Общая продолжительность цикла равна
Министерство образования РФ
Курсовая работа
По дисциплине: «Теплотехника»
На тему: «Расчет воздухоподогревателя доменной печи»
Выполнил:
Проверила:
Г.
РАСЧЕТ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
Доменная печь объемом 3200 м3 оборудована 4 воздухонагревателями, работающими последовательно.
Расход воздуха на печь VB= 95 м3/с (342000 м3/ч). Температура нагрева воздуха tB=1300°C. Насадка воздухонагревателя выполнена из блочного кирпича с вертикальными выступами и горизонтальными проходами. Материал насадки - динас (верх) и шамот (низ). Нагрев воздухонагревателя производится смешанным коксодоменным газом с теплотой сгорания QPн смеси = 7.2 МДж/м3.
Определить геометрические размеры воздухонагревателя.
Расчет горения коксодоменного газа с коэффициентом расхода воздуха n =1,1.
Состав сухих газов: (коксовый) СО2 = 2,5%, СО = 7,38%, Н2 = 54,92%, N2 = 3,66%, СН4 = 25,38%, С2Н4 = 4,25%, О2 = 1,66%.
Доменный: СО2 = 11%, СО = 30,5%, Н2 = 2,5%, N2 = 55,1%, СН4 = 0,9%.
Принимая влажность коксового газа равной Wк = 25 г/м3, а влажность доменного газа Wд = 25 г/м3, по формулам рассчитываем состав влажных газов:
хвл = хсух ×100/(100 + 0,1242×W),
хквл = хксух ×100/(100 + 0,1242×25) = 0,97 ×хксух,
хдвл = хдсух ×100/(100 + 0,1242×30) = 0,964 ×хдсух.
Тогда состав влажных газов: коксовый
СО2 = 2,42%, СО = 7,16%, Н2 = 53,27%, N2 = 3,55%, СН4 = 24,61%, С2Н4 = 4,12%, О2 = 1,61%, Н2О = 3,26 %.
Доменный: СО2 = 10,6%, СО = 29,4%, Н2 = 2,41%, N2 = 53,11%, СН4 = 0,87%, Н2О = 3,61 %.
|
|
|
Находим низшую теплоту сгорания газов:
QPн. кокс = 127,7СО + 108Н2 + 358×СН4 + 590×С2Н4 + 555× С2Н2 + 636×С2Н6 = 127,7×7,16 + 108×53,27 + 358×24,61 + 590×4,12 = 17908 кДж/м3.
QPн. дом = 127,7×29,4 + 108×2,41 + 358×0,87 = 4326 кДж/м3.
Находим долю каждого газа:
а = (QPн. кокс - QPн. смеси) / (QPн. кокс - QPн. дом)
= (17908 - 7200)/(17908 - 4326) = 0,79
хсм = хдом×а + хкокс(1-а) = хдом×0,79 + хкокс×0,21,
воздухонагреватель печь газ горение
откуда
СОсм2 = 10,6×0,79 + 2,42×0,21 = 8,88%,
СОсм = 29,4×0,79 + 7,16×0,21 = 24,73%,
Н2см = 2,41×0,79 + 53,27×0,21 = 13,09%,
N2см = 53,11×0,79 + 3,55×0,21 = 42,7%,
СН4см = 0,87×0,79 + 24,61×0,21 = 6,01%,
С2Н4см = 0×0,79 + 4,12×0,21 = 0,86%,
О2см = 0×0,79 + 1,61×0,21 = 0,34%,
Н2Осм = 3,61×0,79 + 3,26×0,21 = 3,54%,
å = 100%
Находим расход кислорода для сжигания смешанного газа при коэффициенте расхода воздуха n = 1.0:
Vo2 = 0,01[0,5(CO + H2) + å(m+n/4)CmHn] = 0,01[0,5(24,73 + 13,09) + (1+4/4) 6,01 + (2 + 4/4)× 0,86] = 0.335 м3/м3.
Расход сухого воздуха при n = 1,1
1,75 м3/м3.
где 
- отношение содержания 
и 
в дутье
Нахожу состав продуктов сгорания:
СОсм2 + СОсм + 2×С2Н4см) = 0,01(6,01 + 8,88 + 24,73 + 2×0,86) = 0,41 м3/м3
+ Н2Осм + Н2см] = 0,01[0,5(4×0,86 + 4×6,01) + 3,54 + 13,09] = 0,3 м3/м3
+ 0,01× N2см = 1,1×3,762×0,335 + 0,01×42,7 = 1,81 м3/м3
(1,1 - 1)× 0,335 = 0,033 м3/м3.
