Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Расчеты горения топлива производятся независимо от количества сжигаемого топлива, поэтому расход воздуха и выход продуктов горения определяются на единицу веса или объема (для газа) топлива. Объемы воздуха и дымовых газов выражают в м3 при нормальных условиях (760 мм рт.ст. и 0 °С).
Температура горения топлива определяется на основании баланса тепла, вносимого топливом и воздухом, и тепла образующихся продуктов горения. Расход воздуха и выход продуктов горения определяются на основе материальных балансов процесса горения.
В печах сжигается рабочее топливо, состав которого не всегда известен, поэтому в большинстве случаев приходится расчет горения начинать с определения состава рабочего топлива и подсчета его теплотворности.
Для твердого и жидкого топлива, если известен состав горючей массы:
Cr + Hr + Or + Nr+Sr= 100%,
то при известных данных технического анализа топлива, при котором определяют зольность сухого топлива Ас, %, и влажность рабочего топлива W, %, пересчет производится по формулам:
с„=с,100 -(W’ + Л’) 100
, = гио-Г*/)
100
Для пересчета состава рабочего топлива при одной влажности W p на состав того же топлива при другой его влажности W2 пользуются формулой:
2= I00-S
100-^р
Состав газообразных топлив, определяемый газовым анализом, дается на сухой газ. Рабочий газ всегда имеет некоторое содержание влаги (природный газ от 0,5 до 1,5 %).
Пересчет сухого газа на влажный рабочий газ производится по формуле:
СО°л = СОс2100~Н20 , %, (4)
2 2 100
где Н20 — процентное содержание влаги в газе, которое можно определить по данным весового содержания влаги w, г/нм3 сухого газа, по формуле:
Н20 = -1-00—, %. (5)
2 804 + w
Теплотворность топлива, выражающая собой теплоту горения 1 нм3 или 1кг топлива при условии полного сгорания всех горючих составляющих, может быть определена с помощью калориметров или рассчитана по составу рабочего топлива.
Известно, что тепловой эффект горения водорода зависит от агрегатного состояния его продуктов горения:
2Н2 + 02 = 2Н20 (пар) + 28750 ккал/кг (120,376 МДж/кг) Н2;
2Н2 + 02 = 2Н20 (жидкость) + 34150 ккал/кг (142,986 МДж/кг) Н2.
Разность 34150 - 28750 = 5400 ккал/кг водорода есть скрытая теплота испарения воды, которая в пересчете на 1 кг воды составляет (молекула воды в 9 раз тяжелее молекулы водорода):
5400/9 = 600 ккал/кг (2512,2 кДж/кг) воды.
500
В тепловых расчетах печей пользуются низшей теплотворностью Q р, ккал/
3 з w
кг или ккал/нм (кДж/кг, кДж/нм ); так как уходящие из печи дымовые газы имеют температуру выше 100°С, следовательно, скрытая теплота испарения воды уносится продуктами горения в атмосферу.
Связь низшей теплотворности топлива с высшей определяется выражением:
QH = QB~ 600W, ккал/кг (нм3), (6)
QH = QB ~ 2512,2, кДж/кг (нм3).
где W— количество воды в продуктах горения, полученное при сжигании 1 кг или 1 нм3 топлива, в кг.
Для твердых и жидких топлив количество водяных паров в продуктах горения будет
W= (Ц^/ЮО) + (9Нр/100), кг/кг топлива.
Следовательно,
Qn = QB~6(wP +9нР)> ккал/кг (кДж/кг), (7)
Для расчета теплотворности твердых и жидких топлив пользуются формулой Д. И. Менделеева:
Ql = 81 Ср + 300НР - 26(Ор - Sp), ккал/кг, (кДж/кг), (8)
QJ = 81 Ср + 246НР - 26(Ор - Sp) - 6 И* ккал/кг, (кДж/кг), (9)
где Ср, Нр, Ор, Sp и W9 — составляющие элементы рабочего топлива в %. Теплотворность природного газа можно определить так:
Qh = 85,55СН4 + 152,26С2Н6 + 217,9С3Н3 +
+ 283,38С4Н|0 + 348,9С5Н12, ккал/нм3, (кДж/нм3), (10)
Теплотворность коксового газа определяется по формуле:
0н = ЗОДСО + 25,7Н, + 85,55СН4 +
+ 140,2С2Н4 + 55,2H2S, ккал/нм3, (кДж/нм3), (11)
Количество воздуха, необходимого для горения, определяется по количеству потребного кислорода, вводимого с воздухом.
В расчетах принимают следующий состав воздуха (сухого): 79,0 % по объему азота и 21,0 % по объему кислорода. Следовательно, на 1 м3 кислорода приходится 79/21 = 3,762 м3 азота в воздухе. На 1 м3 кислорода требуется 100/ 21 = 4,762 м3 воздуха.
501
Теоретически необходимое количество воздуха для горения топлива будет:
L0 = 4,76202, нм3/кг (нм3)
где 02 — потребное для горения количество кислорода в нм3.
Исходя из реакций горения углерода, водорода и серы, и учитывая, что кислород, содержащийся в топливе, принимает участие в реакциях горения, получим формулу для определения теоретически необходимого количества сухого воздуха для сжигания твердых и жидких топлив:
L0 = 0,0889СР + 0,265НР - 0,0333(0Р - Sp), нм3/кг, (12)
где Ср, Нр, Ор, и Sp — составляющие топлива в %.
Для природного газа теоретически необходимое количество сухого воздуха будет:
L0 = 0,0476(2СН4 + 3,5С2Н6 + 5С3Н8 + 6,5С4Н10 + 8С5Н,2), hmW, (13)
где СН4, С2Н6, С3Н8, С4Н10, С5Н|2 — составляющие природного газа в %. Для коксового газа теоретически необходимое количество сухого воздуха:
L0 = 0,0476(0,5СО + 0,5Н2 + 2СН4 + ЗСД + 7,5С6Н6 + 1,5H2S - 02), нм3/нм3, (14)
Действительное количество воздуха, необходимое для сжигания топлива, всегда больше, чем теоретически необходимое, так как в практических условиях для получения необходимой полноты сжигания почти всегда требуется избыток воздуха.
