凈化黃磷尾氣燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)報(bào)告Thedesignof5000Nm3/hyellowphosphorusexhaustgaspurificationpowersystem目錄1綜述4課題研究背景4國內(nèi)外黃磷產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀41.1.2黃磷尾氣的綜合利用現(xiàn)狀41.2燃?xì)獍l(fā)電意義及發(fā)展趨勢(shì)51.3燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)介51.3.1燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理51.3.2燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)61.4燃燒室71.4.1燃燒室的基本概念71.4.2燃燒室的結(jié)構(gòu)71.4.3燃燒室的基本性能指標(biāo)81.4.3燃燒室氣流的組織82燃燒室的熱力過程92.1混合氣完全燃燒的理論空氣量92.2過量空氣系數(shù)102.2.1過量空氣系數(shù)的影響102.2.2過量空氣系數(shù)的計(jì)算112.3混合氣完全燃燒產(chǎn)物的組分122.4燃?xì)鉄嶂涤?jì)算133燃燒室設(shè)計(jì)133.1燃燒室基本尺寸的確定13火焰筒直徑和長(zhǎng)度133.1.2燃燒室長(zhǎng)度和直徑的計(jì)算143.1.3隔熱套直徑的計(jì)算153.1.4燃燒區(qū)與摻冷區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算163.2燃燒室部件設(shè)計(jì)163.2.1一次配氣機(jī)構(gòu)163.2.2燃?xì)獾幕旌蠙C(jī)構(gòu)173.2.3火焰筒壁的冷卻機(jī)構(gòu)183.2.4點(diǎn)火機(jī)構(gòu)183.3燃燒室測(cè)量系統(tǒng)183.4外殼設(shè)計(jì)203.4.1材料的選取203.4.2殼體厚度213.4.3殼體質(zhì)量213.5封頭設(shè)計(jì)223.6法蘭的選型223.7水壓試驗(yàn)233.8含氧報(bào)警儀234設(shè)計(jì)總結(jié)表244.1基本情況表244.2技術(shù)特性表245收獲與體會(huì)256致謝25參考文獻(xiàn)26摘要：黃磷尾氣富含一氧化碳，且含有硫、磷、砷、氟、氰化物和原料粉塵等雜質(zhì)，它的排放既污染了環(huán)境又造成資源浪費(fèi)。為了改善黃磷尾氣的綜合利用現(xiàn)狀，本文對(duì)黃磷尾氣凈化發(fā)電進(jìn)行了介紹。主要針對(duì)發(fā)電系統(tǒng)中燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室進(jìn)行了概述，綜述圓筒型燃燒室的原理、結(jié)構(gòu)及其性能，并進(jìn)行各部分設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制了其結(jié)構(gòu)圖。關(guān)鍵詞：黃磷尾氣發(fā)電燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室Abstract:Carbonmonoxideemission,andrichinyellowphosphoruscontainingsulphur,phosphorus,arsenicandfluorine,cyanideandrawmaterials,itsimpuritiessuchasdustemissionistheenvironmentandresourcewaste.InordertoimprovethecomprehensiveutilizationyellowphosphorusexhaustemissionofChina,thispaperintroducesthepurificationpower.Mainlyaimedatgeneratingsystemforgasturbinesinthecombustionchamber,thispapersummarizedtheprincipleofcylindercombustion,structureandproperties,andthedesigncalculation,eachpartdrawingforitsstructure.Keywords:yellowphosphorusexhaustgeneratinggasturbinechamber1綜述課題研究背景國內(nèi)外黃磷產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀黃磷是重要的基本化工原料之一，用途十分廣泛。其生產(chǎn)方法有高爐法和電爐法兩種，因高爐法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差等原因，國內(nèi)外都用電爐法生產(chǎn)。近十年來，隨著世界各國能源供應(yīng)日益緊張，電價(jià)逐漸上漲，環(huán)保要求不斷提高，國外黃磷生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)量逐年下降，磷化工格局已開始發(fā)生變化，其中心逐步移向我國。與國外對(duì)比，我國黃磷工業(yè)的特點(diǎn)是：國產(chǎn)化小型制磷電爐多，原料加工簡(jiǎn)單化，自動(dòng)化水平低，產(chǎn)品單一，污染較嚴(yán)重；一些引進(jìn)裝置用的磷礦通過預(yù)處理，人爐的爐料質(zhì)量好，磷爐的電耗較低(13000～13500kW·h／t，P計(jì))，自動(dòng)化水平較高，操作環(huán)境較好、污染較少，但生產(chǎn)成本仍較高，電爐開工率較低。產(chǎn)品單一、結(jié)構(gòu)不合理、勞動(dòng)生產(chǎn)率低、經(jīng)濟(jì)效益較差，環(huán)境污染較嚴(yán)重是我國黃磷生產(chǎn)普遍存在的問題。目前，全世界黃磷生產(chǎn)能力2200kt／a以上，我國黃磷生產(chǎn)能力約1750kt／a，約占全球黃磷生產(chǎn)總能力的77％。2006年我國黃磷產(chǎn)量為830.7kt，其中出口79kt，創(chuàng)匯131325.60萬美元。我國已是世界上黃磷生產(chǎn)和出口大國，但不是強(qiáng)國。黃磷尾氣的綜合利用現(xiàn)狀1.多數(shù)低附加值利用和放空燃燒目前，中國多數(shù)黃磷生產(chǎn)廠家將未凈化尾氣代替煤作燃料，用于干燥生產(chǎn)黃磷的原料(磷礦、焦炭和硅石)、蒸餾“泥磷”回收磷和燒熱水等，若以利用部分的有效熱量計(jì)，尾氣有效利用率≤20％，80％屬浪費(fèi)型燃燒或放空燃燒。從國外引進(jìn)的黃磷生產(chǎn)裝置其黃磷尾氣主要用于燒結(jié)磷礦，有效利用率較高。2.少量用作清潔燃料有些黃磷和磷酸鹽生產(chǎn)企業(yè)將尾氣多次水洗除去原料粉塵和部分化學(xué)雜質(zhì)硫化物、磷化物等，以凈化尾氣代替煤氣作燃料，用于磷酸鹽生產(chǎn)過程的干燥和脫水工序(如三聚磷酸鈉)，尾氣利用價(jià)值和利用率較高，但中國具備此類使用條件的企業(yè)不多。3.少量用作高附加值產(chǎn)品的原料以凈化尾氣作原料生產(chǎn)甲酸鈉及其下游產(chǎn)品甲酸、草酸等的企業(yè)目前有6家，因其黃磷產(chǎn)能小，所以尾氣利用量占中國排放總量的比例小。1.2燃?xì)獍l(fā)電意義及發(fā)展趨勢(shì)黃磷尾氣主要成分是CO，另外還有氮?dú)?、氫氣、二氧化碳、磷化氫、硫化氫、二氧化硫、砷化氫、氟化硅等雜質(zhì)。它是一種易燃、易爆、有毒氣體，因此如何回收綜合利用黃磷尾氣從資源，以及環(huán)境保護(hù)的角度都是令人關(guān)注的問題。目前，利用其凈化后氣體燃?xì)獍l(fā)電已成為一種有效途徑。通常燃?xì)獍l(fā)電方式有3種：1.作為蒸汽鍋爐的燃料燃燒,生產(chǎn)蒸汽帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電；2.