1.3 烟囱和喷射器

1、1-3 烟囱和喷射器1 概述火焰窑排烟方式： 自然排烟烟囱 机械排烟直接方式（引风机） 间接方式（喷射器）作用：克服窑内气体流动的阻力，将烟 气排入高空。1自然排烟（烟囱）机械排烟风 机喷射器抽力大小小，300Pa大，110kPa中，介于前二者之间对温度（烟气）要求高， 150(200300适宜)低，250(太高时风机叶轮易烧坏）不受限制(视喷射器材质而定)产生抽力速度的快慢慢快快抽力调节及其稳定性调节范围小，随窑内气体温度以及大气的变化而波动，调节范围大不随窑内气体温度以及大气变化而波动，同左三种排烟方式比较2对窑炉热效率影响降低无影响无影响基建投资大小小动力消耗无较大大（比风机大12倍）工

2、作可靠性寿命长，工作可靠，停电无影响不十分可靠，要定期维修，停电无法工作同左续表由上可知：当阻力较大，或烟气温度过低，或环境条件不允许时，采用机械排烟；其它情况应首选烟囱。32 烟囱2.1 烟囱工作原理烟囱可以理解为一个“倒置的虹吸管”。烟囱排烟的条件：（1）烟囱中必须预先充满热气体；（2）烟囱两端最终必须与大气相联通。4如玻璃池窑排烟系统：如图子系统1：由零压面(1-1)至烟囱底部(2-2)列 伯氏方程：总阻力： R = - hs = hge+hk+hL ,(1-2) hs1=0 -hs= -(hs2- hs1)= - hs2= hs2 即：烟囱底部 hs2 0，是负压，即“抽力”。 总阻力

3、是“抽力”之需求5子系统2：由烟囱底部(2-2)至烟囱口部(3-3) 列伯氏方程：hge2+hs2+hk2= hge3+hs3+hk3+hL,2-3 -hge = hs + hk+ hL ,(2-3)基准面移至3-3，则：hs3=0，hge3=0 hge2= -hs2+ hk+ hL,(2-3)即 -hs2 = hge2 - hk - hL,(2-3) = R = S实际(抽力)实际抽力是扣除了动压头的增加和阻力损失以后的，是烟囱底部的负压的绝对值。6即：R = S实际= - hs2= hge2-hk -hL,(2-3) 窑内子系统1 烟囱内子系统2R = S实际= hs= -hge-hk -

4、hL,(2-3)若：hk =0 hL,(2-3) =0则：hs = - hge = -hs2= hge2 = S理论 （理论抽力即烟囱底部的几何压头）72.2 烟囱的热工计算热工计算的内容：烟囱的上、下口径（dT、dB）和高度（H）。角标：T-top，上部、口部； B-bot，底部。计算时需已知的参数： (1) 烟气流量QV，m3/s (2) 烟气及空气的密度 和a，kg/m3 (3) 烟气在烟囱底部的温度tB，C (4) 窑炉系统(烟气流程)中的总阻力R，Pa82.2.1 烟囱的顶部内径（上口径）dT假定烟囱是园形截面，由连续性方程得：过小，则dT较大建筑费用、易出现倒风过大，则hL .(2

5、-3) S实际（抽力）wT经验值：自然排烟：wT, 0= 2 4 Nm/s 机械排烟： wT, 0= 8 15 Nm/s 一般：dT0.7m，厚度一块标准 建筑砖（240mm）92.2.2 底部内径（下口径）dB砖或混凝土烟囱： (1) dB (1.3 1.5)dT(2) 按斜度，一般为 1% 2% 所以： dB = dT + 2(0.01 0.02)H如果烟囱高度没有算出，可按下式估算：其中：k储备系数， 一般取1.2 1.3 R总阻力，即烟 囱抽力，Pa102.2.3 烟囱的高度 HR = S实际= -hs2 = hge2 -hk - hL,(2-3) 11其中：w3、w2分别为上、下口部

