1.3 煙囪和噴射器

1、1-3 煙囪和噴射器1 概述火焰窯排煙方式： 自然排煙煙囪 機(jī)械排煙直接方式（引風(fēng)機(jī)） 間接方式（噴射器）作用：克服窯內(nèi)氣體流動(dòng)的阻力，將煙 氣排入高空。1自然排煙（煙囪）機(jī)械排煙風(fēng) 機(jī)噴射器抽力大小小，300Pa大，110kPa中，介于前二者之間對(duì)溫度（煙氣）要求高， 150(200300適宜)低，250(太高時(shí)風(fēng)機(jī)葉輪易燒壞）不受限制(視噴射器材質(zhì)而定)產(chǎn)生抽力速度的快慢慢快快抽力調(diào)節(jié)及其穩(wěn)定性調(diào)節(jié)范圍小，隨窯內(nèi)氣體溫度以及大氣的變化而波動(dòng)，調(diào)節(jié)范圍大不隨窯內(nèi)氣體溫度以及大氣變化而波動(dòng)，同左三種排煙方式比較2對(duì)窯爐熱效率影響降低無(wú)影響無(wú)影響基建投資大小小動(dòng)力消耗無(wú)較大大（比風(fēng)機(jī)大12倍）工

2、作可靠性壽命長(zhǎng)，工作可靠，停電無(wú)影響不十分可靠，要定期維修，停電無(wú)法工作同左續(xù)表由上可知：當(dāng)阻力較大，或煙氣溫度過(guò)低，或環(huán)境條件不允許時(shí)，采用機(jī)械排煙；其它情況應(yīng)首選煙囪。32 煙囪2.1 煙囪工作原理煙囪可以理解為一個(gè)“倒置的虹吸管”。煙囪排煙的條件：（1）煙囪中必須預(yù)先充滿熱氣體；（2）煙囪兩端最終必須與大氣相聯(lián)通。4如玻璃池窯排煙系統(tǒng)：如圖子系統(tǒng)1：由零壓面(1-1)至煙囪底部(2-2)列 伯氏方程：總阻力： R = - hs = hge+hk+hL ,(1-2) hs1=0 -hs= -(hs2- hs1)= - hs2= hs2 即：煙囪底部 hs2 0，是負(fù)壓，即“抽力”。 總阻力

3、是“抽力”之需求5子系統(tǒng)2：由煙囪底部(2-2)至煙囪口部(3-3) 列伯氏方程：hge2+hs2+hk2= hge3+hs3+hk3+hL,2-3 -hge = hs + hk+ hL ,(2-3)基準(zhǔn)面移至3-3，則：hs3=0，hge3=0 hge2= -hs2+ hk+ hL,(2-3)即 -hs2 = hge2 - hk - hL,(2-3) = R = S實(shí)際(抽力)實(shí)際抽力是扣除了動(dòng)壓頭的增加和阻力損失以后的，是煙囪底部的負(fù)壓的絕對(duì)值。6即：R = S實(shí)際= - hs2= hge2-hk -hL,(2-3) 窯內(nèi)子系統(tǒng)1 煙囪內(nèi)子系統(tǒng)2R = S實(shí)際= hs= -hge-hk -

4、hL,(2-3)若：hk =0 hL,(2-3) =0則：hs = - hge = -hs2= hge2 = S理論 （理論抽力即煙囪底部的幾何壓頭）72.2 煙囪的熱工計(jì)算熱工計(jì)算的內(nèi)容：煙囪的上、下口徑（dT、dB）和高度（H）。角標(biāo)：T-top，上部、口部； B-bot，底部。計(jì)算時(shí)需已知的參數(shù)： (1) 煙氣流量QV，m3/s (2) 煙氣及空氣的密度 和a，kg/m3 (3) 煙氣在煙囪底部的溫度tB，C (4) 窯爐系統(tǒng)(煙氣流程)中的總阻力R，Pa82.2.1 煙囪的頂部?jī)?nèi)徑（上口徑）dT假定煙囪是園形截面，由連續(xù)性方程得：過(guò)小，則dT較大建筑費(fèi)用、易出現(xiàn)倒風(fēng)過(guò)大，則hL .(2

5、-3) S實(shí)際（抽力）wT經(jīng)驗(yàn)值：自然排煙：wT, 0= 2 4 Nm/s 機(jī)械排煙： wT, 0= 8 15 Nm/s 一般：dT0.7m，厚度一塊標(biāo)準(zhǔn) 建筑磚（240mm）92.2.2 底部?jī)?nèi)徑（下口徑）dB磚或混凝土煙囪： (1) dB (1.3 1.5)dT(2) 按斜度，一般為 1% 2% 所以： dB = dT + 2(0.01 0.02)H如果煙囪高度沒有算出，可按下式估算：其中：k儲(chǔ)備系數(shù)， 一般取1.2 1.3 R總阻力，即煙 囪抽力，Pa102.2.3 煙囪的高度 HR = S實(shí)際= -hs2 = hge2 -hk - hL,(2-3) 11其中：w3、w2分別為上、下口部

