Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Это явление диссоциации газов понижает температуру горения топлива.
Теплосодержание продуктов горения с учетом диссоциации будет меньше
'а "а
где г)' = 1 — (qwJQj) — коэффициент, характеризующий потери тепла от Диссоциации; q — потери тепла от диссоциации газов в кДж/нм3.
Расчеты показывают, что при температуре горения, равной 1600 °С, и содержании в продуктах горения С02 = 10 % и Н20 = 10 % диссоциирует примерно 1,5 % С02. Степень диссоциации Н20 при этом в 4 раза меньше. Однако при температурах 2000 °С степень диссоциации С02 составляет 13 %.
Практически можно считать, что до температур 1500 °С калориметрическая (балансовая) и теоретическая температуры равны между собой.
При более высоких температурах теоретическая температура ниже, чем калориметрическая. Здесь необходимо использование i-t диаграмм для продуктов горения соответствующего топлива.
Используя диаграммы и зная i кДж/нм3 можно подсчитать при известных QJ, К, tr tB, и La теоретическую температуру при известном а и калориметрическую температуру горения при этих же значениях а.
Чтобы с помощью i-t диаграммы определить действительную температуру горения, необходимо рассчитать потери теплосодержания дымовых газов во время горения топлива. Эти потери теплосодержания зависят от многих факторов: химического недожога топлива, теплоотдачи от горящего факела на внутреннюю поверхность футеровки печи и на поверхность нагреваемого материала, потерь тепла в окружающую среду стенками печи и др.
Большое влияние на действительную температуру горения топлива оказывает работа топливосжигающих устройств и способ сжигания топлива. Расчетом учесть все эти факторы не представляется возможным, поэтому приближенно потери теплосодержания продуктов горения учитываются коэффициентом г|п, который для вращающихся печей приближенно равен
Лп = 0,7+0,75. (37)
506
При плохой работе пылеугольных и газовых горелок или мазутных форсунок, дающих неполное горение, пирометрический коэффициент горения понижается.
Пример расчета горения природного газа.
1. Принимаем состав сухого газа в %:
сн4 с2н6 с3н8 с4н10 с5н12 со2 n2
1,2 0,7 0,4 0,2 0,2 3,3 94
Принимаем содержание влаги в газе Н20 =1,0 %, коэффициент избытка воздуха а = 1,2, температуру подогрева воздуха tg = 400 °С.
Пересчитываем состав сухого газа на влажный рабочий газ при содержании Н20 = 1,0 %:
СН“ = СЩ '°—НаС- = 94,0 • 0,99 = 93 %.
4 4 100
Другие составляющие газа остаются без изменений при данной точности анализа, которым мы пользуемся (один знак после запятой). Поэтому состав влажного рабочего газа будет:
СН4 С2Н6 С3Н8 С4НШ С5Н12 С02 N2 Н20 Сумма
93,0 1,2 0,7 0,4 0,2 0,2 3,3 1,0 100,0
2. Теплотворность газа находим по формуле (10)
Qh = 85,55-93,0 + 152,26-1,2 + 217,9-0,7 + 283,38-0,4 + 348,9-0,2 =
= 8475-4,187 = 35485 кДж/нм3.
3. Теоретически необходимое количество сухого воздуха по формуле (13)
L0 = 0,004762(2-93,0 + 3,5-1,2 + 5-0,7 + 6,5-0,4 + 8-0,2) = 9,42 нм3/нм3.
Принимаем влагосодержание атмосферного воздуха d = 10 г/кг сухого воздуха и находим теоретически необходимое количество атмосферного воздуха с учетом его влажности:
L = 1,016-9,42 = 9,57 нм3/нм3.
а ’ ’ ’
4. Действительное количество воздуха при коэффициенте расхода а = 1,2 находим по формуле (15) сухого воздуха
L = 1,2-9,42 =11,3 нм3/нм3.
а ’ ’ ’
атмосферного воздуха
507
La = 1,2-9,57= 11,48 нм3/нм3.
5. Количество и состав продуктов горения при а = 1,2. Объем отдельных составляющих по формулам (24)-(27)
у = 0,01(0,2 + 93,0 + 2-1,2 + 3-0,7 + 4-0,4 + 5-0,2) = 1,003 нм3/нм3.
Уно = 0,01 (2-93,0 + 3-1,2 + 4-0,7 + 5-0,4 + 6-0,2 + 1,0 + 0,16-10-11,3) = 2,146 нм3/нм3.
Уш = 0,01-3,3 + 0,79-11,3 = 8,953 нм3/нм3.
V02 = 0,21 (1,2 - 1)-9,42 = 0,396 нм3/нм3.
Общее количество продуктов горения
Г =1,003 + 2,146 + 9,953 + 0,396 = 12,498 = 12,5 нм3/нм3. Процентный состав продуктов горения
С02 = (1,003-100)/12,5 = 8,0; Н20 = (2,146-100)/12,5 = 17,2;
N2 = (8,953* 100)/12,5 = 71,6; 02 = (0,396-100)/12,5 = 3,2.
6. Теоретическая температура горения.
Определяем общее теплосодержание продуктов горения с учетом подогрева воздуха при а = 1,2.
По i-t диаграмме находим при (в = 400 °С теплосодержание атмосферного воздуха t'm3 = 25 ккал/нм3. Тогда
/ = **11 + 11,48'125 = 678 +115 = 793 • 4,187 = 3320 кДж/нм3.
общ 12,75 12,5
По i-t диаграмме находим теоретическую температуру горения при а = 1,2.
t = 1980 °С.
теор
Калориметрическая температура горения по i-t диаграмме при а = 1,2
t = 2030 °С.
К
7. Действительная температура горения при г| = 0,75. Теплосодержание /' =
= ^общЛп’ = 793-0,75 = 594 ккал/нм3. По i-t диаграмме находим действительную температуру горения при а = 1,2 с учетом диссоциации:
t = 1560 °С.
Г
508
Таблица 1
Результаты расчета горения топлив
Вид топлива Теплотворность Q„, ккал/(нм3-кг) (МДж/(нм3-кг)) V Va ^теор Л,°С при Лп = 0,75
Природный газ 8475 (35,485) 9,57 11,48 12,50 1980 1650
Мазут 9490 (39,735) 10,57 12,68 13,32 2055 1630
Угольная пыль 5670 (23,740) 6,27 7,52 7,84 2010 1590
Для сравнения приводим результаты расчета горения природного газа, мазута и угольной пыли при условиях а = 1,2, температура подогрева воздуха 400 °С (табл. 1).
