600tpd预热器窑用四通道煤粉燃烧器设计计算方案书

一1.1窑烧成系统的工艺流程及特点进入回转窑内煅烧，煅烧好的熟料进入篦冷机冷却后有链板机输送至熟料库储存。窑速较快，一般正常在3.0~4.2r/min煤粉从窑头喷入，二次风温为950℃熟料热耗为1250Kcol/Kg.cl1.2回转窑系统与燃烧器相关的技术参数1.2.1回转窑系统几个关键的尺寸备注从窑头看正弦243456789中心线到小车钢轨的距离煤风对接法兰的尺寸净风对接法兰的尺寸回转窑所处当地的海拔高度送煤风管管径241210111213DN150mm1415助燃风管管径燃气风管管径DN250mmmm1.2.2回转窑的相关参数t/dQydw0.08mm筛余固定碳含硫量低位热值接口压力kcal/3KPa1.2.3原用燃烧器技术参数123456t/ht/hmmmmmm能力调节范围燃烧器热端长度燃烧器伸进窑口长度点火用油枪规格789燃烧器移动范围燃烧器摆动角上下左右各3°1.2.4原用风机或配套风机参数流量压力转速功率3KParpmkW二2.1确定窑的日产量G和熟料热耗QhG=600t/d=25t/h=25X10kg/h3Qh=1250Kcol/Kg2.2确定理论时耗煤量GcoQGG=1250X25X10/55003HQy=5681.118kg/h2.2.1确定燃烧器煤风通道时耗煤量Gt因为燃烧器是用在窑头部分，煤粉完全从窑头喷入窑内Gt=G1=5681.118kg/hco2.3确定煤粉燃烧所需要的空气量L2.3.1煤粉完全燃烧时所需要的单位理论空气量LoYLm/kg.co30=1.01X5500/1000+0.5m/kg.co3=6.055m/kg.co32.3.2确定煤粉完全燃烧所需要的风量L=Lo*m/h=6.055X5681.118m/h=34399.17m/hGt333=573.3m/min32.3.3确定燃烧器内的一次风量L1L=K*L11K1干法中空窑立波尔窑预热器窑预分解窑燃烧器形式0.1~0.150.1~0.150.2~0.350.15~0.280.15~0.280.13~0.25三通道0.12~0.18四通道0.04~0.080.12~0.180.04~0.080.12~0.180.12~0.180.12~0.180.04~0.080.04~0.080.03~0.08如上表中可知K1=0.03~0.08，考虑到设计中应保证一次风量足够裕量，这里取K=0.151所以一次风量为L=0.15X573.3m/min31=85.995m/min32.3.4确定煤风风量及煤风风速1)确定煤风风速为了使煤粉在燃烧器风道内不沉积下来，必须要保证煤风通道的风速﹥﹦20m/s,其取值范围为22m/s~25m/s之间。这里取煤风管道的风速为Vm=24m/s.2)确定煤风浓度10kg/Bm,一般3情况下，都在2~6kg/Bm，煤粉的浓度越小，煤粉在窑内燃烧越完全，根据经验3值，取煤风浓度为3.5kg/Bm33)确定煤风风量Qm风量，以满足熟料烧成的要求。=5681/3.5=1623m/h3=27m/min327x1.2=32.4m/min32.3.5确定助燃风风量、各风道风量及各风道风速由煤风风量和助燃风量组成，助燃风量由轴流风、旋流风和中心风组成。1)确定助燃风风量Qj=L1―Qm=85.995m/min―27m/min33=58.995m/min358.995x1.2=64.89m/min32)确定各风道风量验数据和实际测量可知，轴流风量、旋流风量和中心风量的比例关系为Qz:Qx:Qzx=5:4:1(1)轴流风量Qz=QjX50%=64.89X50%=32.45m/min3(2)旋流风量Qx=QjX40%=64.89X40%=25.95m/min3(3)中心风量Qzx=QjX10%=64.89X10%=6.489m/min33)确定各风道喷口风速实践表明，火焰形成的关键参数是轴流风速Vz与一次风量L1的百分比之1200-1500%•m/s。根据这个公式可以选定轴流风的风速Vz=（1200~1500）•m/s/15%=80~1000m/s旋流风最高风速应达到100~120m/s以上。Vx=100~120m/s头;使火焰更加稳定；减少Nox有害气体的生成。中心风的风量不易过大，过大粉的混合和燃烧都不完全。一般情况下，中心风速为Vzx=50~60m/s。4)确定各风道管内流速轴流风、旋流风和中心风的管道内流速主要依据风机的出口流速确定。一般情况下鼓风机出口的流速为Vc=15~20m/s。