燃料气计算--荒煤气管道讲课稿.xls

1燃烧器参数输出表(3)2燃气燃烧器计算书3 表RG-20 编号4产品名称设计开发任务书编号5设计负荷Dmax kcal/h5200000正常负荷Dnorkcal/h3500000最小负荷Dmin kcal/h67一、基本数据81、燃料气组分-天然气9序号12345678910111210名称体积百分比 重量百分比分子量绝热指数容积比热低热值理论空气量 理论烟气量导热系数粘度标准密度11符号Vi%gi%MiKiCiQliA0iVd0iiiKi-1i12组分 单位Kcal/Nm3Kcal/Nm3Nm3air/Nm3NNm3Y/Nm3NKcal/mhcpkg/Nm313甲烷CH497.70161.310.39585709.520.310.71614乙炔C2H200261.240.4641360011.90.241.1615乙烯C2H400281.250.4621419714.280.251.25116乙烷C2H600301.20.5981537116.660.21.34217丙稀C3H600421.170.7132092521.420.171.91418丙烷C3H800441.130.8442225623.80.131.96719丁稀C4H800561.110.9152809228.560.112.50320丁烷C4H1000581.1081.1352951330.940.1082.59321戊稀C5H1022戊烷C5H1200721.0741.4173741038.080.0743.21823苯C6H600781.10.8143492435.70.13.48524一氧化碳CO00281.40.31130182.380.41.2525氢H20021.4070.30925762.380.4070.0926二氧化碳CO200441.30.409000.31.96427氮N22.160281.40.309000.41.25128二氧化硫SO200641.250.4278.950.252.92729 硫化氢H2S00341.30.36155817.140.31.5230氨NH331氩Ar0028.951.40.3000.41.7832氧O200321.3970.314000.3971.42833水H2O00181.280.356000.280.80434乙醇C2H6O00461.20.5251462515.60.21.3835甲醇CH4O00321.310.37475897.140.310.7436CnHm0037382、燃料气特性参数39序号项 目 名 称符 号单 位计 算 公 式 或 来 源结 果401燃料气压力(A)Pgkg/cm2给定2412燃料气温度tg给定11423燃料气流量VgNm3/h612.543443、燃料气基本特性计算45序号项 目 名 称符 号单 位计 算 公 式 来 源结 果461燃料气平均分子量MM=0.01ViMi16.237472燃料气平均绝热指数KK=1+0.01(Ki-1)Vi1.312483燃料气平均容积比热cg0kcal/Nm3C=0.01ViCi0.393494燃料气低热值Qlkcal/Nm3Ql=0.01ViQli8372.890505燃料气理论空气量A0Nm3air/Nm3NA0=0.01ViA0i9.30151L0kgair/kgNL0=1.293A0/g016.552526总烟气量V0Nm3Y/Nm3N537燃料气平均导热系数kcal/mh0=0.01Vii548燃料气平均粘度cp0=0.01Vii559燃料气平均标准密度g0kg/Nm30=0.01Vii0.72756574、助燃空气特性参数计算58序号项目名称符号单位计算公式或来源结果591压力PammH2O给定3000602温度ta给定150613标况下密度a0kg/Nm3给定1.293624标况下比热cakcal/Nm3给定0.315635实际密度akg/m30.268687234646过剩空气系数给定1.15657标况下体积流量Aa0Nm3/hAa0=A010.696668实际体积流量Aam3/h51.473679质量流量Lakg/hLa=Aaa13.8306869二、喷口截面及速度计算70(一)、设计负荷时喷口截面及速度计算71名称项 目符号单位计算公式或来源结果72确定气体流动状态临界压力比K0.54473设计负荷时燃料气压力(A)P1kg/cm2已知2.2574喷口外绝压P2kg/cm2已知175压力比=P2/P10.44476气体流动状态K流体处于亚临界状态77K流体处于过临界状态处于过临界状态aaatP27310000)20273(293.100aaaaAA)273(273000gggoggggtPTPTP1)12(KKkK78喷口截面积计算设计负荷时燃料气的密度gkg/m31.57179燃料气质量流量Gkg/h451.22880系数g2.99981流量系数查0.97682系数K0.47383K84喷口截面积Fmm2F=G/(g)325.70185喷口速度计算速度系数查0.9786系数k0.75387喷口速度wkm/s387.3098889(二)、正常负荷时喷口截面及速度计算90名称项 