褐煤干燥工艺热工计算.doc

褐煤干燥工艺热工计算沸腾炉-回转干燥机机段一、原始条件（一）基础数据（1）当地气温极端最低： 4.5 年平均：16.13 （2）年平均气压：84.2 kPa |相当于632mmHg(84200/133.3)（3）年平均蒸发量：16411.9mm（4）降雨量年平均降雨量：991.1年最大降雨量：1294.0年最小降雨量：721.0（5）年平均相对湿度：75.6 %（6）干燥系统要干燥的褐煤为：每台干燥机进口褐煤35t/h，其中含水50%，物料粒度50mm，干燥筒出口废气温度100110。要求干燥系统出口的褐煤含水15%。进厂原料褐煤组成及低位热值见下表：表一 进厂原料褐煤组成及低位热值项目全水分内水灰分挥发分固定碳热值Qnet,d全硫单位Mt %Mad %Ad %Vd %FCd %kcal/kgStd%数据501325433221000.78（二）干燥设备采用回转干燥机1.每小时处理湿褐煤： 35吨2.密度：1.2kg/m3；堆密度0.60.75t/m3，本计算取0.73.比热： 根据褐煤一般性特点，结合含水率，湿褐煤收到基比热容为：Car1=Cd（100-Mar）/100+4.187Mar/100=1.13（100-50）/100+4.18750/100=2.6585 kJ/（kg.K）本计算取2.72 kJ/（kg.K）干燥褐煤收到基比热容Car2=Cd（100-Mar）/100+4.187Mar/100=1.13（100-20）/100+4.18720/100=1.7414 kJ/（kg.K）（二）供热设备采用沸腾式热风炉1. 燃料一：干燥后末褐煤（主燃料）粒径：粉粒状，直径约0-10mm；表二 运行初期沸腾炉燃料煤组成及热值项目全水分内水灰分挥发分固定碳热值Qnet全硫单位Mt %Mad %Ad %Vd %FCd %kcal/kgStd%数据201325433232000.78表三 正常工况时沸腾炉燃料末煤组成及热值项目全水分内水灰分挥发分固定碳热值Qnet全硫单位Mt %Mad %Ad %Vd %FCd %kcal/kgStd%数据20540154530000.62.燃料二：净煤气（辅燃料）热值：1250Kcal/Nm3压力：7000Pa表四 正常工况时沸腾炉燃料净煤气组成及热值。项目H2CH4CON2CO2CnHmH2S热值Q单位%kcal/Nm3数据14.82.7914.3556.116.10.120.081250注：净煤气作补充热源考虑，含水约60g/Nm3。总热值约：12Gcal/h。其为煤、煤气混烧型热风炉。二、回转干燥机热工计算热风炉供热介质为750的热烟气，进干燥机的温度设定为600，固热烟气在进干燥机前需进行混冷风降温，从节能方面考滤用干燥机尾经除尘的84的废气作冷风进行混风降温。各步计算如下。i 以下以热风炉单纯燃煤计算数据表序号项 目参 数备 注1设备规格3.230m2蒸发强度(kg水/m3.h)603干燥能力 (t干基/h)20.684入料粒度(mm)505入料初水份（%）506出料终水份（%）157湿物料耗量(t/h)35.168水份蒸发量（Kg/h）14476.468热风温度 （）6009尾气温度 （）1109物料出口温度 （）9010热 耗（Kcal/h）1382104/(相当于燃料一:4606kg/h)其中：沸腾未燃尽等损失:138104 (10%)蒸发水: 911104 (65.93%)废气带走: 212104 (15.32%)物料带走: 107104 (7.78%)干燥机筒体散热: 37104 (2.66%)11烟气量（m3/h）111082工况12尾排风机选型风量（m3/h）146629工况（考虑漏风和储备）13流向型式顺流ii 调温补风量计算热风炉生产的热风平均温度750，该温度下的热风与84的废气混合调成600的热风供干燥机使用。i. 干燥机每小时所需600的热风的热风量=(1382-138)4.18104/1.4/450 =60909 kg/hii. 每小时所需84的调温废气量=609091.4(750-600)/(1.4750-1.384) = 13596 kg/h=13596 /1.293*(273+84)/273760/632 =16548 m3/h=10515 Nm3/h注：750高温风质量+84烟气质量=600热风质量750高温风热含量+84烟气热含量=600热风热含量iii. 