玻璃窑炉烟气量计算

焦炉气，又称焦炉煤气。是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300~350m3（标准状态）。其主要成分为氢气（55%~60%）和甲烷（23%~27%），另外还含有少量的一氧化碳（5%~8%）、C2以上不饱和烃（2%~4%）、二氧化碳（%~3%)、氧气%~%))、氮气(3%~7%)。其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。

两炉用一个烟囱排烟，烟囱内径3600mm，一炉一昼夜燃烧煤气20000Nm3，煤气含硫（硫化氢）小于1000mg/Nm3，一昼夜烧玻璃原料75t，原材料由石英砂、长石、碳酸钠、硼砂等原料组成，原材料含水率6%，窑炉压力+，一条窑配备一个助燃风机，助燃风机功率为，风量1500～1800m3/h，全压为5000Pa，转速2900，烟道为砖圈，从地下接入烟囱，烟气入烟囱温度为400℃，压力为500Pa，烟囱高度40m。

以下为烟气量计算过程：

－反应计算

煤气燃烧发生的主要化学发应：

2H2 + O2 = 2H2O

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

2CO + O2 = 2CO2

2H2S + 3O2 = 2SO2＋2H2O

H2O（液）＋热量= H2O（气）（原料中的水气化）

入口空气和煤气温度按20℃计算，

为便于计算，根据煤气成分含量对各组分进行计算：

氢气含量按57％计算（体积分数）；

甲烷含量按27％计算（体积分数）；

一氧化碳含量按8％计算（体积分数）；

二氧化碳为3％计算（体积分数）

氮气含量按5％计算（体积分数）；

d mol d mol n H n H O /948362/47418122)(222=⨯==

（2）甲烷气燃烧计算过程如下：

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2O

1mol 甲烷燃烧需要耗费氧气2mol ，生成水蒸汽2mol ，二氧化碳1mol 。 d mol n n CH O

H /4492242246122242=⨯==（甲烷） d mol d mol n CH n CH O /449224/22461222)(424=⨯==

d mol d mol n n CH O C /224612/22461242===

（3）一氧化碳燃烧计算过程如下：

2CO + O 2 = 2CO 2

1mol 一氧化碳燃烧需要耗费氧气，生成二氧化碳1mol 。

d mol n n CO CO /665522==

d mol n CO n CO O /332765.0)(2==

（4）硫化氢燃烧计算过程如下：

2H 2S + 3O 2 = 2SO 2＋ 2H 2O

mol mol

g m mg M m n S H S H 588/3420000/1000322=⨯== mol m m mmol n n S H O 88220000/4.295.12

33322=⨯⨯==

mol m m mmol n n S H SO 58820000/4.293322=⨯== mol n n S H H O 58822==

煤气燃烧需要耗费的氧气量是甲烷、氢气、一氧化碳燃烧消耗氧气的总计硫化氢燃烧耗氧量相比之下数量小可以忽略。

d mol CO n CH n H n n O O O O /143086233276449224948362)()()(2

22242=++=++= 空气中氧气含量为21％，氮气含量为79％，其余气体组分微量忽略不计。 需要耗费的空气量d mol n n O /681362921

.0143086221.0)2===（需空气 助燃风机供给的风量1500～1800m 3/h ，全压为5000Pa ，温度为20℃，由助燃风机供应空气的物质的量为：

d RT PV n /mol 1885565293

314.8241800)5000101325()((=⨯⨯⨯+==助燃空气） 助燃风机供给空气量和需要的空气量之差为：

d mol n n n /492806468136291885565((1

(-＝－（需）＝－＝空气）空气）空气） 由上面数据说明，燃烧的空气主要由自然通风供给，助燃风机只是补充供空气和助燃。

因此氧化反应为空气量正好够，不过量反应。空气量按需求量计算。 d mol n n /6813629)=（需＝空气空气

二 燃烧后烟气量计算：

（1）氮气

燃烧后烟气中的氮气量为空气中带进来的氮气和煤气中的氮气量的和。 d mol n n n N N N /54243624159579.06813629((222=+⨯=煤气）＝空气）＋

（2）二氧化碳

生成的二氧化碳量为：

d mol CO n CH n n CO CO CO /29116466552224612)()(2242=+=+=

（3）水气

水气的量为原料带的水量、氢气燃烧生成的水量、甲烷燃烧生成的水气量，其余的量太小可以忽略不计。

d n O H /mol 25000018/06.075000000(2=⨯=原料）

d mol n n H O H /474181(22==氢气）

d mol n n CH O

H /4492242246122242=⨯==（甲烷） d

n n n n O H O H O H O H /mol 1173405449224474181250000(((2222=+=＋＝甲烷）氢气）＋原料）＋ d n n n n O H co N /mol 688893111734052911645424362(222=++=++烟气）＝ 每天的烟气量为：3378549500

101325673314.86888931m P nRT V =+⨯⨯==

单台炉每天的烟气量为378549m 3。每小时的烟气量为：

h m V /1577324

3785493== 两台炉共用一个烟囱，则烟囱的烟气流量为： h m V /315462157733=⨯= （工况烟气量）

三 二氧化硫含量的计算

mol m m mmol n n S

H SO 58820000/4.293322=⨯== 33/0994.0378549/64588m g m

mol g mol c =⨯= 四 尘量和粒径参数

玻璃粉尘颗粒的安息角26～32°，对尘含量和粒径因为业主未提供，烟气含尘量也与管理水平和运行状况等因素有关，参照《除尘工程设计手册》79页提供的类似窑炉的数据，铝矾土回转窑粉尘发生量5g/m 3，粒径分布：25％～40％＜10μm ，水泥建材窑炉发生量1.8g/m 3，D 50=μm 。

故我们取尘含量为4 g/m 3，D 50=μm ，粒径分布：25％～40％＜10μm ，作为设计参考用。