目符号单位计算公式或来源结果91确定气体流动状态临界压力比K0.54492正常负荷时燃料气压力(A)P1kg/cm2已知293喷口外绝压P2kg/cm2已知194压力比=P2/P10.50095气体流动状态K流体处于亚临界状态96K流体处于过临界状态处于过临界状态)(112KKKKKkKK)(112KKKKK0maxglQDGgPg1595.1gkkPw1443)1(KKk1)12(KKkK)273(273000gggoggggtPTPTP97喷口截面积计算燃料气质量流量G1kg/h303.71198正常负荷时燃料气的密度gkg/m31.39799系数g2.666100流量系数查0.976101系数K0.473102K103喷口截面积Fmm2F=G/(g)246.624104喷口速度计算速度系数查0.97105系数k0.753106喷口速度wkm/s387.309107108(三)、最小负荷时喷口截面及速度计算109名称项 目符号单位计算公式或来源结果110确定气体流动状态临界压力比K0.544111正常负荷时燃料气压力(A)P1kg/cm2已知1.25112喷口外绝压P2kg/cm2已知1113压力比=P2/P10.800114气体流动状态K流体处于亚临界状态处于亚临界状态)(112KKKKKkKK)(112KKKKK0glnQDGgPg1595.11443gkkPw)1(KKk)273(273110010ggoggtPTPTP1)12(KKkK115K流体处于过临界状态116喷口截面积计算燃料气质量流量G1kg/h0.000117最小负荷时燃料气的密度gkg/m30.873118系数g1.666119流量系数查0.976120系数K121K0.393122喷口截面积Fmm2F=G/(g)0.000123喷口速度计算速度系数查0.97124系数k0.753125喷口速度wkm/s387.309126127三、引射器计算128(一)、设计负荷时引射器喉径计算129序号项目名称符号单位计算公式或来源结果1301温度T1K234.2441312引射器喉口面积F3mm21323引射器出口面积F4mm2KKgKKgtTT111)273()(112KKKKKkKK)(112KKKKK0m inglQDG15 9 5.1gPg1443gkkPw)1(KKk)273(273110010ggoggtPTPTP1334出口与喉扣面积比nn=F4/F31.7531345扩张管的效率e查图3-80.9241356系数31.041367系数30.31378引射器特性参数R1.7571389引射器的空气百分比1max0.513910uu=1L08.27614011燃料气质量流量G1kg/h451.22814112通过引射器的空气量G2kg/hG2=uG13734.46214213通过引射器的总气量G3kg/sG3=(G1+G2)/36001.163143常温t2514414温度T3K284.52514515温度系数uTuT=(273+t)/T31.04714616燃料气比重ss=go/1.2930.56214717系数20.514818系数A30.08714919喉口最佳速度w3m/sw3=A3wk33.55615020引射器内混合气标准密度30kg/m31.19315121温度校正后密度3kg/m31.14415222引射器喉口直径d3mm196.475223312nnRe000001003)273(aggaaggaucctucTcTTuuusuRusA2223)1)(1)(1()1)(1(000030)1(gagauu3033273T3333275.11000wGd153154(二)、正常负荷时引射器喉径计算155序号项目名称符号单位计算公式或来源结果1561温度T1K240.8891572引射器喉口面积F3mm21583引射器出口面积F4mm21594出口与喉扣面积比nn=F4/F31.7531605扩张管的效率e查图3-80.9241616系数31.041627系数30.31638引射器特性参数R1.7571649引射器的空气百分比1nor0.5316510uu=1L08.77316611燃料气质量流量G1kg/h303.71116712通过引射器的空气量G2kg/hG2=uG12664.39516813通过引射器的总气量G3kg/sG3=(G1+G2)/36000.824169常温t2517014温度T3K286.47517115温度系数uTuT=(273+t)/T31.04017216燃料气比重ss=go/1.2930.56217317系数20.517418系数A30.08317519喉口最佳速度w3m/sw3=A3wk31.975KKgKKgtTT111)273(223312nnRe000001003)273(aggaaggaucctucTcTTuuusuRusA2223)1)(1)(1()1