应用废气调温可节煤135961.3(84-16.13)= 1199558 kJ/h=1199558/4.18=286975 kcal/h=29104 kcal/h注：废气标态比重：1.293热烟气比热：1.4 kJ/kg.K废气比热：1.3 kJ/kg.K标准大气压：760mmHgiii 净煤气燃烧计算i. 净煤气量3Gcal/h=300104 Kcal/h=300104/1250=2400 Nm3/hii. 净煤气完全燃烧所需空气量=0.8751250/10002400=2625 Nm3/h=2625(273+16.3)/273760/632=3342 m3/h注：基泰依采夫公式Q低3000kcal/ Nm3V理空=0.875*Q低/1000(Nm3/ Nm3)iii. 净煤气完全燃烧产生的烟气量=(0.72501250/1000+1)2400=4575 Nm3/h=4575(273+100)/273760/632=7515m3/h注：基泰依采夫公式Q低3000kcal/ Nm3V理烟=0.725*Q低/1000+1(Nm3/ Nm3)iv 燃煤热风炉计算燃煤量：4606 kg/h，燃煤热值：3000 kcal/kgi. 煤充分燃烧所需空气量=1.1(1.013000/1000+0.5)4606=17908 Nm3/h=17908(273+16.3)/273760/632=22807 m3/h鼓风机选型风量大于等于此风量ii. 热风炉流化床面积=1.1(1.013000/1000+0.5)4606/0.9=5.53m2iii. 热风炉阻力=4000料层+1480风帽+100送风管=6080Pa鼓风机选型风压为：=1.26080(273+100)/273760/632=9292Pa注空气过剩系数：1.1储备系数：1.2热风炉悬浮段热态烟气流速：0.9 m/s2. 结论i 通过3.1计算，3.230m干燥机能满足要求。ii 通过3.1计算，选型热风炉供热能力为：1400104kcal/h(1382-29 =1353104kcal/h)，以满足单独燃煤运行系统。通过3.3计算，在热风炉的沉降室配备一套能力为300104kcal/h的煤气燃烧器以实现煤、气混烧。要求热风炉为煤、汽混烧沸腾式热风炉，正常运行时把净煤气全部烧完，不足部份由热风炉燃煤室燃煤补充。按照标书给的条件，每台沸腾炉供应的煤气量为2400Nm3/h，额定热功率为300万大卡/时。据我们的核算，若保持供气量不变，配套燃烧器热功率为209万大卡/时。为保险起见，配备300万大卡热功率的燃烧器。由于煤气燃烧器热负荷为300104kCal/h，约3489.17kW，相当于沸腾炉额定负荷的17%，相当于燃煤量970千克，且沸腾热风炉对烟气温度偏差要求较小，故煤气燃烧器投运后，对沸腾炉影响较小。根据一般燃气燃烧器的炉膛容积热负荷qv=11501800kW/m3，炉膛截面热负荷qf=40006000kW/m2，燃烧器占用的体积和截面积分别为3.03m3和0.87m2，远小于沸腾炉炉膛的体积和截面积。为进一步减少燃烧器对沸腾床燃烧的影响，可采用煤气空气双旋流燃烧器，减少火焰长度，使之直径变大，从而减少对沸腾炉烟气流的影响。iii 通过3.2、3.3计算，用废气调温可节煤：29104 kcal/h，燃烧净煤气可节煤：300104 kcal/h；二项共节煤：329104 kcal/h（1096kg/h）。即正常运行时煤耗：4606-1096=3510kg/h。三、沸腾炉安全设计安全分为主动和被动两种。主动安全主要在于操作规程的编制和执行，控制程序的优化。被动安全在于如何防止出现事故时，尽可能地减少事故造成的破坏。1、对于沸腾炉而言，主要风险在于点火开始和压火再启动时发生爆炸以及煤气泄漏造成的爆炸。煤气燃烧器处装有气动快速切断阀，在检测不到火焰时迅速切断煤气管道。 2、沸腾炉被动安全主要措施是采用防爆门。根据相关标准，泄压面积一般按照炉膛容积的比面积大于0.025m2/m3，动作压力0.981.47kPa。沸腾炉内容积约为127.30m2，比面积取0.03m2/m3，则防爆门总面积为3.81m2。根据炉膛结构，防爆门应设置在沸腾炉布风板上方的顶部两个和混风室的顶部一个以及沸腾炉两侧各一个，总共5个，每个有效面积为0.763m2，直径为0.986m。沸腾炉顶部可采用重力式防爆门，侧边采用破裂时防爆门。所有防爆门的朝向不得安装在对人员有危险的地方。炉膛爆炸时产生的