q3：q3 = 2757.4GCaMgO2= 2757.4 x( 4.6755+ 3.0831) /100= 213.9329 kJ由NaCO3生成NaSiO3时耗热量q4：q4 = 951.7GNa2O = 951.7 )10.3850/10(= 98.8340 kJ由Na2SO4生成NaSO3时耗热量q5：q5 =

9、 3467.1 0C1635/100= 5.6687 kJ 1 kk湿粉料生成硅酸盐耗热量:来源于网络qo = qi + q2+ q3+ q4 + q5=25.8948+ 2.2187+ 213.9329+ 98.8340+ 5.6687= 346.5489 (kJ)玻璃形成过程的热量平衡(以生成1 kg玻璃液计，单位是kJ/kg,从0C算起) 支出热量a. 生成硅酸盐耗热量：q】=qoG 粉=352.2931 09530= 330.2611b. 形成玻璃耗热量：q” = 347G粉(1-0.01G气)kJ=347X).9530 ( 1-0.01 )20.0644)= 264.3398c. 加

10、热玻璃液到1465C耗热量：qm = C玻t玻%-I I4 4C 玻=0.672+ 4.160 X0 t 玻=0.672+ 4.610 X0 X465= 1.3474qm = C 玻 t 玻=1.3474 )465= 1973.9410 kJ* j /I I sj 'd. 加热逸出气体到1465C耗热量：= 0.01V气G粉C气t熔式中 V 气=13.1238G 粉=0.9530t 熔=1465C11 L'/ I / C 气=CcO2 ( CO2%+ SO2%)+ CH2OH2O% 1 J *I I=2.3266 (61.53+ 0.54) %+ 1.825 )7.93%I -

11、J/ f=2.1363= 0.01V 气 G 粉 C 气t 熔=0.01 >13.1238 )0.9530 >2.1363 >1645=391.4284 kJe. 蒸发水分耗热量：qv = 2491G粉G水qv = 2491G 粉 G 水=2491 >0.9530 >4% = 94.9569 kJ共计支出热量：q支=中+中+ qm + q+ qv=330.2611+ 264.3398+ 1973.9410+ 391.4284+ 94.9569=3054.9272 kJ 收入热量(设配合料入窑温度为 36 C)a. 由碎玻璃入窑带入的热量：q可 =C碎玻璃G碎玻璃t

12、碎玻璃4C碎玻璃= 0.7511+ 2.65 >10- $6= 0.7606q可 =C碎玻璃G碎玻璃t碎玻璃= 0.7606 >0.2383 >36= 6.5 kJb. 由粉料入窑带入的热量：q皿=C粉G粉t粉q皿=C 粉 G 粉t 粉=0.963 >0.9530 >36= 33.0 kJ共计支出热量：q 收=q+ q = 6.5+ 33.0= 39.5 kJ 熔化1 kg玻璃液在玻璃形成过程中的耗热量：q= q 支一q 收=3054.9272- 39.5 = 3015.4272 kJ来源于网络4.2燃烧计算烟气组成计算：51.重油成分见下表4-4表4-4重油成分

13、单位：质量分数（%）CH0NSA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 a >1时，燃娆中有多余的02,具有氧化能力，窑内为 氧化气氛；当a 1时，燃烧产物中无多余的02和未燃娆完全的C0,窑内为中性气氛；当a <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。li h i j f /取空气过剩系数

14、a= 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N20C86.3286.42/12 = 7.20210.263 X 79/21=38.6087.202H12.2612.26/2 = 6.1303.06500.550.55/32 = 0.017-0.009N: 0.200.20/28 = 0.007S0.150.15/32 = 0.0050.005A0.02总计100.010.263表4-6 烟气组成单位：摩尔分数（%）成分烟气量COHOSOQN总量C7.202H6.1300来源于网络N0.007S0.005A总计7

15、.2026.1300.00538.61551.952a =1 2Q2.053N27.723实际7.2026.1300.0052.05346.338,161.728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 忽2.4/21 = 13.137 Bm3/kg 雾化空气量：一般占实际空气量的 4%。V 雾=V 空>4%= 13.137 >% = 0.525 Bm3/kgy助燃空气量： V 助=V 空一V 雾=13.137- 0.525= 12.612 Bm3/kg实际烟气量V 烟=61.728 >22.4/

16、100= 13.827 Bm3/kg烟气密度尸 1.97 >02%+0.804>H20% +2.972 >SO2+1.251 >2%r- I f 'i jI=0.230+0.798+0.0002+0.990+0.939=2.9572国家要求重油消耗计算重油发热值QP= 81Cy+ 246Hy - 26(Oy- Sy) 6Wy=81 >86.32+ 246 X2.26 26 >(0.55 0.15) 6 >0=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； 5

17、00700 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500 X 16309998= 80.52t/d = 3,40t/h熔窑收入热量来源于网络Q=( pq 玻+k2W) / (1-kik2)式中 P-每1川熔化面积每1h熔化的玻璃液量kg/(m 2 h);w-向周围空气散失的热量 167400kJ/ (m2 h);q玻-玻璃形成热，单位kJ/kg玻璃液；k1-计算常数，一般为0.20.3,本次取0.3; k2-取 1.2。熔化面积F熔=209.1m2 ;熔化量：500t/d2P=500000/(24>209.1) =99.63 kg/m2 h% h »« Iq 玻=3015.43kJ/kg 玻璃液Q=( 96.63 3015.43+46500) / (1-0.3 *2) =783292.643kJ X L /I I %,熔化1kg玻璃液的耗热量Q/ = QX24XF/G = 783292.64 *24*209.1/500000=7861.75kJ/kgX| I 2 I I 1单位耗油量二 Q/ (Q油物 +Q介物 +Q油)=7861.75/ (41831.6