)(1(17620引射器内混合气标准密度30kg/m31.19717721温度校正后密度3kg/m31.14117822引射器喉口直径d3mm169.735179180(三)、最小负荷时引射器喉径计算181序号项目名称符号单位计算公式或来源结果1821温度T1K269.3401832引射器喉口面积F3mm21843引射器出口面积F4mm21854出口与喉扣面积比nn=F4/F31.7531865扩张管的效率e查图3-80.9241876系数31.041887系数30.31898引射器特性参数R1.7571909引射器的空气百分比1min0.5619110uu=1L09.26919211燃料气质量流量G1kg/h0.00019312通过引射器的空气量G2kg/hG2=uG10.00019413通过引射器的总气量G3kg/sG3=(G1+G2)/36000.000195常温t25000030)1(gagauu3033273T3333275.11000wGdKKgKKgtTT111)273(223312nnRe19614温度T3K292.46619715温度系数uTuT=(273+t)/T31.01919816燃料气比重ss=go/1.2930.56219917系数20.520018系数A30.07820119喉口最佳速度w3m/sw3=A3wk30.35120220引射器内混合气标准密度30kg/m31.20220321温度校正后密度3kg/m31.12220422引射器喉口直径d3mm0.000205206四、燃烧头喷口截面计算207(一)设计负荷时喷口截面计算208序号项 目 名 称符 号单 位计 算 公 式 或 来 源结 果2091引射器内燃料气体积流量A1Nm3/h621.0522102引射器内空气体积流量AaNm3/hAa=A1A012888.2152113引射器内混合气体积流量A总Nm3/hA总=A1+Aa3509.2672124引射器入口处空气密度2kg/m31.2412135引射器入口处空气流速w2m/s19.2832146速度常数g已知9.810330202273293.1TTTTTkuuusuRuuww222)1)(1)(1(000001003)273(aggaaggaucctucTcTTuuusuRusA2223)1)(1)(1()1)(1(000030)1(gagauu3033273T3333275.11000wGd2157引射器出口处的压差Pkg/m282.8632168混合气流至出口出的压力Pkg/cm2P=1+0.0001P1.0082179燃烧头头部温度t测量或经验数据10021810操作状态下混合气流量A实m3/hA实=A总(P0T1)/(PT0)=(273+t)A总/(273P)4777.06921911混合气离开燃烧头的速度wm/s测量或经验数据43.322012喷口截面积Fmm2F=1000000A实/(3600w)30645.811221222(二)正常负荷时喷口截面计算223序号项 目 名 称符 号单 位计 算 公 式 或 来 源结 果2241引射器内燃料气体积流量A1Nm3/h418.0162252引射器内空气体积流量AaNm3/hAa=A1A012060.6302263引射器内混合气体积流量A总Nm3/hA总=A1+Aa2478.6462274引射器入口处空气密度2kg/m31.2322285引射器入口处空气流速w2m/s18.4342296速度常数g已知9.812307引射器出口处的压差Pkg/m274.8302318混合气流至出口出的压力Pkg/cm2P=1+0.0001P1.0072329燃烧头头部温度t测量或经验数据10023310操作状态下混合气流量A实m3/hA实=A总(P0T1)/(PT0)=(273+t)A总/(273P)3361.42123411混合气离开燃烧头的速度wm/s测量或经验数据3823512喷口截面积Fmm2F=1000000A实/(3600w)24571.792236gwgwRgwwuugwwuP2)1(21112222323332331330202273293.1TTTTTuuusuRuuww2212)1)(1)(1(gwgwRgwwuugwwuP2)1(21112222323332331237(三)最小负荷时喷口截面计算238序号项 目 名 称符 号单 位计 算 公 式 或 来 源结 果2391引射器内燃料气体积流量A1Nm3/h0.0002402引射器内空气体积流量AaNm3/hAa=A1A010.0002413引射器内混合气体积流量A总Nm3/hA总=A1+Aa0.0002424引射器入口处空气密度2kg/m31.2072435引射器入口处空气流速w2m/s17.2962446速度常数g已知9.812457引射器出口处的压差Pkg/m264.9352468混合气流至出口出的压力Pkg/cm2P=1+0.0001P1.0062479燃烧头头部温度t测量或经验数据10024810操作状态下混合气流量A实m3/hA实=A总(P0T1)/(PT0)=(273+t)A总/(273P)0.00024911混合气离开燃烧头的速度wm/s测量或经验数据17.125012喷口截面积Fmm2F=1000000A实/(3600w)0.000251252五、半预混式烧嘴的回火问题253序号项 