燃气热镀锌炉烟气余热回收
介绍
一、客户工况:
燃气热镀锌炉一台,按用户提供,小时平均用气200方,烟温400度。要求在尾部烟道加装余热回收装置,回收热量加热助燃风、助剂槽。
二、热工计算:
- 烟气量确认
燃料为天然气,根据反应方程式
CH4+2O2=CO2+2H2O
完全燃烧1molCH4
需2mol O2
O2在空气中占1/5则完全燃烧1molCH4需要10mol空气
取实际燃烧空气过量系数1.1
1molCH4
11mol空气
反应后烟气成分分别为:
1mol CO2 8.3%
2mol H2O 17%
0.2mol O2 1.7%
8.8mol N2 73%
据此:1mol CH4燃烧产物12mol烟气,小时燃烧200方天然气,每小时产生烟气量为200*12=2400NM3
CO2 、H2O 、O2 、 N2分子量分别为44、18、32、28
设以上气体为理想气体,则该气体标注状态下密度为
ρ=
- 烟气温度确认
进烟温度400℃,取用户地区四季平均温度20℃,天然气烟气露点温度70℃,则烟气回收极限温度90℃。助燃风进风温度为取平均温度25℃。
3、热量需求计算
烟侧传热量计算 |
|
|
排烟温度 |
T1 |
℃ |
已知 |
400 |
热管换热器出口烟温 |
T2 |
℃ |
设定 |
100 |
标况下锅炉烟气量 |
Vy |
m3/h |
|
2400 |
标况下烟气密度 |
ρy |
kg/m3 |
查烟气特性表 |
1.238 |
烟气质量 |
My |
kg/h |
Vy*ρy |
2971.2 |
平均烟温 |
Tpj |
℃ |
(T1+T2)/2 |
245 |
烟气定压比热容 |
C |
kJ/(kg.℃) |
按平均烟温查烟气特性表 |
1.15 |
烟气放出热量 |
Qy |
KJ/h |
My*c*(t1-t2) |
1059233 |
|
|
Kcal/h |
|
252993 |
|
|
kw |
|
294.2 |
烟气侧热损失 |
qy |
% |
|
4 |
热管传热量 |
Qc |
KJ/h |
Qy*(1-qy/100) |
1016863 |
|
|
Kcal/h |
|
242874 |
|
|
kw |
|
282 |
根据计算,每小时可回收热量为282KW,合24万大卡。
根据客户提供,需要加热的90吨水池1只,按冬季最不利工况,加热自5℃到65℃
,共需要热量540万大卡。
工件携带热量,按用户提供,取每小时10吨。10吨钢铁自5℃升高到65℃
,需要热量为10000*(65-5)*460焦/(千克*摄氏度)=76.67千瓦=6.61万大卡。保守计算,取8万大卡。
水池散热,环境按冬季最不利工况5℃计算,表面散热约4万大卡,周边散热约3万大卡,合计7万大卡。
根据计算,工件清洗池冷水首次加热到65度需要热量540万大卡,正常运行时每小时需热量约15万大卡。
窑炉助燃风量2200 NM3/H,保证水池加热,设定助燃风取用热量10万大卡,可使风温升高到140℃
。
二、设计依据
1、 采暖通风与空气调节设计规范【GB50019-2003】
2 、供热通风设计手册【M】
3 、换热器设计规范【SH-T3119-2000】
4、 机械设备安装工程施工及验收通用规范【GB50252-94】
三、设计要求
1、在窑炉尾部加装余热回收器,最大限度将热量回收。
2、利用回收的热量加热窑炉助燃风。
3、利用回收热量加热助剂槽。
四、热镀锌炉余热回收解决方案
1、余热蒸汽锅炉合并余热热风炉
窑炉排烟经过余热蒸汽锅炉产生约140℃左右蒸汽,蒸汽通过氟材料换热器加热助剂槽,余热热风炉加热助燃空气,提高鼓风温度,达到节约燃料目的。