在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)燃燒帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,其特點(diǎn)是要求燃?xì)鈮毫υ凇玀Pa之間，氣化氣也不需要冷卻，但有灰塵、雜質(zhì)等污染問題；3.在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃燒帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，這種方式應(yīng)用廣泛，而且效率較高，但對(duì)氣體要求嚴(yán)格，氣化氣必須經(jīng)凈化及冷卻。現(xiàn)今都在向燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電方向發(fā)展。1.3燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)介燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理燃?xì)廨啓C(jī)是以空氣為介質(zhì)靠高溫燃起推動(dòng)渦輪(透平)機(jī)械連續(xù)做工的大功率、高性能動(dòng)力機(jī)械。它主要是由壓氣機(jī)、燃燒室和透平三大部件組成，再配以進(jìn)氣、排氣、控制、傳動(dòng)和其他輔助系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)成功后，壓氣機(jī)連續(xù)不斷地從外界大氣中吸入空氣并增壓，不斷噴入燃燒室的燃料與空氣混合后點(diǎn)火、燃燒，高位高壓燃?xì)庠谕钙街凶龉?，降壓降溫的氣體經(jīng)噴管或排氣裝置直接排入大氣，或引入廢熱鍋爐，回收部分余熱后再排入大氣。燃?xì)庠谕钙街兴龅臋C(jī)械功，2/3左右被用來代動(dòng)壓氣機(jī)，消耗在壓縮空氣上；剩余的那部分功，則通過機(jī)組的輸出軸帶動(dòng)外界的各種負(fù)荷，使發(fā)電機(jī)發(fā)電。上述過程就是燃?xì)廨啓C(jī)將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的工作原理。燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)燃?xì)廨啓C(jī)主體結(jié)構(gòu)主要有三部分：（1）壓氣機(jī)(空氣壓縮機(jī))；（2）燃燒室；（3）透平段(動(dòng)力渦輪)。燃燒室和透平段不僅工作溫度高，而且還承受燃?xì)廨啓C(jī)在起動(dòng)和停機(jī)時(shí)，因溫度劇烈變化而引起的熱沖擊，工作條件非常惡劣，故它們是決定燃?xì)廨啓C(jī)壽命的關(guān)鍵部件。為確保有足夠的運(yùn)行壽命，這兩大部件中工作條件最差的零部件如火焰筒和透平葉片等，須用鎳基和鈷基合金等高溫材料外加耐溫涂層來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還必須用空氣冷卻技術(shù)來降低工作部件表面的溫度。圖以為燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)過程：圖一燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)1.4燃燒室燃燒室的基本概念燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室是指使噴入的燃料與從壓氣機(jī)來的高壓空氣混合燃燒從而形成高溫燃?xì)獾脑O(shè)備。它能在近乎等壓的條件下把燃料中的能量釋放出來，直接加熱工質(zhì)(空氣)以提高其做功能力。通常，它是用鋼板和高溫合金板料制成的。燃燒過程為了適應(yīng)燃?xì)廨啓C(jī)輕小的特點(diǎn)，燃燒室的尺寸都必須設(shè)計(jì)得比較緊湊，一般它在單位時(shí)間和單位體積內(nèi)能夠燃燒釋放出比常壓鍋爐大10～300倍的熱量，因而燃燒過程是在高熱強(qiáng)度、高速流動(dòng)的連續(xù)氣流中進(jìn)行的。