上海益善殡仪馆试验用垃圾焚烧炉后处理系统的冷却计算及相关说明.doc

上海益善殡仪馆试验用垃圾焚烧炉后处理系统的冷却计算及相关说明
一、 蚌埠安华工贸有限公司所提供的烟气参数：
1.1 烟气参数：烟道直径0.4m，未加保温层，烟气量8100Nm3/h，工况温度580℃。
1.2 烟气化学成分：烟气中SO2含量为2.9mg/m3， NO2含量为15.6mg/m3，CO含量为24mg/m3，H2S含量为0.5mg/m3，NH3含量为0.1mg/m3，O2含量为15.6%。
1.3 外形图

二、 袋式除尘器所适应的烟气温度
袋式除尘器所适应的烟气温度主要由滤材决定，依据上海益善殡仪馆所提供的试验场地，必须选200℃的温度点及350℃的温度点以尽量减少降温措施占地面积。
三、 烟气由580℃降温至350℃所采取的措施及相关计算结果
580 oC时铁的导热系数忽略不计。
工况烟气量：V1=25309 m3/h，
气体流速：v=55.97m/s
K==10v0.76=10×55.970.76=213，
3.1 风冷
580 oC时烟气平均体积比热容c1=1.353Kj/m3，
350 oC时烟气平均体积比热容c1=1.323Kj/m3，
夏季室外平均温度为30 oC，30 oC时空气平均体积比热容ck=1.298Kj/m3：
则烟气放出热量：

=25309×[1.353×580-1.05×1.323×350+0.05×1.298×30]
= 7604962KJ
3.1.1掺冷风：
Vk= V1×（1.353×580-1.323×350）/（1.323×350-1.298×30）
= 19197m3/h
混合后烟气体积流量：
Q350=8100×（273+350）/273+19197×（273+350）/（273+30）
=57956m3/h
3.1.2 若使用烟道冷却法，设需要烟道长度为L：
=425℃
7604962=3.14×0.4×L×425×213
L=67m
烟气体积流量：
Q350=8100×（273+350）/273=18485 m3/h
3.1.3 风冷结论：
烟气冷却方式
350 oC时的最终风量
掺入冷风量
冷却烟道长度
掺冷风
57956m3/h
19197m3/h
无
烟道冷却
18485 m3/h
无
67m
3.2 水冷
3.2.1水冷套管：
进口水温30 oC，出口80 oC；烟气进口580 oC，出口350 oC；烟管外径60mm，烟管内径54mm；在热交换器中气水相逆流动，烟气流速15m/s：
△t2=580-80=500 oC，△t1=350-30=320 oC
=404oC
需要的传热面积A1= 7604962/（404×213）=88.38m2
烟气所需的流通面积：A2=25309/（3600×15）=0.469 m2
每根的烟管流通面积：A’=3.14×0.0542/4=0.0023m2
需要的烟管根数:n=0.469/0.0023=204根,取整,n=200根
每根烟管长度:l=88.38/(3.14×0.06×200)=2.35m
所需水量:G=7604962/[4.19×（80-30）×1000]=36.3t/h
3.1.2喷雾冷却：
△t2=580-100=480 oC，△t1=350-30=320 oC
=395 oC
所需水量:G=7604962/[2257+4.19×（100-30）+2.14（350-100）]
=2464.9kg/h=2.5t/h
烟气体积流量：
Q350=18485+2.5×103×22.4/18×（273+200）/（273+100）=22430m3/h
3.2.3 水冷结论：
烟气冷却方式
350 oC时的最终风量
所需水量
水冷套管
18485 m3/h
36.3t/h
喷雾冷却
22430 m3/h
2.5t/h
四、 烟气由580℃降温至200℃所采取的措施及相关计算结果
4.1 风冷
580 oC时空气平均体积比热容c1=1.353Kj/m3，
200 oC时空气平均体积比热容c2=1.307Kj/m3，
夏季室外平均温度为30 oC，30 oC时空气平均体积比热容ck=1.298Kj/m3：
则烟气放出热量：