目 名 称符 号单 位计 算 公 式 或 来 源结 果2541燃气中可燃成分比例V可燃100-VC02-VN2-VAr97.8402552可燃成分占可燃气百分比XH2Xi=100Vi/V可燃0.000256XCO0.000257XCH499.857258XC2H60.000259XC3H80.000260XC4H100.000330202273293.1TTTTTuuusuRuuww2212)1)(1)(1(gwgwRgwwuugwwuP2)1(21112222323332331261XC2H40.0002623可燃气体在最大火焰传播速度时在空气混合物中的含量lH2查表2-2638.5263lCO45264lCH49.8265lC2H66.5266lC3H84.6267lC4H103.6268lC2H47.12694可燃成分在混合物中的含量L9.8142705可燃气体的最大火焰传播速度uH2m/s查表2-264.85271uCO1.25272uCH40.67273uC2H60.85274uC3H80.82275uC4H100.82276uC2H41.422776可燃混合物在直径为25.4mm的管子中的最大火焰传播速度u0m/s0.6702782792807修正系数m1m1=1.0-0.01VN2-0.012VCO20.9782818修正系数m2根据喷孔查图2-211.5502829出喷口前混合气的温度T4K经验值37328310修正系数m4m4=T4/2731.36628411最大火焰传播速度um/su=m1m2m42u01.89628512是否回火正常负荷混合气离开燃烧头时的速度u,不能回火不能回火286正常负荷混合气离开燃烧头时的速度u,能回火iiiiiLXLXXL100iiiiiiiLuXLXLuXLu01.00287288六、引射器内各组分爆炸极限的计算289（一）、设计负荷时爆炸极限的计算290序号项 目 名 称符 号单 位计 算 公 式 或 来 源结 果2911设计负荷时燃气流量A1maxNm3/h621.0522922燃料中各组分的流量AH2Nm3/hAi=A1maxVi%0.000293ACO0.000294ACH4606.768295AC2H60.000296AC3H80.000297AC4H100.000298AC2H40.0002993引射器内空气体积流量AamaxNm3/hAmax=A1maxA01max2888.2154引射器内混合气体积流量A总maxNm3/hA总max=A1max+Aamax3509.2673005混合气中各组分所占的最大体积比lH2li=100Ai/A总max0.000301lCO0.000302lCH417.290303lC2H60.000304lC3H80.000305lC4H100.000306lC2H40.0003076确定各组分是否在爆炸极限的范围内LH2查表2-24小于下限值308LCO小于下限值309LCH4大于上限值310LC2H6小于下限值311LC3H8小于下限值312LC4H10小于下限值313LC2H4小于下限值314315（二）、正常负荷时爆炸极限的计算316序号项 目 名 称符 号单 位计 算 公 式 或 来 源结 果3171正常负荷时燃气流量A1norNm3/h418.0163182燃料中各组分的流量AH2Nm3/hAi=A1norVi%0.000319ACO0.000320ACH4408.401321AC2H60.000322AC3H80.000323AC4H100.000324AC2H40.0003253引射器内体积流量AanorNm3/hAanor=A1norA01nor2060.630引射器内混合气体积流量A总norNm3/hA总nor=A1nor+Aanor2478.6463264混合气中各组分所占的最大体积比lH2li=100Ai/A总nor0.000327lCO0.000328lCH416.477329lC2H60.000330lC3H80.000331lC4H100.000332lC2H40.0003335确定各组分是否在爆炸极限的范围内LH2查表2-24小于下限值334LCO小于下限值335LCH4大于上限值336LC2H6小于下限值337LC3H8小于下限值338LC4H10小于下限值339LC2H4小于下限值（三）、最小负荷时爆炸极限的计算序号项 目 名 称符 号单 位计 算 公 式 或 来 源结 果1最小常负荷时燃气流量A1minNm3/h0.0002燃料中各组分的流量AH2Nm3/hAi=A1minVi%0.000ACO0.000ACH40.000AC2H60.000AC3H80.000AC4H100.000AC2H40.0003引射器内体积流量AaminNm3/hAamin=A1minA01min0.000引射器内混合气体积流量A总minNm3/hA总min=A1min+Aamin0.0004混合气中各组分所占的最大体积比lH2li=100Ai/A总min#DIV/0!lCO#DIV/0!lCH4#DIV/0!lC2H6#DIV/0!lC3H8#DIV/0!lC4H10#DIV/0!lC2H4#DIV/0!5确定各组分是否在爆炸极限的范围内LH2查表2-24小于下限值LCO小于下限值LCH4大于上限值LC2H6小于下限值LC3H8小于下限值LC4H10小于下限值LC2H4小于下限值340341七、将整个燃料气作为一个整体，计算其爆炸极限。