此外，由于進(jìn)入燃?xì)馔钙降娜細(xì)獬鯗氐南拗疲┙o燃燒室的空氣流量與燃料流量的比值總是比理論燃燒條件下的配比關(guān)系大得多，而且氣流的溫度、壓力和流速都隨燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷的改變而發(fā)生較大幅度的變化，有時(shí)還要求同一個(gè)燃燒室能夠兼燒多種燃料。這些特點(diǎn)使得燃燒過程甚難組織，為此必須采取特殊措施。否則，燃燒室會(huì)被燒壞，火焰容易被吹滅，燃料不能完全燃燒，火焰會(huì)伸得過長(zhǎng)而燒毀燃?xì)馔钙?。通常，燃燒室有圓筒型、分管型、環(huán)管型和環(huán)型之分。燃燒室的結(jié)構(gòu)1.外殼燃燒室外殼是由耐熱鋼板焊件制成的圓筒，外殼的支撐與聯(lián)接常常用波紋管、導(dǎo)銷、套管火彈簧支座，保證自有膨脹補(bǔ)償和對(duì)中。有時(shí)在外殼內(nèi)壁還襯有一層隔熱屏，以降低溫度，增加燃燒區(qū)的溫度。2.火焰筒是用mm~3mm厚的耐熱合金板料碾壓、焊接拼成的幾段圓筒，總的長(zhǎng)徑比1/d≈1~3各段圓筒用3個(gè)徑向銷定位，支在外殼中并能維持同心膨脹?；鹧嫱脖谏显O(shè)計(jì)有許多氣孔或氣縫，火焰筒前部有空氣擴(kuò)壓段?；鹧嫱舶堰M(jìn)氣空氣分配成幾股，以保證適當(dāng)?shù)娜紵旌媳取?.火焰穩(wěn)定器位于燃燒區(qū)的前端，大都為環(huán)狀，圍繞噴燃嘴安裝，用來降低燃燒區(qū)局部流速（小于15~25m/s）和形成回流，使空氣與燃料增加接觸，并使熄火?；鹧娣€(wěn)定器的形式主要有旋流片和碗式兩類，可單個(gè)是用，也可以多個(gè)并列或同心組合應(yīng)用，以改善燃燒過程。4.燃料噴嘴由燃料系統(tǒng)供應(yīng)的燃料，通過燃料噴嘴按所需要的流量、勻細(xì)度及方向噴出，以便同第一股空氣混合燃燒。5.點(diǎn)火設(shè)備啟動(dòng)時(shí)應(yīng)用電火花塞、熾體或小噴嘴火炬點(diǎn)火。幾個(gè)燃燒室并聯(lián)時(shí)，只需其中一兩個(gè)燃燒室有點(diǎn)火設(shè)備，其余的可用貫通燃燒區(qū)的傳焰管(聯(lián)焰管)傳遞火焰著火。點(diǎn)火設(shè)備要位于氣流速度較低處，并且要提供足夠的能量才能點(diǎn)著。6.觀察孔燃燒室上有若干個(gè)觀察孔，人眼或光電管可透過觀察孔玻璃以便監(jiān)視火焰狀況。1.4.3燃燒室的基本性能指標(biāo)1.燃燒穩(wěn)定性好，在任何運(yùn)行情況下都不會(huì)發(fā)生熄火或強(qiáng)烈的火焰脈動(dòng)現(xiàn)象；2.燃燒效率高，通常要求在90～99％之間變化；3.燃燒火焰短，不致伸入燃?xì)馔钙剑?.出口的燃?xì)鉁囟葓?chǎng)均勻，或者按設(shè)計(jì)所要求的溫度場(chǎng)規(guī)律分布；5.流阻損失小，相對(duì)總壓降大約為3～6％；6.結(jié)構(gòu)緊湊、輕小，單位時(shí)間內(nèi)能在單位容積的燃燒空間中燃燼更多的燃料，燃燒熱強(qiáng)度大約是35～190；7.點(diǎn)火性能好；8.高溫元件冷卻良好，嚴(yán)防燒壞或發(fā)生翹曲變形，火焰筒的最高壁溫一般不超過700～750℃；9.火焰筒應(yīng)有數(shù)千到上萬小時(shí)的使用壽命；10.排氣中污染物的含量符合環(huán)境保護(hù)條例的規(guī)定。1.4.3燃燒室氣流的組織為了在大的空氣系數(shù)和高速氣流條件下，在燃燒室內(nèi)完成高熱容強(qiáng)度的燃燒，火焰管內(nèi)部的氣流必須妥善組織?；鹧婀軆?nèi)大體上可分成前段的燃燒區(qū)和后段的摻冷區(qū)。1）一次空氣約占空氣總流量的15%~30%，先經(jīng)過燃燒室進(jìn)口火焰筒之前的擴(kuò)壓段，降低流速，在流經(jīng)旋流器后在火焰管中形成螺旋運(yùn)動(dòng)。2）二次空氣沿火焰管外圍流動(dòng)，起著氣膜冷卻并保護(hù)火焰管的作用。