"Процессы горения топлива и их расчёт"

Расчеты горения топливаСодержаниеВведение3Выбор топлива12Пересчеты составов топлива12Теплота сгорания топлива16Расход воздуха на горение17Температура горения18Материальный баланс горения топлива20Список использованных источников22Введениетопливо горение материальный балансРасчеты горения топлива производят для определения необходимого для горения расхода воздуха, количества дымовых газов, их состава и температуры. Если данное топливо не обеспечивает необходимые температуры в печи, то рассчитывают температуру подогрева воздуха, участвующего в горении. Расход воздуха на горение и объем дымовых газов в этих расчетах отнесены к единице массы (1 кг) твердого или жидкого топлива или к единице объема (1 нм3) газообразного топлива, т.е. являются удельными величинами. [1]Горение топлива - это процесс окисления горючих компонентов, происходящий при высоких температурах и сопровождающийся выделением тепла. Характер горения определяется множеством факторов, в том числе способом сжигания, конструкцией топки, концентрацией кислорода и т. д. Но условия протекания, продолжительность и конечные результаты топочных процессов в значительной мере зависят от состава, физических и химических характеристик топлива.Состав топливаК твердому топливу относят каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы, древесину. Эти виды топлив представляют собой сложные органические соединения, образованные в основном пятью элементами - углеродом С, водородом Н, кислородом О, серой S и азотом N. В состав топлива также входит влага и негорючие минеральные вещества, которые после сгорания образуют золу. Влага и зола - это внешний балласт топлива, а кислород и азот - внутренний.Основным элементом горючей части является углерод, он обуславливает выделение наибольшего количества тепла. Однако, чем больше доля углерода в составе твердого топлива, тем труднее оно воспламеняется. Водород при сгорании выделяет в 4,4 раза больше тепла, чем углерод, но его доля в составе твердых топлив невелика. Кислород, не будучи теплообразующим элементом и связывая водород и углерод, снижает теплоту сгорания, поэтому является элементом нежелательным. Особенно велико его содержание в торфе и древесине. Количество азота в твердом топливе небольшое, но он способен образовывать вредные для окружающей среды и человека оксиды. Также вредной примесью является сера, она выделяет мало теплоты, но образующиеся оксиды приводят к коррозии металла котлов и загрязнению атмосферы.Технические характеристики топлива и их влияние на процесс горенияВажнейшими техническими характеристиками топлива являются: теплота сгорания, выход летучих веществ, свойства нелетучего остатка (кокса), зольность и влагосодержание.Теплота сгорания топливаТеплота сгорания - это количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (кДж/кг) или объема топлива (кДж/м3). Различают высшую и низшую теплоту сгорания. В высшую входит тепло, выделяемое при конденсации паров, которые содержатся в продуктах сгорания. При сжигании топлива в топках котлов уходящие дымовые газы имеют температуру, при которой влага находится в парообразном состоянии. Поэтому в этом случае применяют низшую теплоту сгорания, которая не учитывает теплоту конденсации водяных паров. [2]Состав и низшая теплота сгорания всех известных месторождений угля определены и приводятся в расчетных характеристиках.Выход летучих веществПри нагревании твердого топлива без доступа воздуха под воздействием высокой температуры сначала выделяются водяные пары, а затем происходит термическое разложение молекул с выделением газообразных веществ, получивших название летучих веществ.Выход летучих веществ может происходить в интервале температур от 160 до 1100 °С, но в среднем – в области температур 400-800 °С. Температура начала выхода летучих, количество и состав газообразных продуктов зависят от химического состава топлива. Чем топливо химически старше, тем меньше выход летучих и выше температура начала их выделения.