内燃砖隧道窑排烟风机选型计算

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内燃砖隧道窑排烟风机选型计算

烧成车间隧道窑及其配套系统是一个砖厂的核心设备，而风机却又是隧道窑配套系统中的关键设备，它的选择及使用影响到隧道窑的运行、产品的产量和质量，同时关系到整个厂的节能情况，因此在项目设计阶段对风机进行选型非常重要，本文以153.10×4.60×2.30m内燃砖隧道式焙烧窑中排烟系统的风机选型为例进行介绍说明。
1、工程概况及设计参数：
河南某煤矸石砖厂年产6000万标块煤矸石砖项目，选用两条内宽4.6m平吊顶隧道窑，相关设计参数如下：
窑炉规格：长×内宽×内高=153.10×4.60×2.30m，
设计产量：3000万标块/年，
设计能耗：1465kJ/kg制品，
窑炉用途：内燃法烧制煤矸石砖。
2、排烟系统的风机选型计算
排烟风机选型首先要计算所需风量和克服系统阻力所需风压，然后选择合适的通风机。
2.1燃料燃烧计算。
燃料燃烧计算的目的是计算1kg燃料所需要的空气量和燃烧产物量。往往在设计过程中采用近似计算法，即采用经验计算公式计算，因为它比分析法要简便，而且计算结果误差很小，已满足设计要求。
2.1.1 理论空气量计算
固体燃料理论单位理论空气消耗量L0（Nm3/kg）：
Qd－燃料低发热量，kJ/kg
为便于计算和能耗考核，在内燃砖隧道窑热工计算时一般是折合标准煤进行计算，Qd取29310kJ/kg，因此，L0=7.534Nm3/kg，对于年产3000万标块内燃砖需要理论空气消耗量为3418 Nm3/h。
2.1.2空气过剩系数的选取
在理想条件下，燃料完全燃烧时所必需的最少空气量称为理论空气消耗量，即L0，在实际条件下燃料完全燃烧或不完全燃烧所需的空气量为实际空气消耗量，实际空气消耗量与理论空气消耗量之比成为空气系数α，通过引入过剩空气是为了弥补各种不理想因素，使空气与燃料充分混合，使燃烧充分，从而提高燃烧速度，并节约燃料。因固体燃料和空气的接触较差，α值较合适的取值范围1.3~1.7。
若α值太小，燃料在窑内得不到足够的阻燃空气而不能完全燃烧，会造成部分燃料的浪费，比如有些厂内燃砖未烧透，黑心很重，往往每块砖还残存发热量。但α值太大，多余的空气又将带走大量热量，往往要消耗更多的燃料。
2.1.3 燃烧产物的计算
固体燃料理论单位燃烧生成烟气量Vα（Nm3/kg）：
Qd－燃料低发热量，kJ/kg
L0－单位理论空气消耗量，Nm3/kg
经计算，Vɑ=10.065 Nm3/kg，对于年产3000万标块内燃砖隧道窑来说，坯体中的燃料在窑炉烧成带燃烧，理论燃烧生成烟气量为4568 Nm3/h。
2.1.4 隧道窑实际排烟量的理论计算
Vα—理论燃烧产物量，Nm3/kg
α烟—排出烟气中的空气过剩系数，此值与隧道窑长度，阻力、砌体严密程度、窑的工作等有关，一般可取作下列数值：
1) 窑长阻力大，负压大的窑可取5-6
2) 窑短阻力小，负压小的窑可取3-4
代入数据计算，V烟=40.201 Nm3/kg，对于年产3000万标块内燃砖的隧道窑，每小时热耗为1.33×107kJ，折标煤为454kg，则实际需要排烟量的理论数据为18250.8Nm3/h，一般情况下，烟气排出温度通常在200~300℃左右，设计时，烟气离窑平均温度可按250℃计算，则工况状态下离窑烟气量为34964.0m3/h。
2.1.5 掺配冷风量的计算
离心引风机输送的介质若为烟气，最高使用温度不超过250℃，长期使用温度按150℃考虑，因此为保护风机正常运转，需要掺配一定量的冷风，即常温空气。
根据热力学第一定律和质量守恒定律，可以确定掺配常温（25℃）空气量为12353.3Nm3/h及排出烟气量(150℃)为32495.9Nm3/h。
2.2 阻力计算
阻力计算应包括料垛阻力、位压阻力、摩擦阻力及风管局部阻力之和，阻力直接影响着排烟风机的全压，因此阻力计算是选择排烟风机的依据和基础，从而关系选用风机的电机功率。若不对风机运行系统进行阻力计算，仅保证风量，实际上若阻力过大，风机风压不足，往往会感到风机“抽不动”，实际风量也达不到设计要求的排烟量；反之若选的风机风压过大，一方面抽力大生产难以控制，另一方面电耗也成倍增加。
每个项目排烟方式不同，因此阻力损耗也就相差很大，对于本项目隧道窑排烟系统，经计算料垛阻力损失为63.2Pa，位压阻力为-12.8Pa风管局部阻力损失为196.2Pa，摩擦阻力损失为57.6Pa，共计304.2Pa，该计算过程十分繁琐，详细计算过程可参照相关工业炉手册。
3排烟风机选型
3.1风机的性能
风机性能一般指在标准状态下输送空气的性能，引风机的指定状态为大气压pa=101300Pa，气体温度t=200℃，气体密度ρ=0.745kg/m3。因此当实际使用状态与指定状态不符时，则必须把实际使用状态的性能换算到指定状态的性能，然后根据换算性能选择风机。
3.2风机选型
取安全系数为1.3，则：
1) 排烟风机应具备的全压：
2) 排烟风机应具备的风量：
3) 查通风机手册：
选用锅炉离心引风机，Y4-73N0.14D，配用电动机功率30kW，其性能表如下：
Y4-73№14D离心通风机性能表

总结
在我国，内燃烧结砖隧道窑技术已经比较成熟，在风机选型时，可根据就近类似项目所用风机的型号、使用情况及隧道窑生产状态进行选型配置，本文重点对排烟风机选型过程的计算部分进行了详细介绍，有助于理清设计思路，对新参加工作的设计人员有一定的指导作用。
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