它連續(xù)通過火焰筒上的各排射流孔，進(jìn)入火焰筒內(nèi)部。摻冷燃燒區(qū)來的高溫燃?xì)?，形成所要求的燃?xì)鉁囟葓?chǎng)?；鹧婀軆?nèi)外的壓差約為10.1325~20.265kPa，二次空氣流經(jīng)開孔是時(shí)速度約為80~100m/s。二次空氣的射流可以穿插到燃?xì)饬鞯目v深，是摻混均勻。火焰筒開孔愈大，二次空氣流經(jīng)開孔時(shí)的速度越高、火焰筒中的主流速度越小、火焰筒外二次空氣流速越小，則二次空氣射流穿插就越深，摻混就越均勻。2燃燒室的熱力過程2.1混合氣完全燃燒的理論空氣量表1計(jì)算所用的黃磷尾氣成分Tab.1Compositionfractionofyellowphosphorictailgas體積分?jǐn)?shù)/%COCO2CH4H2O2N285~952~41~40.30.1~0.51~8燃燒過程中，CO2、N2不參與反應(yīng)，CO體積分?jǐn)?shù)為90%，CH4取為%，O2為0.5%，H2為0.3%，燃燒反應(yīng)為：2CO+O2→2CO2CH4+2O2→CO2+2H2O2H2+O2→2H2O完全燃燒1的氣體燃料所需理論空氣量為：完全燃燒1的氣體燃料所需理論空氣的質(zhì)量為：㎏過量空氣系數(shù).1過量空氣系數(shù)的影響圖為不同過量空氣系數(shù)條件下燃燒室中心溫度的變化。從圖中可以看出，在相同的過量空氣系數(shù)條件下，燃燒室中心溫度隨著爐膛高度的增加呈先急劇升高后緩慢降低的趨勢(shì)，且在間溫度達(dá)到最高。這是由氣體燃燒的火焰高度所決定的，燃燒基本集中在燃燒室下部。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在不同過量空氣系數(shù)條件下，燃燒室中心溫度達(dá)到最高點(diǎn)的位置是不同的。隨著過量空氣系數(shù)的增加，最高點(diǎn)的位置逐漸增高。這是因?yàn)楫?dāng)過量空氣系數(shù)增加時(shí)，完全燃燒的程度增強(qiáng)，使得火焰高度增加。但是，過量空氣系數(shù)過大會(huì)導(dǎo)致理論溫度的降低。圖不同過量空氣系數(shù)下燃燒室中心溫度的分布為進(jìn)一步了解過量空氣系數(shù)對(duì)燃燒室徑向溫度分布的影響，以測(cè)點(diǎn)為例，燃燒室徑向溫度的變化如圖所示。從圖中可以看出，在同一過量空氣系數(shù)條件下，燃燒室徑向溫度隨著距燃燒室中心距離的增加呈逐漸降低的趨勢(shì)，且溫度變化梯度降低的趨勢(shì)逐漸減緩。這表明在燃燒室中心處溫度達(dá)到最高，且越接近燃燒室壁面，溫度變化越趨于緩和，下降越不明顯。圖的實(shí)驗(yàn)曲線還表明，在不同過量空氣系數(shù)條件下，溫度最高點(diǎn)基本都保持在距爐膛中心的位置，說明該處氣體燃燒所需的空氣量較多。當(dāng)過量空氣系數(shù)時(shí)，由于燃燒程度增加，使得此時(shí)溫度水平達(dá)到最大值。圖不同過量空氣系數(shù)下燃燒室徑向溫度的分布.2過量空氣系數(shù)的計(jì)算表2燃燒室熱力計(jì)算的已知條件Tab.2Theknownconditionofthermalcalculation燃燒室入口燃燒室出口燃燒效率溫度t2/℃溫度t3/℃/%98通過燃燒室出口溫度℃，查圖可確定出燃燒室燃?xì)庀禂?shù).過量空氣系數(shù)式中，為燃?xì)馀c空氣的質(zhì)量比值（燃空比）；為1㎏燃料的理論空氣量；燃?xì)饷芏醛K，則：㎏（空氣）㎏（燃?xì)猓┮虼耍K㎏由于噴入燃燒室的燃料量㎏因此空氣的流量㎏2.3混合氣完全燃燒產(chǎn)物的組分在的情況下，完全燃燒的混合氣燃料后，所能獲得的CO2、H2O、O2、N2氣體體積分別為：所以，燃燒產(chǎn)物總體積為：燃?xì)鉄嶂涤?jì)算表3各氣體成分的低熱值Tab.3LowcalorificvalueofcompositionfractionCOCH4H2126283582010786燃?xì)獾牡蜔嶂?燃燒室設(shè)計(jì)3.1基本尺寸的確定火焰筒直徑和長(zhǎng)度燃燒室比熱容強(qiáng)度定義為：式中，，為火焰筒體積。