Летучие вещества обеспечивают более раннее воспламенение твердой частицы и оказывают значительное влияние на горение топлива. Молодые по возрасту топлива - торф, бурый уголь - легко загораются, сгорают быстро и практически полностью. Наоборот, топливо с низким выходом летучих, например, антрацит, загорается труднее, горит намного медленнее и сгорает не полностью (с повышенной потерей тепла).Свойства нелетучего остатка (кокса)Твердая часть топлива, оставшаяся после выхода летучих, состоящая в основном из углерода и минеральной части, называется коксом. Коксовый остаток может быть в зависимости от свойств органических соединений, входящих в горючую массу: спекшимся, слабоспекшимся (разрушающимся при воздействии), порошкообразным. Антрацит, торф, бурые угли дают порошкообразный нелетучий остаток. Большинство каменных углей спекается, но не всегда сильно [3]. Слипшийся или порошкообразный нелетучий остаток дают каменные угли с очень большим выходом летучих (42-45%) и с очень малым выходом (менее 17%).Структура коксового остатка важна при сжигании угля в топках на колосниковых решетках. При факельном сжигании в энергетических котлах характеристика кокса не имеет большого значения.ЗольностьТвердое топливо содержит наибольшее количество негорючих минеральных примесей. Это прежде всего глина, силикаты, железный колчедан, но также могут входить закись железа, сульфаты, карбонаты и силикаты железа, оксиды различных металлов, хлориды, щелочи и т.д. Большая часть их попадает при добыче в виде пород, между которыми залегают пласты угля, но присутствуют и минеральные вещества, перешедшие в топливо из углеобразователей или в процессе преобразования его исходной массы.При сжигании топлива минеральные примеси претерпевают ряд реакций, в результате которых образуется твердый негорючий остаток, называемый золой. Вес и состав золы не идентичны весу и составу минеральных примесей топлива.Свойства золы играют большую роль в организации работы котла и топки. Ее частички, уносимые продуктами сгорания, при высоких скоростях истирают поверхности нагрева, а при малых скоростях отлагаются на них, что ведет к ухудшению теплопередачи. Зола, уносимая в дымовую трубу, способна нанести вред окружающей среде, во избежание этого требуется установка золоуловителей.Важным свойством золы является ее плавкость, различают тугоплавкую (выше 1425 °С), среднеплавкую (1200-1425 °С) и легкоплавкую (менее 1200 °С) золу. Зола, прошедшая стадию плавления и превратившаяся в спекшуюся или сплавленную массу, называется шлаком [4]. Температурная характеристика плавкости золы имеет большое значение для обеспечения надежной работы топки и поверхностей котла, правильный выбор температуры газов около этих поверхностей позволит исключить шлакование.ВлагосодержаниеВлага - нежелательная составляющая топлива, она наряду с минеральными примесями является балластом и уменьшает содержание горючей части. Помимо этого, она снижает тепловую ценность, так как дополнительно требуются затраты энергии на ее испарение.[5]Влага в топливе может быть внутренней и внешней. Внешняя влага содержится в капиллярах или удерживается на поверхности. С химическим возрастом количество капиллярной влаги сокращается. Поверхностной влаги тем больше, чем меньше куски топлива. Внутренняя влага входит в органическое вещество.Содержание влаги в топливе снижает теплоту его сгорания, ведет к увеличению его расхода. При этом увеличиваются объемы продуктов сгорания, потери теплоты с уходящими газами и снижается КПД котлоагрегата. Повышенная влажность в зимнее время приводит к смерзанию угля, затруднениям при размоле и уменьшению сыпучести.Способы сжигания топлива в зависимости от вида топкиОсновные виды топочных устройств которые устанавливают в водогрейные котлы на твердом топливе для промышленых отопливтельных котельных:слоевые,камерные.