=25309×[1.353×580-1.05×1.307×200+0.05×1.298×30]=12963700KJ
4.1.1 掺冷风：
Vk= V1×（1.353×580-1.307×200）/（1.307×200-1.298×30）
=59540m3/h
混合后烟气体积流量：
Q200=8100×（273+200）/273+59540×（273+200）/（273+30）
=106980m3/h
4.1.2 若使用烟道冷却法，设需要烟道长度为L：
12963700=3.14×0.4×L×324×213
L=150m
烟气体积流量：Q200=8100×（273+200）/273=14034 m3/h
4.1.3 风冷结论：
烟气冷却方式
200 oC时的最终风量
掺入冷风量
冷却烟道长度
掺冷风
106980m3/h
59540m3/h
无
烟道冷却
14034 m3/h
无
150m
4.2水冷
4.2.1 水冷套管：
进口水温30 oC，出口80 oC；烟气进口580 oC，出口200 oC；烟管外径60mm，烟管内径54mm；在热交换器中气水相逆流动，烟气流速15m/s：
△t2=580-80=500 oC，△t1=200-30=170 oC
=306oC
需要的传热面积A1= 12963700/（306×213）=199m2
烟气所需的流通面积：A2=25309/（3600×15）=0.469 m2
每根的烟管流通面积：A’=3.14×0.0542/4=0.0023m2
需要的烟管根数:n=0.469/0.0023=204根,取整,n=200根
每根烟管长度:l=199/(3.14×0.06×200)=5.28m
所需水量:G= 12963700/[4.19×（80-30）×1000]=62t/h
4.2.2 喷雾冷却：
△t2=580-100=480 oC，△t1=200-30=170 oC
=299 oC
所需水量:G= 12963700/[2257+4.19×（100-30）+2.14×（200-100）]
G==4689.7kg/h=4.7t/h
烟气体积流量：
Q200=14034+4.7×103×22.4/18×（273+200）/（273+100）=25213m3/h
水蒸气体积分数：100%×（25213-14034）/25213=44%
SO2体积含量为：
一般200 oC以下烟气SO3转化率为100%，故计算中的烟气SO3含量为0.6，查图可知，露点温度小于140 oC。
喷雾冷却塔的热容量系数s取800Kj/（m3·h·oC）
则所需喷雾冷却塔的有效容积：
= 12963700/(800×299)=54.2 m3
在冷却塔内烟气平均体积：
Q=8100×[273+0.5×（200+580）]/273=19671 m3/h
取烟气在喷雾冷却塔内平均流速v=1.5m/s
冷却塔的断面积A=19671/(3600×1.5)=3.64 m2
冷却塔直径D=（4×3.64/3.14）0.5=2.15m
冷却塔有效高度H=54.2/3.64=15m
4.2.3 水冷结论：
烟气冷却方式
200 oC时的最终风量
所需水量
水冷套管
14034m3/h
62t/h
喷雾冷却
25213m3/h
4.7t/h
五、 烟气采用由喷雾冷却580℃降温至120℃相关计算结果
580 oC时空气平均体积比热容c1=1.353Kj/m3，
120 oC时空气平均体积比热容c1=1.301Kj/m3，
夏季室外平均温度为30oC，30oC时空气平均体积比热容ck=1.298Kj/m3：

=25309×（1.353×580-1.05×1.301×120+0.05×1.298×30）
=15761458KJ
所需水量:G=15761458/[2257+4.19×（100-30）+2.14（120-100）]
=6078kg/h=6.1t/h
烟气体积流量：
原烟气：Q120烟=8100×（273+120）/273=11660.4 m3/h
水蒸气：Q120水=6.1×103×22.4/18×（273+120）/（273+100）=7998.1 m3/h
Q120 =11660.4+7998.1=19658.5m3/h
水蒸气体积分数：100%×7998.1/19659=41%
SO2体积含量为：

一般200 oC以下烟气SO3转化率为100%，故计算中的烟气SO3含量为0.6，查图可知，露点温度小于138 oC。