一般重型燃燒室，比熱容強(qiáng)度取，選取，火焰筒直徑式中，——噴入燃燒室的燃料量，㎏；——燃料氣的低熱值，；——燃燒室的效率；——燃?xì)馊肟趬毫Γ?㎏；；燃?xì)庠谌細(xì)廨啓C(jī)內(nèi)燃燒帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,必須要求燃?xì)鈮毫υ凇玀Pa之間，因此取，即，滿足條件，則：火焰筒總的長(zhǎng)徑比，在這取，則：火焰筒直徑火焰筒長(zhǎng)度燃燒室長(zhǎng)度和直徑的計(jì)算參考小型及微型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，燃燒室長(zhǎng)度一般取倍火焰筒長(zhǎng)度，這里取，則：由于過量空氣系數(shù)，通過查不同燃燒室長(zhǎng)度的燃燒性能表可知：燃燒室最佳長(zhǎng)徑比為：，因此，燃燒室直徑查手冊(cè)并圓整，得該燃燒室的公稱直徑。隔熱套直徑的計(jì)算燃?xì)庠谌紵^程中溫度較高，在外殼內(nèi)壁還襯有一個(gè)隔熱罩，以降低溫度，增加燃燒區(qū)的溫度?；鹧嫱驳臋M截面積，指燃燒室的最大橫截面積；只要確定出經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的取值，則可求得，而該經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的確定則要根據(jù)原型機(jī)的反設(shè)計(jì)計(jì)算確定；同時(shí)要校核比面積熱強(qiáng)度。比面積熱強(qiáng)度，其值一般為；由上述計(jì)算的值可求得該燃燒室的為：其值在規(guī)定范圍內(nèi)，則的值有效。按總壓恢復(fù)系數(shù)求：其中，為總壓恢復(fù)系數(shù)，其值為；為流阻系數(shù)，取，在此??；則：由于，在之間，因此，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)取，的值有效。隔熱罩的直徑：燃燒區(qū)與摻冷區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算燃燒區(qū)的長(zhǎng)度：，取，則；摻冷區(qū)的長(zhǎng)度：，取，則3.2燃燒室部件設(shè)計(jì)3.2.1一次配氣機(jī)構(gòu)一次配氣機(jī)構(gòu)是配合燃?xì)夤?yīng)機(jī)構(gòu)（噴燃嘴）形成燃燒得以發(fā)生和連續(xù)進(jìn)行的基本環(huán)境，它使燃?xì)庠谌紵^程中能夠獲得所必需的空氣量，以保證燃燒過程合理地延續(xù)與發(fā)展，以及在燃燒區(qū)形成一個(gè)合適的流場(chǎng)，為穩(wěn)定火焰、強(qiáng)化燃燒過程提供條件。一次空氣分別由旋流器（火焰穩(wěn)定機(jī)構(gòu)）和火焰筒前段上的一次空氣射流孔分階段地供入燃燒區(qū)。將火焰筒上的一次空氣射流孔設(shè)置成四排，每排四個(gè)：第一排離旋流器出口距離火焰筒直徑第一排離旋流器出口距離火焰筒直徑旋流器位于燃料噴嘴外側(cè)，其結(jié)構(gòu)如下：圖4徑向旋流器的結(jié)構(gòu)圖旋流器；2—燃料噴嘴；3—火焰筒過渡錐頂3.2.2燃?xì)獾幕旌蠙C(jī)構(gòu)它是由一定數(shù)量的，插入到燃燒室中心部位附近的橢圓型或圓型噴管所組成。二次摻混空氣由此導(dǎo)入高溫燃?xì)庵腥ミM(jìn)行摻冷混合。本次設(shè)計(jì)采用徑向噴管型混合機(jī)構(gòu)，數(shù)量為4，圓型噴管。每個(gè)噴管插入深度為火焰筒半徑的40%，即，二次空氣射流速度取50m/s。徑向噴管型混合機(jī)構(gòu)如下圖所示：圖5徑向噴管型的混合機(jī)構(gòu)3.2.3火焰筒壁的冷卻機(jī)構(gòu)燃燒室中火焰筒在高溫、高壓的火焰和熱燃?xì)獾淖饔孟鲁惺苤邚?qiáng)度的熱負(fù)荷和熱沖擊負(fù)荷。為保安全和燃燒室的工作壽命，就必須合理地組織火焰筒壁的冷卻過程，使受熱零件獲得有效的冷卻，使火焰筒壁溫能比較均勻地保持在金屬材料的強(qiáng)度允許范圍內(nèi)。