Слоевые топки предназначены для сжигания крупнокускового твердого топлива. Они могут быть с плотным и кипящим слоем. При сжигании в плотном слое воздух для горения проходит через слой, не влияя на его устойчивость, то есть сила тяжести горящих частиц превышает динамический напор воздуха. При сжигании в кипящем слое благодаря повышенной скорости воздуха частицы переходят в состояние "кипения". При этом происходит активное перемешивание окислителя и топлива, благодаря чему интенсифицируется горение топлива.В камерных топках сжигают твердое пылевидное топливо, а также жидкое и газообразное. Камерные топки подразделяются на циклонные и факельные. При факельном сжигании частицы угля должны быть не более 100 мкм, они сгорают в объеме топочной камеры [5]. Циклонное сжигание допускает больший размер частиц, под влиянием центробежных сил они отбрасываются на стенки топки и полностью выгорают в закрученном потоке в зоне высоких температур.[6]Горение топлива. Основные стадии процессаВ процессе горения твердого топлива можно выделить определенные стадии: подогрев и испарение влаги, возгонка летучих и образование коксового остатка, горение летучих и кокса, образование шлака. Такое деление процесса горения относительно условно, так как хотя эти этапы протекают последовательно, частично они налагаются друг на друга. Так, возгонка летучих веществ начинается до окончательного испарения всей влаги, образование летучих идет одновременно с процессом их горения, так же как и начало окисления коксового остатка предшествует окончанию горения летучих, а дожигание кокса может идти и после образования шлака [7].Время течения каждой стадии процесса горения в значительной мере определяется свойствами топлива. Дольше всего длится стадия горения кокса, даже у топлив с большим выходом летучих. Существенное влияние на продолжительность стадий процесса горения оказывают разнообразные режимные факторы и конструктивные особенности топки.1. Подготовка топлива до воспламененияТопливо, поступающее в топку, подвергается нагреванию, в результате чего при наличии влаги происходит ее испарение и подсушка топлива. Время, необходимое на подогрев и подсушку, зависит от количества влаги и температуры, с которой топливо подается в топочное устройство. Для топлив с большим содержанием влаги (торф, влажные бурые угли) стадия прогрева и подсушивания сравнительна продолжительна.В слоевые топки топливо подают с температурой, приближенной к окружающей среде. Только в зимнее время в случае смерзания угля его температура ниже, чем в котельном помещении. Для сжигания в факельных и вихревых топках топливо подвергают дроблению и размолу, сопровождаемому сушкой горячим воздухом или дымовыми газами. Чем выше температура поступающего топлива, тем меньше времени и тепла необходимо на подогрев его до температуры воспламенения.Подсушка топлива в топке происходит за счет двух источников тепла: конвективного тепла продуктов сгорания и лучистого тепла факела, обмуровки, шлака.В камерных топках подогрев осуществляется преимущественно за счет первого источника, то есть подмешивания к топливу продуктов сгорания в месте его ввода. Поэтому одно из важных требований, предъявляемых к конструкции устройств для ввода топлива в топку, - обеспечение интенсивного подсоса продуктов сгорания. Уменьшению времени нагрева и подсушки также способствует более высокая температура в топке. С этой целью при сжигании топлив с началом выхода летучих при высоких температурах (более 400 °С) в камерных топках делают зажигательные пояса, то есть закрывают экранные трубы огнеупорным теплоизоляционным материалом, чтобы снизить их тепловосприятие.При сжигании топлива в слое роль каждого вида источников тепла определяется конструкцией топки. В топках с цепными решетками нагревание и подсушка осуществляются преимущественно лучистым теплом факела. В топках с неподвижной решеткой и подачей топлива сверху подогрев и подсушивание происходят за счет движущихся через слой снизу вверх продуктов сгорания.