20~25m/s三3.1中心风管管径的确定中心风量为Qzx==6.489m/min，中心风喷头处风速Vzx=60m/s33.1.1中心风管喷头处过流面积的确定Qzx6.489由公式•V可知Azx=1802.5mm260Vzx6060由公式AD2/4可知D=φ47.9mm3.1.2中心风管管道内过流面积的确定由公式•V可知Azx=Qzx/60Vc=6.489/(20X60)=5407.5mm2由公式AD/4可知Dφ82.9mm23.1.3中心风管径的设定77.98mm有燃油雾化器，雾化器套管的尺寸为d=60mm，在根据公式d)422A可知Ddφ102.39mm12241确定中心风管的内径值不小于φ102.39mm，查找型材库选择钢管直径为φ114X8的管材。3.2煤风风管管径的确定煤风风量Qm=33.4m/min,煤风的管道风速应≥20~30m/s设定Vm=30m/s3由公式•V可知Am=Qm/60Vm=(33.4/30)/60=18555mm2)22外由公式可知φ191mm24库，选定钢管外径为φ203X8煤风接口处的管道直径4由公式AD/4可知Dφ153.7mm2接匹配送煤风机的出口管路，选取钢管的直径为φ168X83.3旋流风风管管径的确定旋流风量Qx=25.95m/min，旋流风最高风速应达到100~130m/s以上，设3定旋流风风速为Vx=110，旋流风管道风速为Vc=15~20m/s，取Vc=20m/s3.3.1旋流风管喷头处过流面积的确定Qx25.95由公式•V可知Ax=3931.8mm260Vx601103.3.2旋流风管管道内过流面积的确定Qx25.95由公式•V可知A=21625mm2旋60Vc60203.3.3旋流风管管道内径的确定)4A422外由公式A旋可知Dx20322=4φ262mm，查找型材库，选定钢管直径为φ273X83.4轴流风管管径的确定轴流风量Qx=32.45m/min，轴流风Vz=140~160m/s，设定轴流风速为3Vz=140m/s，轴流风管道风速为Vc=15~20m/s，取Vc=20m/s3.3.1轴流风管喷头处过流面积的确定Qz32.45由公式•V可知Az=3863.1mm260Vz601403.3.2轴流风管管道内过流面积的确定Qz32.45由公式•V可知A4=27041mm260Vc60203.3.3轴流风管管道内径的确定)22由公式可知2442φ330mm查找型材库，选定钢管外径为φ351X83.5侧风管管径的确定其助燃风量为Qj=64.89m/min，侧风管风速设定为Vc=20m/s。33.5.1确定侧风管管径Qj64.89由公式•V可知Ac=54075mm260Vc60204由公式AD2/4可知φ262.4mm匹配助燃风管出口管路，这里选定钢管外径为φ273X83.5.2确定侧风管各变径管径4(A4A)427041+21625）1）旋流风变径管径D5旋φ248.9mm为方便设计，选定管道的外径为φ273X842）轴流风变径管径φ185.5mmφ165.9mm为方便设计，选定管道的外径为φ219X843）旋流风支路管管径为方便设计，选定管道的外径为φ219X83.6各管道的装配各管道的部装图及焊件图，从图纸上给出，见附图四4.1稳流器的设计中心风通过稳流器进入窑内，规定了中心风在喷口的速度为，Vzx=60m/s中心风量为Qzx==6.489m/min计算出中心风在喷口的过流截面积为31802.5mm，稳流器的形状为多孔组成的端盖板，设定小孔的直径为φ6,根据过2流截面积可求出小孔的个数，并均匀排布，如下图4.2煤风内喷头的设计5~6端面外直径φ166，根据煤风在喷头处的过流截面积来确定旋流风内筒内圆的直径。具体外形图如下图4.3旋流器的设计S对回转窑多风道煤粉燃烧器而言，旋流度过大就会使火焰发散，扫窑皮，射流，对于四风道煤粉燃烧器，还有中心风一个圆环形射流，由此可见，回转窑的理论学科较多，如物理学、化学、燃烧学、空气动力学、机械学和水泥工艺学等，最好还有一定的看火经验，否则就难以搞好。里选定为左旋28度。根据旋流风在喷头的过流面积确定旋流风筒压盖外圆的直径，和旋流风外筒端面圆的内径。4.4均风器的设计机加工单独设计，装配时与煤粉管间隙配合。设定小孔的数量为24个，根据轴流风在喷头处的过流面积来确定扇形孔的尺寸。外形尺寸如下图4.5拢焰罩的设计效应（口温度，使窑体温度分布更加合理，火焰的峰值温度降低。这样，一方面能延长的混合，使煤粉与空气的混合比例更加均匀，从而使火焰的形状更趋稳定。径的端部用机加工处理，使其与外轴流风管间隙配合4.6喷头的装配4.7煤风进口处的设计4.8燃烧器总图方案设计五已知海拔高度370m，最高气温35℃，相对湿度，经计算，标准状态下助燃风机需要空气的容积流量为114.418m3/min，助燃风管道的风压不低于12~15Kpa;标准状态下送煤风机需要空气的容积流量为79.1m3/min，煤风管道的风压控制在15~20。