常見的有斑孔型氣膜冷卻方案（二次膨脹式的氣膜冷卻機(jī)構(gòu)）和雙層壁多孔式氣膜冷卻方案，本設(shè)計(jì)采用雙層壁多孔式氣膜冷卻方案。其中二次膨脹式的氣膜冷卻機(jī)構(gòu)，如下圖所示：圖6二次膨脹式的氣膜冷卻結(jié)構(gòu)3.2.4點(diǎn)火機(jī)構(gòu)燃燒室的點(diǎn)火，是燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)過程中一個(gè)重要問題。點(diǎn)火裝置應(yīng)布置在燃燒室的低速區(qū)，接近于發(fā)生強(qiáng)烈回流區(qū)域的上游，點(diǎn)火火花塞應(yīng)安放在點(diǎn)火器燃燒空間內(nèi)局部過量空氣系數(shù)的地方。3.3燃燒室測(cè)量系統(tǒng)本系統(tǒng)主要包括溫度測(cè)量、流量測(cè)量和燃燒產(chǎn)物測(cè)量。溫度測(cè)量表4-1工業(yè)型熱電偶及型號(hào)熱電偶因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、測(cè)量精度較高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在測(cè)量中得到廣泛地應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，鑒于燃燒室為絕熱燃燒系統(tǒng)，選用分度號(hào)為K的鎳鉻一鎳硅熱電偶。熱電偶共有8支，分別在燃燒室右側(cè)的熱電偶預(yù)留孔上，并且熱電偶可以在燃燒室內(nèi)徑向移動(dòng)，以不同半徑方向的溫度。它可以實(shí)現(xiàn)各熱電偶和多溫度記錄儀相連，溫度記錄儀與計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)通訊線相接，將熱電偶的測(cè)度值直接顯示在電腦屏幕上，電腦上裝有配套的軟件，既可同時(shí)顯示8支熱的溫度值，而且能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)采集、儲(chǔ)存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和繪制實(shí)驗(yàn)曲線圖。表4-2YBJL-810溫度以技術(shù)參數(shù)2、流量測(cè)量流量測(cè)量主要是氣體流量的測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)采用質(zhì)量流量控制器D07-7B和LZB-15型玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)燃?xì)夂涂諝獾臏y(cè)量。其溫度儀測(cè)試范圍、精技術(shù)參數(shù)分別見表4-3、4-4。表4-3D07-7B質(zhì)量流量控制器技術(shù)參數(shù)表4-4LZB-15型玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)技術(shù)參數(shù)3、煙氣測(cè)量煙氣測(cè)量主要由取樣器探頭和煙氣分析儀構(gòu)成。燃燒產(chǎn)生煙氣由探頭進(jìn)入煙氣分析儀，分析煙氣中各成分含量。其測(cè)試原理、范圍及精度見表4-5。表4-5煙氣分析儀氣體測(cè)試值范圍及精度外殼設(shè)計(jì).1材料的選取在設(shè)計(jì)制造化工容器和設(shè)備時(shí)，合理選材和正確使用材料很關(guān)鍵。選擇壓力容器用鋼必須綜合考慮：1.容器的操作條件--設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)特性和操作特點(diǎn)等；2．材料的使用性能--力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能（主要是防腐蝕性能）；3．