В процессе нагревания при температуре выше 110 °С начинается термическое разложение органических веществ, входящих в состав топлив. Наименее прочными являются те соединения, которые содержат значительное количество кислорода. Эти соединения распадаются при сравнительно невысоких температурах с образованием летучих веществ и твердого остатка, состоящего преимущественно из углерода.Молодые по химическому составу топлива, содержащие много кислорода, имеют низкую температуру начала выхода газообразных веществ и дают их больший процент. Топлива с малым содержанием соединений кислорода имеют небольшой выход летучих и более высокую температуру их воспламенения.Содержание в твердом топливе молекул, которые легко подвергаются разложению при нагревании, оказывает влияние и на реакционную способность нелетучего остатка. Сначала разложение горючей массы происходит преимущественно на наружной поверхности топлива. По мере дальнейшего прогревания пирогенетические реакции начинают происходить и внутри частиц топлива, в них повышается давление и внешняя оболочка разрывается. При сжигании топлив с большим выходом летучих коксовый остаток становится пористым и имеет большую поверхность по сравнению с плотным твердым остатком.2. Процесс горения газообразных соединений и коксаСобственно горение топлива начинается с воспламенения летучих веществ. В период подготовки топлива происходят разветвленные цепные реакции окисления газообразных веществ, сначала эти реакции протекают с малыми скоростями. Выделяющееся тепло воспринимается поверхностями топки и частично накапливается в виде энергии движущихся молекул. Последнее приводит к возрастанию скорости цепных реакций. При определенной температуре реакции окисления идут с такой скоростью, что выделяющееся тепло полностью покрывает теплопоглощение. Эта температура является температурой воспламенения.Температура воспламенения не является константой, она зависит как от свойств топлива, так и от условий в зоне воспламенения, в среднем составляет 400-600 °С. После воспламенения газообразной смеси дальнейшее самоускорение реакций окисления вызывает повышение температуры. Для поддержания горения необходим непрерывный подвод окислителя и горючих веществ.Воспламенение газообразных веществ приводит к окутыванию коксовой частицы огневой оболочкой. Горение кокса начинается, когда к концу подходит горение летучих. Твердая частица прогревается до высокой температуры, и по мере уменьшения количества летучих веществ снижается толщина пограничного горящего слоя, кислород достигает раскаленной поверхности углерода.Горение кокса начинается при температуре 1000 °С и является самым длительным процессом. Причина в том, что, во-первых, снижается концентрация кислорода, во-вторых, гетерогенные реакции протекают более медленно, чем гомогенные. В итоге длительность горения частицы твердого топлива определяется в основном временем горения коксового остатка (около 2/3 общего времени). Для топлив с большим выходом летучих, твердый остаток составляет менее ½ начальной массы частицы, поэтому их сжигание происходит быстро и возможность недожога невысока. Химически старые топлива имеют плотную частицу, горение которой занимает почти все время нахождения в топке.Коксовый остаток большинства твердых топлив в основном, а для некоторых видов - целиком состоит из углерода. Горение твердого углерода происходит с образованием окиси углерода и углекислого газа.1.Выбор топливаПри проектировании промышленного предприятия выбор топлива для тепловых агрегатов производят на основе технико-экономических расчетов. Твердое топливо обычно используют для отопления печей как дешевое местное топливо и только при условии, что обрабатываемый материал (например, цементный клинкер) допускает загрязнение негорючей золой.Жидкое топливо обладает наиболее высокой теплотворной способностью по сравнению с другими видами, оно – самое дорогое и рассматривается в настоящее время как вспомогательное (резервное) топливо.