Определяю суммарный объём продуктов сгорания:
|
|
|
0,41 + 0,3 + 1,81 + 0,033 = 2,56 м3/м3.
Рассчитаю процентный состав продуктов сгорания:
16%
11,75%
70,75%
1,5%
Правильность расчета проверим составлением материального баланса.
| Поступило, кг | Получено, кг |
| СО2 =0,088×1,963 = 0,17 СО = 0,25×1,25 = 0,31 СН4 = 0,06 · 0,716 = 0,04 | СО2 = 0,41 ·1,963 = 0,804 Н2О = 0,3 · 0,804 = 0,241 |
| С2Н4 = 0,0086×1,25 = 0,01 Н2 = 0,13×0,09 = 0,01 О2 = 0,0035 ·1,428 = 0,005 N2 = 0,427 ·1,25 =0,53 Н2О = 0,0354 · 0,804 =0,03 Всего: 1,105 Воздух: 1,75·1,29= 2,26 Итого: 3,36 | N2 = 1,81 ·1,25 = 2,26 О2 = 0,033 ·1,428 = 0,047 Всего: 3,35 |
Принимая, что воздух, поступающий в воздухонагреватель после воздуходувки, имеет температуру tнв =200°С, находим температуру продуктов сгорания.
Находим энтальпию продуктов сгорания
i0 = (7200+261,94×1,75)/2,56 = 2991 кДж/м3,
где iв = 261,94 кДж/м3 - энтальпия воздуха при tнв =200 °С .
Находим энтальпию продуктов сгорания при принятой температуре t’д=1700°С с использованием приложения.
i1700 = 4087,1×0,16 + 3203,05×0,1175 + 2632,09×0,015 + 2486,28×0,7075 = 2828,0 кДж/м3.
Поскольку i1700 < i0, принимаем t”д =1800°С и определим энтальпию продуктов сгорания при этой температуре
i1800 = 4360,67×0,16 + 3429,9×0,1175 + 2800,48×0,015 + 2646,76×0,7075 = 3015,4 кДж/м3.
Находим истинную калориметрическую температуру продуктов сгорания
tк = 1700 + (2991 - 2828)×100/(3015,4 - 2828) = 1787°С
|
|
|
Так как для топочных камер hпир= 0,95, действительная температура продуктов сгорания равна
tд = hпир× tк = 0,95 • 1787 = 1697°С.
Принимая снижение температуры продуктов сгорания до поступления в насадку равным 3 % от tд найдем температуру дымовых газов на входе в насадку сверху tнд =0,97×1697= 1647 °С.
Среднюю за период температуру дыма на выходе из насадки примем равной tкд =250°C. При начальной и конечной температурах энтальпия продуктов сгорания равны
iнд = 3950×0,16 + 3093×0,1175 + 2548×0,015 + 2407×0,7175 = 2760 кДж/м3;
iкд = 462,7×0,16 + 383,4×0,1175 + 337,4×0,015 + 336,5×0,7175 = 362,0 кДж/м3.
Согласно приложению энтальпия воздуха на входе в насадку при tнв =200°С равна iнв =262 кДж/м3.
Зададим для предварительных расчетов величину падения температуры воздуха в течение воздушного периода Dt”в =100°С. Тогда средняя температура дутья на выходе из насадки в течение периода будет равна iнв =0,5 [1300+ (1300+100)] = 1350 °С, при которой энтальпия воздуха будет равна iкв = 1800 кДж/м3.
Расход продуктов сгорания Vд находим из уравнения теплового баланса насадки
,95× Vд (iнд - iкд)tд = Vв(iкв - iнв)tв,
где 0,95 - коэффициент, учитывающий потери тепла в насадке.
Предварительно необходимо задаться временем между перекидками в дымовом периоде tд=6200 с (1,7 ч) и длительностью времени на перекидку tп =360 с (0,1 ч).
|
|
|
Находим длительность воздушного периода
tв =(tд + tп) / (n-1) = (6200 + 360)/(4-1) = 1800 с (0,5 ч),
где n - число воздухонагревателей.
Общая продолжительность цикла равна
tå = 6200 + 360 + 1800 = 9080 с (2,8 ч).
Теперь определяем
Vд = 95(1800-262)1800 /0,95(2760 - 362)6200 = 22,44 м3/с (80812 м3/ч)
и расход смешанного коксодоменного газа на воздухонагреватель
VCM = Vд/Lд = 22,44 /2,56 = 8,76 м3/с (31556 м3/ч).
Расход воздуха на горение смешанного газа
Vгорв = VCM ×LB = 8,76 ×1,75 = 15,33 м3/с (55188 м3/ч).
Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 44; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!