Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Е. Паливо. Матеріальний і тепловий баланси процесу горіння

Елементарний склад твердих і рідких палив записується у вигляді суми вмісту в них вуглецю С, водню Н, кисню О, сірки S, азоту N, золи А і вологи W у відсотках на 1 кг палива. Залежно від того, яка маса палива береться в розрахунок, кожному числу привласнюється відповідний надрядковий індекс:

горюча ;

суха ;

робоча .

Елементарний склад палива з однієї маси на іншу перераховують згідно формулам табл. 2.3.

Перерахунок елементарного складу палива з однієї вологості (зольності) на іншу ведеться за формулами, %:

Таблиця 2.3

Коефіцієнти перерахунку мас палива

За відсутності табличних даних теплоту згоряння палив необхідно визначати в калориметричних бомбах. Для орієнтовних розрахунків нижча теплота згоряння твердих або рідких палив може бути розрахована по формулі Менделєєва, ккал/кг:

або кДж/кг:

Вища і нижча теплоти згоряння робочої маси зв'язані виразом:

Для порівняння теплової цінності різних видів палива використовують умовне паливо, яке має теплоту згоряння, рівну 29300 кДж/кг. Витрату натурального палива на умовне перераховують за формулою В_у = В×Е,

де B_у і В - витрата відповідно умовного і натурального палива, кг/с;

Е - тепловий еквівалент палива. .

Мінімальна (теоретична) кількість повітря, необхідна для повного спалювання 1 кг твердого або рідкого палива при α= 1, м³/кг:

Дійсна кількість повітря визначається добутком коефіцієнта надлишку повітря і теоретичної кількості повітря, м³/кг: .

Об'єм продуктів згоряння, що утворилися при спалюванні 1 кг палива в теоретично необхідній кількості повітря

де об'єми продуктів згоряння кожного компоненту відповідно будуть:

Об'єм продуктів згоряння при спалюванні 1 кг палива і дійсній кількості повітря, м³/кг:

Ентальпія продуктів згоряння I_Г (кДж/кг), (кДж/м³) при α=1 визначається як сума добутків об'єму елементарних продуктів згоряння, їх питомої теплоємності С, температури θ, ентальпії надмірного повітря і золи I_З:

де - теоретичні об'єми продуктів згоряння палива і повітря, м³/кг, м³/м³; α_ун – частка золи, що виноситься газами; С_З – питома теплоємність золи, кДж/(кг·К).

Елементарний склад газоподібних палив звичайно приводиться як процентний вміст окремих газів: оксиду вуглецю СО, водню Н₂, метану СН₄, етану С₂Н₆, кисню О₂, азоту N₂ та інших.

Теплота згоряння газоподібних палив підраховується як сума добутків теплоти згоряння окремих компонентів і їх вмісту в 1 м³ газоподібного палива, МДж/м³:

Мінімальний (теоретичний) об'єм повітря, необхідний для спалювання 1 м³ газоподіб-ного палива, м³/м³:

Теоретичний об'єм азоту: .

Об'єм трьохатомних газів: .

Об'єм сухих газів:

Теоретичний об'єм водяної пари:

де d_Г – вологовміст газоподібного палива, віднесений до 1м³ сухого газу, г/м³.

Дійсний об'єм продуктів згоряння при α >1, м³/м³:

(При спалювання сланців об'єми продуктів згоряння обчислюються з поправкою на розкладання карбонатів К).

Розрахунковий зміст золи з урахуванням карбонатів, що розклалися, %:

Об'єм вуглекислоти, м³/кг;

Об'єм газів, м³/кг:

При спалюванні суміші палив об'єми і ентальпії продуктів згоряння пропонується розраховувати для кожного палива окремо на 1 кг твердого або рідкого і на 1 м³ газоподібного палива.

По отриманих для кожного палива значеннях V^o, V_RO₂, V_N₂ визначаються об'єми повітря і продуктів згоряння суміші, м³/кг. Для суміші двох однорідних палив (твердих, рідких або газоподібних):

де g' – масова частка першого палива в суміші.

По аналогічних формулах визначають суміші. Розрахунок ведеться на 1 кг твердого або рідкого палива. Для суміші твердого або рідкого палива з газоподібним паливом заздалегідь визначається кількість газу Х, що приходиться на 1 кг палива.