Природный газ различных месторождений сочетает высокую теплотворную способность с умеренной ценой и отсутствием золы. Его применение целесообразно в любых тепловых агрегатах. Однако газ дает прозрачное пламя, которое излучает тепло менее интенсивно, чем пламя от сжигания угольной пыли или мазута.[8]2.Пересчеты составов топливаОсновой расчетов горения топлива является его состав. В горении участвует только часть топлива, которая называется горючей массой. Непосредственно на горение поступает рабочее топливо, которое содержит помимо горючей массы влагу, а твердое и жидкое топливо – золу.Состав топлива для выполнения расчетов может быть взят по результатам анализа или из справочника (см. Приложение, табл. 1–3). Однако необходимо учитывать, что для газообразных топлив состав приводится на сухой газ (включая негорючие компоненты), для твердых и жидких топлив – на горючую массу, реже на рабочее топливо. Обычно, зная состав горючей массы топлива и принимая по данным анализа или по справочнику содержание золы (Ас, %) в сухом топливе и влаги (W р, %) в рабочем топливе, пересчитывают все топливо на рабочую массу. Содержание золы в рабочем топливе:Ар = Ас %.( SEQ ( \* ARABIC 1)Содержание других элементов в рабочем топливе:Ср = Сг %,( SEQ ( \* ARABIC 2)где Ср – содержание отдельной составляющей рабочей массы топлива, % (здесь – углерод), Сг – содержание той же составляющей горючей массы топлива, %.Сухое газообразное топливо пересчитывают на влажный газ, который подлежит сжиганию. В природном газе содержится небольшое количество влаги, примерно 0,5÷1,5%, так как при транспортировании газа он подвергается очистке от примесей и большей части влаги.[9]Часто сумма процентных содержаний компонентов сухого газообразного топлива не равна 100%. Тогда содержание каждого компонента во влажном рабочем газе, например СН4вл, рассчитывают по формуле:СН4вл = % и т.д., ( SEQ ( \* ARABIC 3)где – сумма концентраций компонентов сухого топлива (без учета содержания Н2О). Содержание влаги в топливе не пересчитывают.3.Теплота сгорания топливаТеплота сгорания топлива (теплотворная способность) – это количество тепла, выделяемое при полном сгорании всех горючих составляющих топлива, отнесенное к 1 кг твердого или жидкого или 1 нм3 (м3 при нормальных условиях) газообразного топлива. [10]Тепловой эффект горения топлива зависит от агрегатного состояния одного продукта его горения – воды, поэтому различают высшую Qв и низшую Qн теплоту сгорания. Если составить реакции горения компонентов топлива так, что образующаяся в них вода находится в жидком состоянии, то расчет даст величину Qв. Если рассматривать образующуюся воду в парообразном состоянии, то расчет даст величину теплоты сгорания Qн. Теплота парообразования остается неиспользованной из-за высокой температуры отходящих газов, поэтому основной рабочей характеристикой топлива является низшая рабочая теплота .Учитывая, что теплота, затрачиваемая на испарение 1 кг влаги, составляет 2500 кДж, связь высшей и низшей теплот сгорания выражается формулой:Qн = Qв – 2500 w, кДж/кг (кДж /нм3),( SEQ ( \* ARABIC 4)w = , кг/кг.( SEQ ( \* ARABIC 5)где w – содержание влаги в продуктах горения, кг/кг (кг/нм3), Нр, Wр – содержание в топливе водорода и влаги соответственно, массовые %.Для твердого и жидкого топлива: Qн = Qв – 25 (9Hp + Wp), кДж/кг.( SEQ ( \* ARABIC 6)Теплоту сгорания твердого и жидкого топлива можно рассчитать по формуле Д.И. Менделеева, зная элементарный состав рабочего топлива: = 339Ср + 1030Нр – 108,9(Ор – Sр) – 25Wр кДж/кг,( SEQ ( \* ARABIC 7)где Ср, Нр, Ор, Sр, Wр – составляющие элементы рабочего топлива, массовые %.Для газообразного топлива теплота сгорания определяется как сумма произведений тепловых эффектов компонентов горючих газов на их количество:для природного газа = 358,2 СН4 + 637,5 С2Н6 + 912,5 С3Н8 + 1186,5 С4Н10 + 1460,8 С5Н12, кДж /нм3.