342（一）、设计负荷时爆炸极限的计算343序号项 目 名 称符 号单 位计 算 公 式 或 来 源结 果3441设计负荷时燃气流量A1maxNm3/h621.0523452设计负荷时引射器内空气量AamaxNm3/hAmax=A1maxA01max2888.2153463燃气与空气混合物体积比lgl g=A1max/（Aamax+A1max）100%17.6973474燃气中可燃成分比例V可燃100-VC02-VN2-VAr97.8403485燃气中各组分所占百分比XH2Xi=100Vi/V可燃0.000349XCO0.000350XCH499.857351XC2H60.000352XC3H80.000353XC4H100.000354XC2H40.000355XC3H60.000356XC4H80.000357XC5H120.000358XC2H20.0003596单一气体的爆炸极限下限上限360lH2查表2-24475.9361lCO12.574.2362lCH4515363lC2H62.913364lC3H82.19.5365lC4H101.58.5366lC2H42.734367lC3H6211.7368lC4H81.610369lC5H101.48.7370lC5H121.48.3371lC6H61.28372lH2S4.345.5373lC2H22.5803747此燃料气的爆炸下限ld5.0073758此燃料气的爆炸上限lu15.0213769判断是否处于爆炸范围内lg若处于lu与ld之间，发生爆炸，否则不会发生爆炸大于上限值377378（二）、正常负荷时爆炸极限的计算379序号项 目 名 称符 号单 位计 算 公 式 或 来 源结 果3801正常负荷时燃气流量A1norNm3/h418.0163812正常负荷时引射器内空气量AanorNm3/hAnor=A1norA01nor2060.6303823燃气与空气混合物体积比lgl g=A1nor/（Aanor+A1nor）100%16.8653834燃气中可燃成分比例V可燃100-VC02-VN2-VAr97.8403845燃气中各组分所占百分比XH2Xi=100Vi/V可燃0.000385XCO0.000386XCH499.857387XC2H60.000388XC3H80.000389XC4H100.000iuiiuiiulXlXXl100idiidiidlXlXXl1006单一气体的爆炸极限查表2-24390XC2H40.000391XC3H60.000392XC4H80.000393XC5H120.000394XC2H20.0003956单一气体的爆炸极限下限ld上限lu396lH2查表2-24475.9397lCO12.574.2398lCH4515399lC2H62.913400lC3H82.19.5401lC4H101.58.5402lC2H42.734403lC3H6211.7404lC4H81.610405lC5H101.48.7406lC5H121.48.3407lC6H61.28408lH2S4.345.5409lC2H22.5804107此燃料气的爆炸下限ld5.0074118此燃料气的爆炸上限lu15.0214129判断是否处于爆炸范围内lg若处于lu与ld之间，发生爆炸，否则不会发生爆炸大于上限值413iuiiuiiulXlXXl100idiidiidlXlXXl100414（三）、最小负荷时爆炸极限的计算415序号项 目 名 称符 号单 位计 算 公 式 或 来 源结 果4161最小负荷时燃气流量A1minNm3/h0.0004172最小负荷时引射器内空气量AaminNm3/hAmin=A1minA01min0.0004183燃气与空气混合物体积比lgl