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江苏大学课程设计气化炉计算说明书word(仅供参考)
其中涉及到的物料平衡和能量平衡参考:
江苏大学课程设计气化炉计算说明书excel(已上传到百度文库)
一:气化炉本体主要参数的设计计算
初步设计该上吸式气化炉消耗的原料为G=600kg/h.
初步确认气化强度Φ为200kg/(m2·h)
原料
工业分析(wt.%,ar)
元素分析(wt.%,ar)
LHV
M
V
A
FC
C
H
N
S
O*
(MJ/kg)
树皮
3.09
80.20
4.00
12.71
50.30
5.83
0.11
0.07
36.60
18.01
1. 实际气化所需空气量VA
由树皮的元素分析可知木屑中主要含有C、H、O而N、S的含量可以忽略不计,则:
a、碳完全燃烧的反应:
C + O2= CO2
12kg 22.4m3
1kg碳完全燃烧需要1.866N氧气。
b、氢燃烧的反应:
4H + O2 = 2H20
4.032kg 22.4m3
1kg氢燃烧需要5.55N氧气。
因为原料中已经含有氧[O],相当于1kg原料已经供给[O]×22.4/32=0.7[O]N氧气,氧气占空气的21%,所以生物质原料完全燃烧所需的空气量:
= (1.866[C]+5.55[H]-O.7[O])
式中 V——物料完全燃烧所需的理论空气量 m3/kg
C——物料中碳元素含量 %
H——物料中氢元素含量 %
O——物料中氧元素含量 %
因此,可得
V= (1.866[C]+5.55[H]-O.7[0])
= (1.866×50.30% +5.55×5.83%-O.7×36.60%) =4.790(/kg)
为理论上的木屑完全燃烧所需的空气量,考虑到实际过程中的空气泄漏或供给不足等因素,加入过量空气系数,取=1.2,保证分配的二次通风使气化气得到完全燃烧。因此,实际需要通入的空气量V~
V~=V=1.2×4.790=5.748(/kg)
因此,总的进气量为5.748/kg
由上图取理论最佳当量比ε为0.3,计算实际气化所需空气量:
VA=ε*V~=0.28*5.748=1.609m3/kg
2.可燃气流量q
空气(气化剂)中N2含量79%左右,气化生物质产生的燃气中N2含量为55%左右,考虑到在该气化反应中N2几乎很少发生反应,据此,拟燃气流量是气化剂(空气)流量的1.44倍,则可燃气流量q为:
q=G*VA*1.44=600*1.609*1.44=1390 m3/h
3.产气率 VG
VG =/G=1390/600 =2.317(/kg)
4.燃气成分定为:
燃气成分
CO
CO2
H2
CH4
C2H6
O2
N2
28%
4%
6.50%
5%
0.50%
1%
55%
5.燃气的低位发热量为:
QG,net=12.63×28%+10.79×6.5%+35.81×5%+63.74×0.5%=6.347MJ/m3
6.气化炉效率为:
η=( QG,net×VG)/LHV=(6.347×2.317)/18.01=82%
7.热功率
= QG,net×/3600=6869×1390/3600=2652(KW)
8.炉膛截面积
=600/200=3
9.炉膛截面直径
===1.955m 取2m
满炉加料,拟定气化炉连续运行时间T=6h
炉膛的原料高度
L=600×6/(3×300)=4
式中:一生物质原料在炉膛中的堆积密度,由于使用的原料是树皮,取=300kg/m3
10.气化炉内筒的高度系数
物料在炉内应有足够的滞留时间,这与燃烧层的高度及物料与气流运动有关,要保证生物质原料气化耗尽。剩下的残灰体积小于燃料体积,设为原料气化体积收缩率,H为气化炉内筒实际高度,则在加料次数为n次时,实际可加进的燃料高度L为
记=为气化炉内筒的高度系数。
参考有关文献和经验,生物质原料气化的收缩率取0.4,由此可得:
=1,=1.4,=1.56,=1.624,=1.6496,````````
11.内筒高度h
气化炉加满原料后,经过一段时间运行,原料耗尽,在不排灰的情况下,可再次加入原料继续运行。这个过程理论上可进行无限多次,实际上只有开始几次加料有实用价值。取=1.4,当需要气化燃料高度为L=4m时,相应的气化炉内筒实际高度h为:
=4/1.4=2.857m
考虑到气化炉点火时灰烬需要占用一定的空间,且要保证炉内的原料能够在一定的压力作用下稳定地下移,物料的顶部也需要一定的气流和加料空间,综上,设计中炉子内筒
实际高度取h=4m。
二:气化系统的物质平衡
取进入系统的生物燃料量为1kg,对于物质质量相等,可以写作
1+MM=MG+ML+MC
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