内燃烧结砖隧道窑排烟风机选型初探 - 窑炉知识

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内燃烧结砖隧道窑排烟风机选型初探

时间：2016年05月07日点击：次来源：【隧道窑】

摘要：以153.10m×4.60m×2.30m内燃砖隧道式焙烧窑（隧道窑）排烟系统为例，介绍了内燃烧结砖隧道窑理论计算过程，并对排烟风机进行了选型。

关键词：煤矸石砖；燃烧；阻力；风机

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及产品的产量和质量，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153.10m×4.60m×2.30m内燃砖隧道式焙烧窑中排烟系统风机的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，其结构原理见图1，相关设计参数如下：

窑炉规格：长×内宽×内高（m）=153.10×4.60×2.30；

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，即采用经验公式计算，因为它比分析法要简便，而且计算结果误差很小，能满足设计要求。

2.1.1 理论空气量计算

固体燃料单位理论空气消耗量L₀(Nm³/kg)

式中：Q_{d___________}燃料发热量，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，Q_d取29310KJ/kg.因此，L₀=7.534Nm³/kg,对于年产3000万标块内燃砖，需要的理论空气消耗量为3418Nm³/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L_0;;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称为空气过剩系数α，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值的取值范围为1.3~1.7。

若α值太小，燃料在窑内得不到足够的助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，多余的空气又浆带走大量热量，会消耗更多的燃料。

2.1.3 燃烧产物的计算

固体燃烧理论单位燃烧生产烟气量V_α(Nm³/kg):

式中：Q_{d___________}燃料发热量，KJ/kg

L₀———单位理论空气消耗量，Nm³/kg。

经计算，V_α=10.065Nm³/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，理论燃烧生产烟气量为4568Nm³/h。

2.1.4 隧道窑实际排烟量V_烟的理论计算

V_烟=V_α+(α_烟-1)×L₀

式中：α_{烟_________}排出烟气中的空气过剩系数。

α_烟与隧道窑长度、阻力、砌体严密程度、窑的工况等有关，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。

代人数据计算，V_烟=40.201 Nm³/kg。.对于年产3000万标块内燃砖的隧道窑，热耗为1.33×10⁷KJ/h，折标煤为454kg，则实际需要排烟量的理论数据为18250.8 Nm³/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，排出烟气量（150℃）为32495.9 Nm³/h。

2.2 阻力计算

阻力计算应该包括料垛阻力、位压阻力、摩擦阻力及风管局部阻力之和。阻力直接关系着排烟风机的全压，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位63.2Pa，风管局部阻力损失为196.2Pa，摩擦阻力损失为57.6Pa。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，本文不予赘述。

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p_a=101300Pa，气体温度t=200℃，气体密度ρ=0.745kg/m^3.。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，其性能如表1所示。