高效节能热风炉设计与计算

I ndustrial Furnace V ol . 26 No . 3 May 2004

文章编号:1001 - 6988 (2004) 0320041205

高效节能热风炉设计与计算

胡秀和

(黑龙江省庆钢股份有限公司设计院,绥化152400)

摘要:热风炉是为粮食烘干提供洁净空气的热源设备。为了解决烘干过程粮食污染问题,开发设计出RF L 系列燃煤热风炉。该炉具有机械化程度高,故障率低,操作方便,高效节能,无污染等优点。广泛应用于世行贷款的国储库改造等粮食干燥机招标项目中。

关键词: 燃煤热风炉; 参数选择; 设计原则; 工作原理; 应用效果

中图分类号: T S21013 文献标识码:B

Design and C alculation of H igh E ff iciency & E nergy S aving H ot2Air Furnace

H U X iu2he

( Design Instiute Qing’an Iron & Steel Co. , L t d. , S u ihua 152400 , China)

Abstract : H ot- air furnace is the heat- s ource equipment for supplying clean- air to dry grain. RF L series coal- burning hot- air furnace is developed and designed ,in order to deal with the grain pollution. The furnace has the ad2 vantages of high mechanization ,low failure ,convenient operation ,and high efficiency & energy- saving , n o-pollution etc . It is widely used in the bidding projects such as of the W orld Bank loan ,reconstrction of national storage ware2 house etc .

K ey w ords :coal- burning hot- a ir furnace ; selection of parameters ; design principles ; w orking principles ; ef2 fectiveness of application

0 前言

随着粮食干燥技术与规模的不断发展,对粮食干燥过程使用燃煤热风炉的技术性、科学性、适用性提出了更高要求。从提高炉膛燃烧温度,降低不完全燃烧损失入手,科学地确定炉体结构尺寸,提出了高效节能、低污染FR L 系列热风炉设计原则。该炉采用了机械链条炉排燃煤机,炉内采用新型节能拱燃烧技术,各拱采用掺304 不锈钢纤维的耐热混凝土浇注,耐高温,抗氧化,显著提高了炉体的使用寿

收稿日期:2004 - 04 - 15

作者简介:胡秀和(1966 —) ,男,工程师,从事燃煤热风炉和粮食烘干机的开发和设计工作. 命。换热器采用螺旋管和热浸铝新技术,既强化了传热过程又提高了换热器的耐高温性能,延长了使用寿命。RF L 系列热风炉的各项技术指标及性能居国内领先地位,可满足粮食干燥的需要。

1 热风炉燃烧理论计算

111 煤种及其成分

热风炉适应煤种较多,可燃烧无烟煤、烟煤、优质煤、劣质煤等。但是,热风炉的设计计算及实际选用一般都以工业锅炉设计代表性煤种( Ⅱ类烟煤) 为依据,其成分见表1 。

41

热工计算 :高效节能热风炉设计与计算

V r

C y

H y

O y

N y

S y

A y

W y

38 . 5 46 . 55 3 . 06 6 . 11 0 . 86 1 . 94 32 . 48 9 . 00

Q y

y

V 0

+ V N dw V Q

V y + V 2

=

H N

d w

N 表 1 山东良庄 Ⅱ类烟煤的成分组成

dw / ( k J ·kg

- 1)

112 理论空气量

理论空气量是根据燃料完全燃烧(氧化) 所需要 的必要氧气量 ,再根据氧在空气中所占百分数而求

出的所需空气量。经计算整理 ,理论空气量

(V 0 ) 表 达式如下 :

V 0

= 0 . 088 9 ( C y

+ 0 . 375S y

) +

0 . 265 ( H y - 0 . 126 0y

) = 4 . 18 (m 3

/ kg ) (代入上述代

表性煤种的成分组成)

113 理论烟气量

风炉的鼓风机和引烟风机。

2 热风炉主要参数选择计算

211 炉排面积

决定炉排面积大小的主要指标是炉排热负荷

(也称炉排热强度) , 单位是 k J / ( m 2 ·h ) 。热风炉的

炉排热负荷一般按工业锅炉的炉排热负荷取偏小

值 ,即炉排面积较锅炉偏大。热风炉的炉排面积用 下式表示 :

y

2

)

1 kg 燃料完全燃烧时 ,理论上所产生的烟气量

叫理论烟气量。理论烟气量 (V O ) 的表达式如下 :

F p = BQ dw /

q p (m 式中 : B —每小时耗煤量 ,kg/ h

y y = V RO

O O O

2 2 0 . 018 66 ( C y

+ 0 . 375S y

) + 0 . 111 H y

+ 0 . 012 4W y + 0 . 016 1V 0 + 0 . 008N y +

Q d w —

煤的应用基低位发热值 ,k J / kg q p —炉排热负荷 ,k J / (m 2

·h ) 212 炉膛容积

决定炉膛容积大小的主要指标是炉膛热负荷 0 . 79V 0 = 5 . 22 (m 3

/ kg )

(也称炉膛热强度) , 单位是 k J / ( m 3 ·h ) 。热风炉的 式中 :V RO 2

V RO 2

V 0 —RO 2 气体量 , m 3/ kg

= 0 . 018 66 ( C y + 0 . 375S y

)

3

炉膛热负荷一般按工业锅炉的炉膛热负荷取偏小 值 ,即炉膛容积较锅炉偏大。热风炉的炉膛容积用 下式表示 ;炉排和炉膛热负荷见表 2 。

H 0

—理论水蒸汽量 , m / kg

2

V T = BQ y

/ q (m 3

) V 0

y

y

T

H 0 = 0 . 111 H 2

+ 0 . 012 4W + 0 . 016 1V 式中 : B —每小时耗煤量 ,kg/ h

—理论氮气量 , m 3/ kg 2 y

—煤的应用基低位发热值 ,k J / kg 0 = 0 . 008N y + 0 . 79V 0 2

114 空气系数

q —炉膛热负荷 ,k J / (m 3

·h ) T

表 2 炉排热负荷和炉膛热负荷

(链条炉排) 为使燃料在炉内能完全燃烧 ,考虑炉内的燃烧

不均性和不稳定性 ,送入炉内的实际空气量必须大

炉排热负荷

/ k J ·(m 2

·h )

- 1

炉膛热负荷

/ k J ·(m 3·h ) - 1 于理论空气量 , 两者之比称为空气系数

(α) 。热风 炉设计时其空气系数一般取α= 1 . 5～2 . 0 。 115 实际烟气量

实际烟气量(V y ) 是理论烟气量与过剩空气量之 和 ,即

V y = V 0 + 1 . 016 1 (α- 1) V 0

=

5 . 22 + 1 . 061 (2 - 1) ×4 . 81 =

10 . 11 (m 3/ kg ) (α= 2 时)

根据上述计算的空气量、烟气量可选择确定热

42

(2 094～2 721) ×103

(1 047～1 256) ×103

213 热风炉的能力

反映热风炉能力大小的主要指标是热风炉的换 热量或供热量。环境温度在 0 ℃以下时 ,换热量大 于供热量 ;环境温度在 0 ℃以上时换热量小于供热 量。为了与烘干机配套方便 ,公司以供热量表示热 风炉的能力。因为供热量是热风炉纯输出的即烘干 机所需要的热量。有些热风炉厂家以换热量表示热