g=A1min/（Aamin+A1min）100%#DIV/0!4194燃气中可燃成分比例V可燃100-VC02-VN2-VAr97.8404205燃气中各组分所占百分比XH2Xi=100Vi/V可燃0.000421XCO0.000422XCH499.857423XC2H60.000424XC3H80.000425XC4H100.000426XC2H40.000427XC3H60.000428XC4H80.000429XC5H120.000430XC2H20.0004316单一气体的爆炸极限下限ld上限lu432lH2查表2-24475.9433lCO12.574.2434lCH4515435lC2H62.913436lC3H82.19.5437lC4H101.58.5438lC2H42.734439lC3H6211.7440lC4H81.610441lC5H101.48.7442lC5H121.48.3443lC6H61.28444lH2S4.345.5445lC2H22.5804467此燃料气的爆炸下限ld5.0074478此燃料气的爆炸上限lu15.0214489判断是否处于爆炸范围内lg若处于lu与ld之间，发生爆炸，否则不会发生爆炸大于上限值iuiiuiiulXlXXl100idiidiidlXlXXl1001燃烧器参数输出表(3)2炼厂气燃烧器计算书3 表RG-20 编号4产品名称设计开发任务书编号5设计负荷Dmax kcal/h5127850正常负荷Dnorkcal/h3500000最小负荷Dmin kcal/h67一、基本数据81、燃料气组分-炼厂气9序号1234567891010名称体积百分比 重量百分比分子量绝热指数容积比热低热值理论空气量理论烟气量导热系数粘度11符号Vi%gi%MiKiCiQliA0iVd0iii12组分 单位Kcal/Nm3Kcal/Nm3Nm3air/Nm3NNm3Y/Nm3NKcal/mhcp13甲烷CH432.30161.310.39585709.5214乙炔C2H200261.240.4641360011.915乙烯C2H40.60281.250.4621419714.2816乙烷C2H63.90301.20.5981537116.6617丙稀C3H600421.170.7132092521.4218丙烷C3H800441.130.8442225623.819丁稀C4H800561.110.9152809228.5620丁烷C4H1000581.1081.1352951330.9421戊稀C5H1022戊烷C5H1200721.0741.4173741038.0823苯C6H60.10781.10.8143492435.724一氧化碳CO12.80281.40.31130182.3825氢H224.8021.4070.30925762.3826二氧化碳CO212.60441.30.4090027氮N22.40281.40.3090028二氧化硫SO200641.250.4278.9529硫化氢H2S0.30341.30.36155817.1430氨NH30.531氩Ar0028.951.40.30032氧O20.20321.3970.3140033水H2O7.60181.280.3560034乙醇C2H6O00461.20.5251462515.635甲醇CH4O00321.310.37475897.1436CnHm1.866037382、燃料气特性参数39序号项 目 名 称符 号单 位计 算 公 式 或 来 源401燃料气压力(A)Pgkg/cm2给定412燃料气温度tg给定423燃料气流量VgNm3/h43443、燃料气基本特性计算45序号项 目 名 称符 号单 位计 算 公 式 来 源461燃料气平均分子量MM=0.01ViMi472燃料气平均绝热指数KK=1+0.01(Ki-1)Vi483燃料气平均容积比热cg0kcal/Nm3C=0.01ViCi494燃料气低热值Qlkcal/Nm3Ql=0.01ViQli505燃料气理论空气量A0Nm3air/Nm3NA0=0.01ViA0i51L0kgair/kgNL0=1.293A0/g0526总烟气量V0Nm3Y/Nm3N537燃料气平均导热系数kcal/mh0=0.01Vii548燃料气平均粘度cp0=0.01Vii559燃料气平均标准密度g0kg/Nm30=0.01Vii56574、助燃空气特性参数计算58序号项目名称符号单位计算公式或来源591压力PammH2O给定602温度ta给定613标况下密度a0kg/Nm3给定624标况下比热cakcal/Nm3给定635实际密度akg/m3646过剩空气系数给定657标况下体积流量Aa0Nm3/hAa0=A0668实际体积流量Aam3/h679质量流量Lakg/hLa=AaaaaatP27310000)20273(293.100aaaaAA01112标准密度Ki-1ikg/Nm30.310.7160.241.160.251.2510.21.3420.171.9140.131.9670.112.5030.1082.5930.0743.2180.13.4850.41.250.4070.090.31.9640.41.2510.252.9270.31.520.41.780.3971.4280.280.8040.21.380.310.74结 果0.0125503000结 果16.9041.3090.3294529.5804.7278.1390.751结果30001501.2930.3150.2686872341.155.43626.1587.028