6、实际流速， m/s dav烟囱平均直径（内径） dav=(dT+dB)/2 m wav按平均直径计算的平均流速，m/s12 用试差法，先假设一个H，计算出一 个H，然后计算误差。(2) 考虑15 20%的储备能力。13烟囱设计注意事项： 计算空气密度（a）时，按夏季最热月 的月平均温度和大气压最低（雨季）时 的空气密度计算；(2) 高海拨(1000米以上)时，需作气压修正； 当窑炉随不同阶段产生的烟气量不相等 时（如窑炉大修、间歇式窑炉等），取 最大烟气量进行计算；14 数窑合用一个烟囱时，需砌隔墙(并联)， 并在各支烟道设闸板，以免互相干扰。(5) 环保； 其它(如漏风、积水、积灰等对)。烟

7、气量按下式计算： 连续窑：QV =QV,i 间歇窑：QV,max=(1.41.6) QV,av 烟囱高度计算时，按阻力最大（和最远）的一支计算；15例题：习题1-23，烟囱设计设计思路：绘图分析用试差法求烟囱高度求上、下口径整理原始数据列伯氏方程startEnd输出数据startEnd计算hs求所需之-hge计算hL.1-2(重)设烟囱高度H计算hk求出烟囱高度H 5% ？16QV1#2#3# 1#R1=147Pa 3#R3=118Pa 2#R2=108Pa, ta, tad1d22211w2.0H17 已知： a,0 = 1.293 kg/Nm3，ta= 35 C (取夏季) 0 = 1.3

8、2 kg/Nm3， t= 350 C w2,0= 4 Nm/s，d1=1.4d2 QV,0 = 36000 Nm3/h =10 Nm3/s（取最大的） 摩擦阻力系数 = 0.05求：d1 、d2、H18解：列伯氏方程 hge1+hs1+hk1 = hge2+hs2+hk2 +hL,1-2 上口径： (m) 下口径： d1 = 1.4d2 = 2.498 (m)总阻力： R = hs= -hge-hk -hL,1-2 - hge= R + hk +hL,1-2R = hs = 147 Pa （取最大的）19第一次设烟囱高度H=30m，则：2021检验：合理。答：-223 喷射器根据连续性方程（质

9、量守恒）：m1+m2=m3根据动量方程： (m1w1+m2 w2) m3 w3 (m1w1+m2 w2) -m3 w3=(p3 - p2)F3压强：p2 p3重要参数： (1)质量比：n=m2/m1 (=const) (2)流速比： =w1/w2如图23喷射器分类：（1）按喷射气体压强的大小分为低、中、 高压喷射器三种；p1时，为中压喷射器；时，为高压喷射器。24（2）按被喷射气体吸入速度不同分为常压 吸气式和负压吸气式两种。常压吸气式吸气管较大，被吸入气体 在吸气管内的流速很小，可以忽略，因此 可按自由射流运动规律进行计算；负压吸气式吸气管较小，被吸入气体 在吸气管内的流速较大，由于其在吸气

10、管 内产生阻力损失，使得p2pa。此时吸入气 体流速的影响不可忽略。25喷嘴吸气管扩散管混合管24322342w4w3w2w1P3P2PaP2P1P4喷射器工作原理26喷射器工作原理： 喷射气体以高速、高动量从喷嘴喷出，将本身的能量通过动量交换传给周围静止的另一种气体（被喷射气体）并带动其向前流动。在这个过程中，由于高度湍流使两种流体相互混合并共同前进。27喷射器优点： 喷射器由于其流动过程的特殊性，因而具有引射（fb）、混合（fa+fb）和控制两种气体间相互作用速率的功能。又因为它结构简单、无转动部件，易选用防腐蚀、耐高温材料，且调节灵敏，因此能适应特定工艺要求，如输送高温含有腐蚀性气体或调节控制温度和气氛的装置。28 喷射器缺点： (1) 能耗大； (2) 效率低（处理的气量小） 理论=28%（而通风机 =9194%） (3) 噪音大。29喷射器参数：各参数之间的关系可由稳定态流动时混合管的动量方程、吸气管和扩展管的伯氏方程及连续性方程联合推得。（见58页1-122式）。(1)当喷射气体与被喷射气体的参数给定时，p与喷射器各部位面积比(流速比)有关；(2)当喷射器尺寸及气体密度给定时，p与质量流量比有关。30 喷射器应用： (1) 排高温、