Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
Формула Д. И. Менделеева получила широкое распространение и применима к различным видам топлива1.
Для жидких нефтепродуктов можно рекомендовать следующую эмпирическую формулу
QH=12400-2100 d2—50,45 H ккал\кГ, (X, 18)
где d—удельный вес топлива (при 15° С);
Н—весовой процент водорода в топливе (можно найти по формуле Н=26—15 d).
Учитывая аддитивность теплотворной способности и наличие в литературе данных о теплотворной способности некоторых индивидуальных веществ, теплотворную способность смешанного топлива, в том числе газообразного, можно определить по правилу смешения
Qсм = ? Qi o1 (X, 19)
где Qcm и Q —теплотворная способность смеси и отдельных
компонентов топлива; а і—концентрация отдельных компонентов топлива в долях единицы.
Данные о низшей теплотворной способности некоторых углеводородов приводятся в табл. IX приложения.
В зависимости от того, в каких единицах измеряется теплотворная способность (ккал/кГ, ккал/Моль, ккал/нм6), концентрация компонентов должна быть выражена соответственно в весовых, мольных или объемных единицах. При этом следует помнить, что для газообразных смесей объемные и мольные доли численно равны.
Наиболее точные данные о теплотворной способности получаются экспериментальным путем при помощи сжигания определенной навески топлива в специальных калориметрах.
Коэффициент избытка воздуха. Для обеспечения полноты сгорания топлива практически приходится подавать в топку некоторый избыток ьоздуха по сравнению с теоретически необходимым расходом.
Избыток воздуха характеризуется коэффициентом избытка воздуха (а);
с/т A-T
где On и О —соответственно практический и теоретический
расходы кислорода, обеспечивающие полноту сгорания топлива, в кГ на 1 кГ топлива; La и Z,T —практический и теоретический расходы воздуха, кГ/кГ (топл.).
1 Здесь и далее знак минус (—) при QH отбрасывается, так как в
отличие от термодинамики, в теплотехнике теплота, выделяемая системой, считается положительной.
277
С увеличением избытка воздуха, подаваемого в топку, общее количество дымового газа увеличивается, что приводит к росту потерь тепла с газами, уходящими в дымовую трубу. Наряду с этим понижается температура дымовых газов в топке, а, следовательно, понижается интенсивность теплопередачи радишггным трубам. Отсюда ясно, что следует стремиться к возможному понижению значения а, при одновременном обеспечении полноты сгорания топлива.
Предварительный подогрев воздуха и топлива, лучшее их перемешивание, особенно, перемешивание в самой форсунке, замена парового распыления жидкого топлива воздушным или механическим, конструкция форсунки, обеспечивающая более тщательное распыление, жидкого топлива, применение беспламенного горения и т. д. способствуют полному сгоранию топлива при низких значениях а.
Беспламенное горение заключается в том, что топливо сжигается на поверхности некоторых огнеупорных материалов (керамика, карборунд), катализирующих процесс горения, в результате чего видимого пламени не образуется, а поверхность • огнеупорного материала сильно раскаляется.
Предварительное перемешивание топлива и воздуха, а также применение беспламенного горения позволяют работать со значением а, почти равным единице. В различных работающих печах значения а изменяются в довольно широких пределах—от 1,05 до 1,3 и выше.
При газообразном топливе а несколько ниже, чем при жидком. По мере движения дымовых газов по направлению от топки к дымовой трубе значение а увеличивается за счет подсоса воздуха через неплотности обмуровки печи и решеток ретурбендных камер. Например, на одной из установок типа „Советская трубчатка" у входа в конвекционную секцию значение а было равно 1,08, а у выхода в боров—1,33 [4].
Величина подсоса может достигать значительных размеров. Так, в одной из печей вакуумных установок величина а составляла: на перевале—1,15, у входа в боров—1,62 [4]. Так как на величину потерь тепла с отходящими дымовыми газами, а следовательно, на к. п. д. печи, влияет значение а у входа в дымовую трубу, то борьба с подсосом воздуха имеет очень важное значение для экономии топлива.
Подсос воздуха может быть сведен к минимуму путем принятия необходимых мер по уплотнению всех зазоров, особенно в ретурбендной камере конвекционной секции, наблюдением за состоянием температурных швов, оштукатуриванием наружной поверхности печной кладки и т. д.
Расход воздуха и состав дымового газа. Все расчеты, -связанные с определением расхода воздуха и состава дымового газа, удобно производить в Молях на \кГ топлива.
Если С, Н, О, N и W означают содержание в топливе соответствующих элементов и влаги в весовых процентах, то содержание их в Молях на 1 кГ топлива определятся уравнени-нми:
С H S
100-12 100-2 100-32 .
ONW t<X>21)
я _- j — -j Яw=-
100-32 100-28 100-18 }
где п—с соответствующим индексом означает содержание в топливе отдельных элементов и влаги, вМоль/кГ (топл.).
Теоретическое количество кислорода, потребное для полного сгорания 1 кГ топлива найдется из выражения
