正文 密集烘烤的熱量衡算(3 / 3)

四、供熱設備的設計計算

(一)火爐的最大耗煤量

根據設計烤房的烘烤能力求得單位時間的最大需熱量(即火爐最大供熱量)後,即可計算烤房單位時間的最大耗煤量(Gpm)。

Gpm=QgrQnet,ar式中Qgr--火爐最大供熱量,kJ/h;Qnet,ar--燃料的低位發熱量,kJ/(kg·h)。

(二)爐排

不同的爐排形式和使用方法影響到單位麵積爐排的可見發熱強度RJt。現行自然供風和燒火操作條件下,水平爐排的爐排可見發熱強度RJt=3.5×105~5.0×105kJ/(m2·h);立式火爐和階梯爐排的爐箅可見發熱強度RJt=6.0×105~8.5×105kJ/(m2·h)。

因此,爐排麵積為:AJt=Qgr/RJt

根據實際經驗,自然通風條件下火爐寬度<30cm不利於燒火,常依烤房大小,取30~40cm,而爐排的長度為:LJt=AJt/(30~45)式中LJt--爐排長度,cm。

一般磚混結構的密集式烤房,均采用固定爐排。爐排用鑄鐵材料製作,根據建造和應用經驗,爐排麵積以裝煙室平麵麵積為準,為0.03m2/m2。有自動加煤的加熱設備,常采用固定爐排鏈條式爐排,爐排麵積根據單位時間動力進風量和供熱量設計,用減速機推進器送煤裝置。這種燃燒供熱方式能夠很好地實現自動控製供熱,但火爐對所使用煤炭質量包括煤炭顆粒大小要求相對較高。利用階梯爐排和滾動燃燒技術,通過精確設計,可以一次添加足夠燃燒6~8h的燃料,再對燃燒所需助燃空氣進行控製實現燃燒供熱過程控製。這種火爐對煤質要求寬泛(煙煤或無煙煤,煤的低位發熱值12558~29302kJ/kg,煤塊直徑為10~30mm,粉煤比例達到30%),煤的燃燒效率能夠達到90%以上。

(三)爐膛容積及高度

爐膛容積因烤房需熱量的大小、火爐和燃燒形式、使用燃料類型和質量等不同而異。烤房裝煙量越多需熱量越多,爐膛要相對越大。

VL=QgrRLt式中VL--爐膛容積,m2;Qgr--烤房最大供熱量,kJ/h;

RLt--爐膛可見容積熱負荷,即燃燒室強度,可取RLt=1.046×106~1.463×106kJ/(m2·h)。

因此,爐膛高度HL=QgrRLtAjt采用燒散煤的密集式烤房,一般建造立式火爐,爐膛高度為70~90cm,既有利於燃燒,也能夠在爐膛內添加更多的燃料。

(四)換熱器

烤房傳熱麵積常用下式計算求得Ag=QgrKgt·teJ式中Kgt--煙管傳熱係數。常用火管的傳熱係數為:鐵管Kgt=41.9kJ/(m2·h·℃),水泥管和陶瓦管Kgt=23.0kJ/(m2·h·℃);

teJ--煙管內煙氣平均溫度,℃。根據研究和生產實踐中的測定結果,爐膛出口處溫度tLc=860~1000℃,進煙囪口處溫度tpy=160℃左右,因此teJ=510~580℃。

據國內外有關資料及實驗結果,普通金屬材料散熱器麵積可以簡單地按裝煙室麵積計算。每1m2裝煙室有0.47m2的散熱麵積即能夠滿足烘烤需要。據此可以推算幾種容量密集式烤房的換熱器的總散熱麵積(包括火爐部分)。近幾年,生產中成功試驗示範的耐火材料、特製土瓦管、陶瓦管、水泥管的換熱器,耐鏽蝕,但其傳熱性能低於金屬散熱器。在設計和實際修建過程中,必須考慮3個方麵:盡可能減小火管厚度;增加強度和密度;增加散熱麵積(增加火管長度或截麵積)。一般火管厚度控製在10~20mm,截麵圓形的直徑(內徑)180~250mm,或200mm×200mm~250mm×250mm。散熱麵積要適當增大20%~30%,通常橫向分3層排列,否則將會反映供熱不足。同時,這些換熱器的體積明顯比金屬材料增大,所以還必須考慮風機電機的功率和風量風壓,特別是安裝位置,以盡可能減小空氣阻力。