( SEQ ( \* ARABIC 8)В этой формуле компоненты газообразного рабочего (влажного) топлива выражены в объемных %.Для сравнения эффективности разных видов топлива и определения удельного расхода топлива на термообработку 1 кг материала пользуются единицами условного топлива (каменного угля), теплота сгорания которого принята равной 29300 кДж/кг. Перевод любого топлива в единицы условного топлива производят с помощью теплового эквивалента (переводного коэффициента Эт):Эт = , кг усл. топл./ кг данного топл.( SEQ ( \* ARABIC 9)4.Расход воздуха на горениеВ расчетах принимают следующий состав сухого воздуха: азот – 79,0%, кислород – 21,0% по объему. Теоретически необходимый для горения расход сухого воздуха (L0) рассчитывают по следующим формулам:для твердого и жидкого топливаL0 = 0,0889Ср + 0,265Нр – 0,0333(Ор – Sр), нм3/кг топл., ( SEQ ( \* ARABIC 10)для природного газаL0 = 0,0476 (2СН4 + 3,5С2Н6 + 5С3Н8 + 6,5С4Н10 + 8С5Н12), нм3/нм3 газа. ( SEQ ( \* ARABIC 11)Достаточная полнота смешивания потоков топлива и воздуха обеспечиваются при некотором избытке воздуха. Действительный расход сухого воздуха (Lд) равен:Lд = с L0, нм3/кг (нм3/нм3 газа),( SEQ ( \* ARABIC 12)где с – коэффициент избытка воздуха.Минимальные допустимые значения с зависят от вида сжигаемого топлива, способа сжигания, конструкции топливосжигающих устройств и условий работы печи [10]. Для газа и мазута с = 1,05–1,2; для пылевидного твердого топлива с = 1,20–1,25; при слоевом сжигании углей, антрацита и торфа в механических топках с непрерывной подачей топлива и золоудалением с = 1,3–1,4. Для снижения температуры продуктов горения топлива (ПГТ) по сравнению с теоретической температурой принимают бóльшие значения с: до 1,5 и более.Пары воды, содержащиеся в атмосферном воздухе, незначительно увеличивают его расход по сравнению с сухим воздухом. Количество этой влаги учитывают с помощью влагосодержания атмосферного воздуха, выраженного в массовых %. Расход атмосферного воздуха (Lд) при влагосодержании d (г/кг сухого воздуха) равен: Lд = (1 + 0,0016 d) Lд, нм3 вл. возд./нм3 газа( SEQ ( \* ARABIC 13)Влагосодержание d (г/кг сухого воздуха) можно определить по i–d-диаграмме Рамзина или по справочным таблицам [1], зная значения среднегодовой относительной влажности воздуха () и температуры для данной местности. Можно принять d = 10 г/кг сухого воздуха (при 20ºС и = 60%).5.Объем продуктов горения топливаПри полном сгорании любого топлива образуются следующие газообразные продукты: СО2, Н2Огаз, N2, SО2. Обычно горение происходит с избытком воздуха, поэтому в ПГТ присутствует О2, содержание которого зависит от коэффициента избытка воздуха . Объемы дымовых газов по отдельности рассчитывают по формулам:для природного газаVСО2 = 0,01 (СО2 + СН4 + 2С2Н6 + 3С3Н8 + 4С4Н10 + 5С5Н12),нм3/нм3;( SEQ ( \* ARABIC 14)VН2О = 0,01 (2СН4 + 3С2Н6 + 4С3Н8 + 5С4Н10 + 6С5Н12 + Н2О + + 0,16 d Lд), нм3/нм3( SEQ ( \* ARABIC 15)VN2 = 0,79 Lд + 0,01N2, нм3/нм3;( SEQ ( \* ARABIC 16)VО2 = 0,21 ( – 1) L0, нм3/кг (нм3 газа),( SEQ ( \* ARABIC 17)для твердого и жидкого топливаVСО2 = 0,01855Ср, нм3/кг;( SEQ ( \* ARABIC 18)VН2О = 0,112 Нр + 0,0124 (Wр + 100 wпар) + 0,0016 d Lд, нм3/кг,( SEQ ( \* ARABIC 19) где wпар – количество пара, вводимого для распыления жидкого топлива в форсунках высокого давления, кг/кг топл.;VSО2 = 0,007 Sр, нм3/кг;( SEQ ( \* ARABIC 20)VN2 = 0,79 Lд + 0,008 Nр, нм3/кг.( SEQ ( \* ARABIC 21)Объем кислорода VО2 рассчитывают по формуле REF _Ref82949739 \h \* MERGEFORMAT (17).Общий объем продуктов горения топлива рассчитывают по формуле:V = VСО2 + VН2О + VN2 + VО2 + VSО2, нм3/кг (нм3/нм3 газа).( SEQ ( \* ARABIC 22)6.Температура горенияПри выполнении расчетов определяют действительную температуру дымовых газов при данных условиях горения топлива и сравнивают ее с заданной температурой технологического процесса, чтобы проверить, правильно ли выбрано топливо и условия его горения. При необходимости изменяют условия горения (величину , температуру подогрева вторичного воздуха) и повторяют расчеты.