Об'єм повітря, м³/кг:

Аналогічно розраховують об'єми вуглекислоти, азоту, водяної пари.

Питома теплоємність продуктів згоряння (середня), кДж/(м³·К):

Теоретична температура горіння:

Коефіцієнт надлишку повітря за даними газового аналізу продуктів згоряння визначають по наступних формулах:

- при повному згорянні палива, коли в продуктах згоряння відсутні продукти неповного горіння

- при вмісті в продуктах згоряння горючих компонентів спочатку визначають надмірний вміст кисню, %:

а потім по формулі – коефіцієнт надлишку повітря.

Приклад 13. Визначте кількість повітря, теоретично необхідну для спалювання 1 кг палива наступного складу, %: C^P=37,2; H^P=2,6; S^P=0,6; N^P=0,4; O^P=12; W^P=40; A^P=7,2, а також об'єм продуктів згоряння при коефіцієнті надлишку повітря α=1,2.

Рішення. Визначаємо теоретично необхідну кількість повітря:

Визначаємо об'єм продуктів згоряння, м³/кг:

Приклад 14. Визначте нижчу і вищу теплоти згоряння робочої маси вугілля марки Д, якщо склад його горючої маси, %: C^Г=78,5; H^Г=5,6; =0,4; N^Г=2,5; O^Г=13. Зольність сухої маси A^С=15,0 % і вологість W^P=12,0 %.

Рішення. Користуючись коефіцієнтами перерахунку з табл. 2.3, визначаємо золь-ність робочої маси палива А^рі склад робочої маси, %:

Нижча теплота згоряння робочої маси палива:

Вища теплота згоряння:

Ж.Вторинніенергоресурси

Використання теплоти відхідних газів для отримання гарячої води і пари

Відхідні котельні гази використовують у водяних утилізаторах (економайзерах) і в котлах-утилізаторах для отримання гарячої води і пари.

Витрата відхідних газів з котельні, м³/с:

де n- кількість котлоагрегатів; B_P- розрахункова витрата палива, кг/с; і - теоретично необхідний об'єм відповідно газів і повітря, м³/кг (м³/м³); α_У – коефіцієнт надлишку повітря за утилізатором; θ – температура газів на вході в утилізатор, ^oC.

Кількість теплоти, що віддається відхідними котельними газами утилізатору, кДж/с:

де - середня витрата відхідних газів при їх охолоджуванні в утилізаторі від θ до θ',м³/с; - середня об'ємна теплоємність газів, кДж/(м³·К);

θ' - температура газів на виході з утилізатора, ^oC.

Використання теплоти пічних відхідних газів для отримання пари

Кількість виробленої теплоти у вигляді пари в утилізаторі за рахунок теплоти відхідних газів, кДж/с:

де І_г, І_г^¢- ентальпія газів на виході відповідно з печі і з утилізатора, кДж/кг (кДж/м³); β - коефіцієнт, що враховує невідповідність режиму і кількості годин роботи утилізатора і агрегату - джерела вторинних енергоресурсів; - коефіцієнт втрат теплоти утилізатора в навколишнє середовище.

Економія умовного палива за рахунок вторинних ресурсів, кг/с:

де - ККД котельні, що заміщається.

Приклад 15. Визначити економію умовного палива при використанні виробленої теплоти у вигляді пари в котлі-утилізаторі за рахунок теплоти відхідних газів двох печей, якщо температура газів на виході з печей θ = 700^оС, на виході з котла-утилізатора θ' = 200^оС, коефіцієнт надлишку повітря за котлом-утилізатором α_У=1,35. Розрахункова витрата палива двох печей B_P=0,036 м³/с, коефіцієнт, що враховує невідповідність режиму і числа годин роботи котла-утилізатора і печей β=1,0; коефіцієнт втрат теплоти котла-утилізатора в навколишнє середовище V =0,12 і ККД котельні, що заміщається, =0,86. Печі працюють на природному газі Шебелінського родовища складу, %: СН₄ = 94,1; С₂Н₆= 3,1; С₃Н₈ = 0,6; С₄Н₁₀ = =0,2; С₅Н₁₂ = 0,8; N₂ = 1,2.