PBAT厂有机废气焚烧炉RTO设计计算表

PBAT厂有机废气焚烧炉RTO设计计算表,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、基础参数,,,,,,,,,

1,设备类型,Type,设计值,,,蓄热式热力焚烧炉(RTO),PBAT厂有机废气处理设备,GB18484-2020,

2,设计处理量,Q_gas,设计值,,m³/h,10000,有机废气处理量,工艺设计参数,

3,废气温度,T_gas,设计值,,℃,40,废气进口温度,工艺设计参数,

4,废气湿度,H_gas,设计值,,%,30,废气湿度,工艺设计参数,

5,废气含氧量,O2_in,设计值,,%,5,废气中氧气含量,工艺设计参数,

6,VOCs浓度,C_vocs,设计值,,mg/m³,5000,废气中VOCs浓度,工艺设计参数,

7,VOCs成分,VOCs_comp,设计值,,,乙酸、丁醇等,主要有机污染物,工艺设计参数,

8,VOCs燃烧热,Q_vocs,查表值,,kJ/kg,25000,VOCs燃烧热,GB18484-2020,

9,燃烧温度,T_comb,设计值,,℃,850,燃烧室温度,GB18484-2020,

10,停留时间,t_res,设计值,,s,1.5,废气在燃烧室停留时间,GB18484-2020,

11,热效率,η,设计值,,%,95,RTO热效率,GB18484-2020,

12,安全系数,n_s,选用值,,,1.2,设计安全系数,GB18484-2020,

13,环境温度,T_env,设计值,,℃,25,环境温度,GB18484-2020,

14,设计压力,P_d,设计值,,MPa,0.15,RTO设计压力,GB18484-2020,

15,材料许用应力,[σ],查表值,,MPa,138,316L不锈钢许用应力,GB150-2011,

16,焊缝系数,φ,选用值,,,0.85,焊缝强度系数,GB150-2011,

17,腐蚀裕量,C_2,设计值,,mm,3,腐蚀裕量,GB150-2011,

二、废气特性计算,,,,,,,,,

18,废气密度,ρ_gas,计算值,1.293×(273/(273+T_gas))×(P_o/0.1013),kg/m³,1.127,废气密度,GB18484-2020,

19,废气质量流量,G_gas,计算值,Q_gas×ρ_gas,kg/h,11270,废气质量流量,GB18484-2020,

20,VOCs质量流量,G_vocs,计算值,Q_gas×C_vocs/1000000,kg/h,50,VOCs质量流量,GB18484-2020,

21,VOCs燃烧热释放,Q_comb,计算值,G_vocs×Q_vocs,kJ/h,1250000,VOCs燃烧释放热量,GB18484-2020,

22,废气比热容,c_pgas,计算值,1.01+0.001×H_gas,kJ/(kg·℃),1.04,废气比热容,GB18484-2020,

23,废气显热,Q_sensible,计算值,G_gas×c_pgas×(T_comb-T_gas),kJ/h,972000,废气从进口温度到燃烧温度所需热量,GB18484-2020,