Рассчитывают общее теплосодержание продуктов горения топлива по формуле:i общ = + + – , кДж/нм3,( SEQ ( \* ARABIC 23)где k – доля вторичного (подогреваемого) воздуха на горение;iвозд = Свозд·tвозд – теплосодержание вторичного воздуха, которое определяют по линии воздуха на i–t-диаграмме при данной tвозд (рис. 1), iтопл = Стопл·tтопл – теплосодержание подогретого топлива (ССН4 = 1,55 кДж/(м3 К), Смазут = 1,88 – 2,05 кДж/(кг К), Суголь = 0,92 кДж/(кг К)), (Свозд, Стопл, ССН4, Смазут, Суголь– удельная теплоемкость воздуха, топлива, метана, мазута, угля соответственно). Если воздух и топливо не подогревают, вторым и третьим слагаемыми можно пренебречь;qдисс – теплота диссоциации СО2 и Н2О. Потерями на диссоциацию СО2 и Н2О можно пренебречь, если пользоваться i–t-диаграммой, построенной с учетом диссоциации (сплошные линии на рис. 2).Рассчитывают действительное теплосодержание ПГТ с учетом пирометрического коэффициента на потери тепла от ПГТ в процессе теплообмена с окружающими их поверхностями: i´ общ = и· i общ.Значения и зависят от вида топлива и типа печи, т.е. типа топливосжигающих устройств (горелок или форсунок), они приведены в табл. 1.Таблица 1. Пирометрический коэффициент для различных типов печей и видов топливаТип печиВид топливакамерныегаз,твердое0,73–0,780,66–0,70туннельные, ванныегаз, мазут0,78–0,83вращающиесягаз, мазут, твердое пылевидное0,70–0,75С помощью i–t-диаграммы (рис. 1, 2) находят значение действительной температуры продуктов горения топлива при данных условиях горения.7.Материальный баланс горения топливаМатериальный баланс необходим для проверки правильности расчетов, его составляют на 100 м3 газа или 100 кг мазута или твердого топлива (табл. 2).Таблица 2Материальный баланс процесса горения топлива.ПриходкгРасходкга)Природный газПродукты горенияСН4 = СН4вл · СН4 (0,717)*СО2 = VСО2·100· СО2 (1,977)С2Н6 = С2Н6вл · С2Н6 (1,356)Н2О = VН2О·100· Н2О (0,804)С3Н8 = С3Н8вл · С3Н8 (2,020)N2 = VN2·100· N2 (1,251)С4Н10 = С4Н10вл · С4Н10 (2,840)О2 = VО2·100· О2 (1,429)С5Н12 = С5Н12вл · С5Н12 (3,218)для твердого топлива и мазутаN2 = N2вл · N2 (1,251)SO2 = VSО2·100· SО2 (2,852)Н2О = Н2Овл · Н2О (0,804)Золаб) Твердое топливо, мазут100,0НевязкаВоздухО2 = Lд·100·0,21· О2 (1,429)N2 = Lд·100·0,79· N2 (1,251)Н2О = Lд·100·0,0016·10· Н2О (0,804)ИтогоИтого*В скобках указаны плотности газов в кг/м3.Разность между суммой прихода и суммой расхода, называемую невязкой, вносят в расходную часть, независимо от её знака («+» или «–»). Величина невязки не должна превышать 1% от суммы приходных статей, т.е. невязка составляет .Рис. 1. i–t-диаграмма для низких температурРис. 2. i–t-диаграмма для высоких температур.
Список использованных источников
Равич М.Б. Эффективность использования топлива. – М.: Наука, 1977. – 344 с. Хзмалян Д.М. Теория топочных процессов. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 352 с. Рациональное использование газа в энергетических установках: Справочное руководство /Р.Б. Ахмедов, О.Н. Брюханов, А.С. Иссерлин и др. – Л.: Недра, 1990. – 423 с. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Под общ. ред. чл.-кор. РАН В.А. Григорьева, проф. В.М. Зорина. – 2-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 560 с. (Справочная серия «Теплоэнергетика и теплотехника»: в 4 кн.; Кн. 2).Померанцев В.В., Арефьев К.М., Ахмедов Д.Б. и др. Основы практической теории горения. Л.: Энергоатомиздат, 1986. 312 с.Хзмалян Д.М., Каган Я.А. Теория горения и топочные устройства. М.: Энергия, 1976.488 с.Кудинов А.А. Краткий курс теории горения органических топлив. Самара: СамГТУ, 2004. 108 с.Тройб, С.Г. Расчёт температуры горения / С.Г Тройб. – Свердловск : Изд-во УПИ, 1960. – 36 с. Гордон, Я.М. Теплотехнические расчёты металлургических печей / Я.М. Гордон, Б.Ф. Зебнин, М.Д. Казяев. – М. : Металлургия, 2002. – 368 с.Михеев В.П., Медников Ю.П. Сжигание природного газа. Л.: Недра, 1975. 390 с.