材料的加工工藝性能--焊接性能、熱處理性能、冷彎性能及其他冷熱加工性能；本次設(shè)計(jì)裝置燃燒室為二類壓力容器，根據(jù)設(shè)計(jì)壓力以及設(shè)計(jì)溫度℃，可知該燃燒室為中壓、高溫容器，參照設(shè)計(jì)手冊(cè)可采用高合金鋼板中的0Cr18Ni9(304)耐熱鋼板。.2殼體厚度1）理論計(jì)算厚度其中，為設(shè)計(jì)壓力；為筒體內(nèi)徑；為鋼板在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，查手冊(cè)得；為焊縫系數(shù)，取。所以，2）設(shè)計(jì)厚度，為腐蝕裕量；根據(jù)知，；3）名義厚度根據(jù)：鋼板厚度在之間，負(fù)偏差；所以，圓整后，取名義厚度。復(fù)驗(yàn)：，故最后取。所以該燃燒室殼體用厚的0Cr18Ni9鋼板制作。.3殼體質(zhì)量根據(jù)壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)查得：厚的鋼板質(zhì)量為㎏，所以殼體質(zhì)量㎏。3.5封頭設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，則：，封頭的理論厚度；根據(jù)，查得負(fù)偏差故該標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭用厚的0Cr18Ni9鋼板制作。曲面高度，直邊高度。根據(jù)可知：該封頭內(nèi)表面積，容積，質(zhì)量㎏。法蘭的選型法蘭的公稱直徑DN=350，公稱壓力PN取MPa。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)（JB/T700-2000）:選用乙型平焊法蘭，材料：16MnR(環(huán)0Cr18Ni9)，D為490，H為185。采用榫槽型密封面，法蘭質(zhì)量為㎏；榫槽密封面襯環(huán)，襯環(huán)質(zhì)量㎏。選用A型纏繞式墊片，0Cr18Ni9鋼帶與石棉充填帶相間纏卷。選用螺柱規(guī)格為M20,數(shù)量：16個(gè)。水壓試驗(yàn)式中：——試驗(yàn)壓力，MPa；——設(shè)計(jì)壓力，MPa；——容器材料在試驗(yàn)溫度下的許用應(yīng)力，MPa；——容器材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，MPa。查手冊(cè)可得：MPa壓力試驗(yàn)應(yīng)力校核：應(yīng)滿足：MPaMPa滿足條件，所以水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。含氧報(bào)警儀型號(hào):XY6-CYH25測(cè)量范圍：0～25%誤差：＜±3%報(bào)警方式：斷續(xù)聲、光報(bào)警響應(yīng)時(shí)間：≤20秒外形尺寸：128×62×28mm重量：4設(shè)計(jì)總結(jié)表4.1基本情況表設(shè)計(jì)名稱5000Nm3/h凈化黃磷尾氣燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人詹樹嬌設(shè)計(jì)時(shí)間2010年5月28日反應(yīng)器設(shè)計(jì)及容零部件容器名稱規(guī)格容器尺寸主要工藝燃燒室圓筒型975×334mm催化氧化工藝主材輔材燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)0Cr18Ni916MnR法蘭密封名稱材質(zhì)尺寸mm乙型平焊法蘭16MnRD-490H-185容器支座名稱材質(zhì)尺寸圓筒形裙座16MnR開孔補(bǔ)強(qiáng)名稱補(bǔ)強(qiáng)面積進(jìn)（出）氣管圓型噴管四個(gè)進(jìn)（出）水管容器附件序號(hào)名稱類型尺寸數(shù)量備注1封頭標(biāo)準(zhǔn)橢圓形350mm2個(gè)2隔板3篩網(wǎng)4熱電偶溫度計(jì)XY6-CYH255壓力表100mm4.2技術(shù)特性表Ⅰ基本數(shù)據(jù)名稱容器名稱容器設(shè)計(jì)壓力MPa容器類別二類壓力容器最高工作壓力MPa物料名稱黃磷尾氣（90%CO）設(shè)