24,理论空气量,V_air_theo,计算值,10×G_vocs,m³/h,500,理论燃烧空气量,GB18484-2020,

25,实际空气量,V_air_act,计算值,V_air_theo×1.2,m³/h,600,实际燃烧空气量,GB18484-2020,

三、热平衡计算,,,,,,,,,

26,总输入热量,Q_in,计算值,Q_comb,kJ/h,1250000,总输入热量,GB18484-2020,

27,废气加热所需热量,Q_heat,计算值,Q_sensible,kJ/h,972000,废气加热所需热量,GB18484-2020,

28,热损失,Q_loss,计算值,Q_in×0.05,kJ/h,62500,系统热损失,GB18484-2020,

29,出口烟气热量,Q_out,计算值,Q_in-Q_heat-Q_loss,kJ/h,215500,出口烟气带走热量,GB18484-2020,

30,出口烟气温度,T_out,计算值,T_env+Q_out/(G_gas×c_pgas),℃,100,出口烟气温度,GB18484-2020,

31,热平衡校核,Check_heat,判断值,Q_in≈Q_heat+Q_loss+Q_out,,满足,热平衡是否成立,GB18484-2020,

四、燃烧室设计,,,,,,,,,

32,燃烧室体积,V_comb,计算值,Q_gas×t_res/3600,m³,4.17,燃烧室体积,GB18484-2020,

33,燃烧室直径,D_comb,计算值,sqrt(4×V_comb/(π×H/D)),m,1.8,燃烧室直径,GB18484-2020,

34,燃烧室高度,H_comb,计算值,2×D_comb,m,3.6,燃烧室高度,GB18484-2020,

35,燃烧室实际体积,V_comb_act,计算值,π×(D_comb/2)^2×H_comb,m³,9.16,燃烧室实际体积,GB18484-2020,

36,实际停留时间,t_res_act,计算值,V_comb_act×3600/Q_gas,s,3.3,实际停留时间,GB18484-2020,

37,停留时间校核,Check_tres,判断值,t_res_act≥t_res,,满足,停留时间是否满足要求,GB18484-2020,

38,燃烧室材料,Mat_comb,选用值,,,310S不锈钢,燃烧室材料,GB18484-2020,

39,耐火材料厚度,δ_ref,设计值,,mm,150,燃烧室耐火材料厚度,GB18484-2020,

五、蓄热体设计,,,,,,,,,

40,蓄热体类型,Reg_type,选用值,,,陶瓷蜂窝体,蓄热体类型,GB18484-2020,

41,蓄热体规格,Reg_size,选用值,,mm,150×150×150,蓄热体规格,GB18484-2020,

42,蓄热体孔密度,Cell_density,选用值,,cells/in²,400,蓄热体孔密度,GB18484-2020,

43,蓄热体比表面积,S_specific,计算值,Cell_density×2.15,m²/m³,860,蓄热体比表面积,GB18484-2020,

44,蓄热体体积,V_reg,计算值,Q_gas×0.05,m³,500,蓄热体体积,GB18484-2020,

45,蓄热体数量,N_reg,计算值,V_reg/(0.15×0.15×0.15),,14815,蓄热体数量,GB18484-2020,

46,蓄热体层高度,H_reg,设计值,,m,1.2,蓄热体层高度,GB18484-2020,

47,蓄热体通道风速,v_reg,计算值,Q_gas/(3600×A_reg),m/s,1.5,蓄热体通道风速,GB18484-2020,

48,风速校核,Check_v,判断值,1.0≤v_reg≤2.0,,满足,风速是否合理,GB18484-2020,

六、切换阀设计,,,,,,,,,

49,切换阀数量,N_valve,设计值,,,4,切换阀数量,GB18484-2020,

50,切换阀直径,D_valve,计算值,sqrt(4×Q_gas/(3600×π×v_valve)),mm,600,切换阀直径,GB18484-2020,

51,切换时间,t_switch,设计值,,s,2,切换阀切换时间,GB18484-2020,

52,切换周期,T_cycle,设计值,,min,2,切换周期,GB18484-2020,

53,切换阀类型,Valve_type,选用值,,,蝶阀,切换阀类型,GB18484-2020,

54,切换阀材料,Mat_valve,选用值,,,316L不锈钢,切换阀材料,GB18484-2020,

七、风机选型,,,,,,,,,

55,系统阻力,ΔP_sys,设计值,,Pa,3000,系统总阻力,GB18484-2020,

56,风机流量,Q_fan,计算值,Q_gas×1.1,m³/h,11000,风机设计流量,GB18484-2020,

57,风机压头,H_fan,计算值,ΔP_sys×1.2,Pa,3600,风机设计压头,GB18484-2020,

58,风机效率,η_fan,选用值,,%,80,风机效率,GB18484-2020,

59,风机轴功率,P_fan,计算值,Q_fan×H_fan/(3600×1000×η_fan),kW,13.75,风机轴功率,GB18484-2020,

60,电机功率,P_motor,计算值,P_fan×1.2,kW,16.5,电机功率,GB18484-2020,

61,选用电机功率,P_motor_s,选用值,,kW,18.5,实际选用电机功率,GB18484-2020,

62,风机类型,Fan_type,选用值,,,离心风机,风机类型,GB18484-2020,

八、烟囱设计,,,,,,,,,

63,烟气流量,Q_stack,计算值,Q_gas+V_air_act,m³/h,10600,烟囱烟气流量,GB18484-2020,

64,烟囱出口速度,v_stack,设计值,,m/s,10,烟囱出口烟气速度,GB18484-2020,

65,烟囱直径,D_stack,计算值,sqrt(4×Q_stack/(3600×π×v_stack)),m,0.61,烟囱直径,GB18484-2020,

66,选用烟囱直径,D_stack_s,选用值,,m,0.6,实际选用烟囱直径,GB18484-2020,

67,烟囱高度,H_stack,设计值,,m,15,烟囱高度,GB18484-2020,

68,烟囱材料,Mat_stack,选用值,,,316L不锈钢,烟囱材料,GB18484-2020,

九、强度计算,,,,,,,,,

69,燃烧室筒体计算厚度,δ_cc,计算值,P_d×D_comb×1000/(2×[σ]×φ-P_d),mm,1.9,燃烧室筒体计算厚度,GB150-2011,

70,燃烧室筒体设计厚度,δ_cd,计算值,δ_cc+C_2,mm,4.9,燃烧室筒体设计厚度,GB150-2011,

71,燃烧室筒体名义厚度,δ_cn,选用值,,mm,6,燃烧室筒体实际厚度,GB150-2011,

72,燃烧室厚度校核,Check_δc,判断值,δ_cn≥δ_cd,,满足,燃烧室筒体厚度是否满足要求,GB150-2011,

73,烟囱计算厚度,δ_sc,计算值,P_d×D_stack_s×1000/(2×[σ]×φ-P_d),mm,0.4,烟囱计算厚度,GB150-2011,

74,烟囱设计厚度,δ_sd,计算值,δ_sc+C_2,mm,3.4,烟囱设计厚度,GB150-2011,

75,烟囱名义厚度,δ_sn,选用值,,mm,4,烟囱实际厚度,GB150-2011,

76,烟囱厚度校核,Check_δs,判断值,δ_sn≥δ_sd,,满足,烟囱厚度是否满足要求,GB150-2011,

十、安全计算,,,,,,,,,

77,爆炸极限下限,LEL,设计值,,%,25,VOCs爆炸极限下限,GB18484-2020,

78,实际浓度校核,Check_conc,判断值,C_vocs<LEL×10000,,满足,VOCs浓度是否在安全范围,GB18484-2020,

79,安全阀开启压力,P_sv,计算值,P_d×1.05,MPa,0.157,安全阀开