6、實(shí)際流速， m/s dav煙囪平均直徑（內(nèi)徑） dav=(dT+dB)/2 m wav按平均直徑計(jì)算的平均流速，m/s12 用試差法，先假設(shè)一個(gè)H，計(jì)算出一 個(gè)H，然后計(jì)算誤差。(2) 考慮15 20%的儲(chǔ)備能力。13煙囪設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)： 計(jì)算空氣密度（a）時(shí)，按夏季最熱月 的月平均溫度和大氣壓最低（雨季）時(shí) 的空氣密度計(jì)算；(2) 高海撥(1000米以上)時(shí)，需作氣壓修正； 當(dāng)窯爐隨不同階段產(chǎn)生的煙氣量不相等 時(shí)（如窯爐大修、間歇式窯爐等），取 最大煙氣量進(jìn)行計(jì)算；14 數(shù)窯合用一個(gè)煙囪時(shí)，需砌隔墻(并聯(lián))， 并在各支煙道設(shè)閘板，以免互相干擾。(5) 環(huán)保； 其它(如漏風(fēng)、積水、積灰等對(duì))。煙

7、氣量按下式計(jì)算： 連續(xù)窯：QV =QV,i 間歇窯：QV,max=(1.41.6) QV,av 煙囪高度計(jì)算時(shí)，按阻力最大（和最遠(yuǎn)）的一支計(jì)算；15例題：習(xí)題1-23，煙囪設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路：繪圖分析用試差法求煙囪高度求上、下口徑整理原始數(shù)據(jù)列伯氏方程startEnd輸出數(shù)據(jù)startEnd計(jì)算hs求所需之-hge計(jì)算hL.1-2(重)設(shè)煙囪高度H計(jì)算hk求出煙囪高度H 5% ？16QV1#2#3# 1#R1=147Pa 3#R3=118Pa 2#R2=108Pa, ta, tad1d22211w2.0H17 已知： a,0 = 1.293 kg/Nm3，ta= 35 C (取夏季) 0 = 1.3

8、2 kg/Nm3， t= 350 C w2,0= 4 Nm/s，d1=1.4d2 QV,0 = 36000 Nm3/h =10 Nm3/s（取最大的） 摩擦阻力系數(shù) = 0.05求：d1 、d2、H18解：列伯氏方程 hge1+hs1+hk1 = hge2+hs2+hk2 +hL,1-2 上口徑： (m) 下口徑： d1 = 1.4d2 = 2.498 (m)總阻力： R = hs= -hge-hk -hL,1-2 - hge= R + hk +hL,1-2R = hs = 147 Pa （取最大的）19第一次設(shè)煙囪高度H=30m，則：2021檢驗(yàn)：合理。答：-223 噴射器根據(jù)連續(xù)性方程（質(zhì)

9、量守恒）：m1+m2=m3根據(jù)動(dòng)量方程： (m1w1+m2 w2) m3 w3 (m1w1+m2 w2) -m3 w3=(p3 - p2)F3壓強(qiáng)：p2 p3重要參數(shù)： (1)質(zhì)量比：n=m2/m1 (=const) (2)流速比： =w1/w2如圖23噴射器分類：（1）按噴射氣體壓強(qiáng)的大小分為低、中、 高壓噴射器三種；p1時(shí)，為中壓噴射器；時(shí)，為高壓噴射器。24（2）按被噴射氣體吸入速度不同分為常壓 吸氣式和負(fù)壓吸氣式兩種。常壓吸氣式吸氣管較大，被吸入氣體 在吸氣管內(nèi)的流速很小，可以忽略，因此 可按自由射流運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行計(jì)算；負(fù)壓吸氣式吸氣管較小，被吸入氣體 在吸氣管內(nèi)的流速較大，由于其在吸氣

10、管 內(nèi)產(chǎn)生阻力損失，使得p2pa。此時(shí)吸入氣 體流速的影響不可忽略。25噴嘴吸氣管擴(kuò)散管混合管24322342w4w3w2w1P3P2PaP2P1P4噴射器工作原理26噴射器工作原理： 噴射氣體以高速、高動(dòng)量從噴嘴噴出，將本身的能量通過(guò)動(dòng)量交換傳給周圍靜止的另一種氣體（被噴射氣體）并帶動(dòng)其向前流動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中，由于高度湍流使兩種流體相互混合并共同前進(jìn)。27噴射器優(yōu)點(diǎn)： 噴射器由于其流動(dòng)過(guò)程的特殊性，因而具有引射（fb）、混合（fa+fb）和控制兩種氣體間相互作用速率的功能。又因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，易選用防腐蝕、耐高溫材料，且調(diào)節(jié)靈敏，因此能適應(yīng)特定工藝要求，如輸送高溫含有腐蝕性氣體或調(diào)節(jié)控制溫度和氣氛的裝置。28 噴射器缺點(diǎn)： (1) 能耗大； (2) 效率低（處理的氣量?。?理論=28%（而通風(fēng)機(jī) =9194%） (3) 噪音大。29噴射器參數(shù)：各參數(shù)之間的關(guān)系可由穩(wěn)定態(tài)流動(dòng)時(shí)混合管的動(dòng)量方程、吸氣管和擴(kuò)展管的伯氏方程及連續(xù)性方程聯(lián)合推得。（見58頁(yè)1-122式）。(1)當(dāng)噴射氣體與被噴射氣體的參數(shù)給定時(shí)，p與噴射器各部位面積比(流速比)有關(guān)；(2)當(dāng)噴射器尺寸及氣體密度給定時(shí)，p與質(zhì)量流量比有關(guān)。30 噴射器應(yīng)用： (1) 排高溫、