5.1计算各管道的总压力损失5.1.1概述力降包括直管、管件和阀门等的压力降，同时亦包括孔板、突然扩大、突然缩小的；速度压力降是指管道始端和终端流体流速不等而产生的压力降。流体在管道中流动的型态分为层流和湍流两种流型，层流与湍流间有一段多属于过渡区。过渡区摩擦系数(λ)是雷诺数(Re)和管壁相对粗糙度(ε／d)的或传热、传质速率，要求Re>10。因此，工程设计中管内的流体流型多处于湍流4过渡区范围内。在管道系统中，计算流体压力降的理论基础是能量平衡方程。假设流体是在绝热、不对外作功和等焓条件下流动，对不可压缩流体密度是常数，则得：⊿P＝⊿P⊿P⊿P－1)SNf式中⊿P—管道系统总压力降，kPa；⊿P—静压力降，kPa；S⊿P—速度压力降，；N⊿P—摩擦压力降，kPa；f1）压力降计算（1）摩擦压力降由于流体和管道管件等内壁摩擦产生的压力降称为摩擦力压降。摩擦压力降都是正值.正值表示压力下降。可由当量长度法表示，如式(1.2，4—5)的最末项。亦可以阻力系数法表示，即Lu2PDK32f(5—2)此式称为范宁(Fanning)方程式，为圆截面管道摩擦压力降计算的通式，对层流和湍流两种流动型态均适用。式中⊿P—管道总摩擦压力降，kPa；f—摩擦系数，0.02；—管道长度，m；—管道内直径，m；∑—管件、阀门等阻力系数之和，无因次；u—流体平均流速，m／s；ρ—流体密度，／m。3通常，将直管摩擦压力降和管件、阀门等的局部压力降分开计算，对直管段用以下公式计算。（2）湍流状态下按此公式计算LVLWLu222P•6.261046.26104f2103d55Ddf（5－3）式中d——管道内直径，mm；W——流体质量流量，／h；V——流体体积流量，m／h；3f其余符号意义同前。2)静压力降算式为：PZZg103（5－4）s21式中⊿P—静压力降，kPa；SZ、Z—管道出口端、进口端的标高，m；21ρ——流体密度，／m；3——重力加速度，9.81m／s23）速度压力降度压力降。速度压力降可以是正值，亦可以是负值。其计算式为：u22u2P312（5－5）N⊿P—速度压力降，kPa；Nu、u—出口端、进口端流体流速，m／s；21。5.1.2轴流风管道的压力损失空气的密度大小与气温，海拔等因素有关，海拔越高密度越低，我们一般采用的空气密度是指在0摄氏度、绝对标准指标下，密度为1.293g/L通常情况下，即20摄氏度时，取1.205kg/m。31)计算其摩擦压力降由公式（5-3）可知2df2P104104=26.8X10kPa-35f2）计算其静压力降设定风机出口距燃烧器的助燃风机进风口的高度为PZg10101.2059.8110=118.2X103kPa33s3)计算其速度压力降管道内风速为20m/s，出口出的风速为140m/s，由公式（5-5）可知uu20222212P=4.639kPa3322N4）计算轴流风道总的压力降由公式（5-1）可知PPfPsP=4.784kPaNF5.1.3旋流风管道的压力损失1)计算其摩擦压力降2由公式（5-3）可知P104=0.0581kPa5f2)计算其速度压力降管道内风速为20m/s，出口出的风速为130m/s，由公式（5-5）可知2022P=7.049kPa32N3)计算旋流风道总的压力降由上述计算可知，其总的压力降为7.107kPa5.1.4煤风管道的压力损失煤风是煤粉混合着空气，其煤粉浓度取最大值10kg/m所以煤风的密度为310kg/m+1.205kg/m=11.205kg/m。煤风在管道的流速没有明显变化，设定煤333风喷口速度为32m/s。1)计算其摩擦压力降2由公式（5-3）可知P=6.944kPa415252）计算其静压力降由公式（5-4）可知p109.81=1.099kPa33)计算其速度压力降3022由公式（5-5）可知P=13.446kPa32N4)计算其总的压力降由公式（5-1）可知P=21.489kPaF5.1.5中心风管道的压力损失1)计算其摩擦压力降2由公式（5-3）可P=0.2071kPa41025f2)计算其速度压力降管道内风速为20m/s，出口出的风速为60m/s，由公式（5-5）可知2022P=1.982kPa32N3)计算旋流风道总的压力降由上述计算可知，其总的压力降为2.189kPa5.1.6计算助燃风道和煤风通道的总压力损失P=14.08kPa助P=21.489kPa煤5.2确定助燃风机的