14 Вопрос

Расчет выполняется по стехиометрическим соотношениям химических уравнений реакций горения. Во избежание большого количества дробных цифр расчет ведут на 100 м³ топлива. В этом случае количество отдельных его составных частей в 100 м³ газа будут численно равны процентным соотношениям его состава. Азот и углекислый газ являются негорючими компонентами топлива. Поэтому они без изменения количества переходят в состав продуктов горения. Отношение 79/21 соответствует объемному содержанию азота и кислорода в атмосферном воздухе, выраженному в процентах. Итог, подсчитанный, определяет количество продуктов горения и расход воздуха при теоретическом количестве воздуха, без его избытка (α=1), когда весь кислород участвует в реакциях процесса горения. Практически при сжигании природного газа часто приходится повышать избыток воздуха для понижения температуры горения, которая при сжигании газа в промышленной печи регламентируется технологическими условиями, а при сжигании его в топке сушильной установки или парового котла лимитируется температуростойкостью ее футеровки.

Газ сжигается во вращающейся печи с максимальной температурой обжига t_n = °С. Требуется определить коэффициент избытка воздуха, необходимый для обеспечения требуемой температуры горения °С.

Он определяется из уравнения теплового "баланса процесса горения, имеющего вид:

Q_н^p + Q_b° + Q_т = Q_д^о + Q_b^изб.

Раскрыв члены уравнения, получим:

Q_н^p +V_B°∙α∙C_B'∙t_B +C_т∙t_т=V_д^о∙t_д^т∙C_д' + V_B° (α-1)∙C_B∙t_д^т,

где Q_H^P - низшая теплота сгорания газа

V_B° - теоретический расход воздуха

С_в' - объемная теплоемкость воздуха, поступающего на горение (С_в' = 1,3), кДж/(м³∙°С);

t_B, t_T - температура, соответственно, воздуха и природного газа, поступающего на горение, °С;

С_т' - объемная теплоемкость газового топлива (С_т'= 1,55-1,72), кДж/(м³ °С)

V_д^о - теоретическое количество продуктов горения от сжигания 1 м³ газового топлива

t_д^т - теоретическая температура дымовых газов, °С;

С_в - объемная теплоемкость воздуха в дымовых газах(С_в=1,46),кДж/(м^3оС);

С_д - объемная теплоемкость продуктов горения (дымовых газов), кДж/(м °С).

Она может быть определена как средневзвешенная теплоемкость газовой смеси по формулам термодинамики. Для проектных расчетов объемной теплоемкости продуктов горения можно пользоваться приближенной формулой, кДж/(м³ °С):

С_д'= 1,355 +0,00007555∙t_д;

t_д^т = t_д^п/η_к;

t_д^т - требуемая практическая температура горения (t_д^т =1280), °С;

η_к - калориметрический коэффициент процесса горения (коэффициент прямой отдачи). Для вращающихся печей η_к = 0,68-0,75, принимаем η_к = 0,75. Тогда t_д^т =

Принимая t_д = t_д^т, определим: С_д'=

Из уравнения теплового баланса процесса горения 1 м³ газа определим:

α=( Q_н^p+ C_т∙t_т + V_B°∙C_B∙t_д^т- V_д^о∙t_д^т∙C_д')/V_B°∙( C_B∙t_д^т-∙C_B'∙t_B)

При а = продолжаем расчет горения топлива. Итог, получаемый суммированием результатов - действительный расход воздуха:

100 V_в = 100∙V_B°∙α Объемы компонентов продуктов горения (дымовых газов) (графы 6-9) выражаем в процентах к их общему объему (графа 10) и получаем объемный состав дымовых газов. Если выполнять расчет для газа, сжигаемого не в печи, а в топочном устройстве с последующим использованием дымовых газов в качестве теплоносителя в сушилке, то в этом случае расчет необходимо продолжить для определения влагосодержания продуктов горения d_д и их энтальпии I_д. Для этого сначала необходимо определить массу отдельных составных частей продуктов горения перемножением значений итога на значения плотностей (р) компонентов газа (прил. 5). Определяем влагосодержание дымовых газов:

d_д = Gh₂o / L_с.д,

где Gh₂o - масса водяных паров в дымовых газах при сжигании 1 м³ топлива

L_с.д - масса сухих дымовых газов от сжигания 1 м³ топлива;

L_с.д =L_д - Gh₂o;

Энтальпия продуктов горения, отнесенная к 1 кг сухих дымовых газов, определяется по формуле:

I_д=(Q_н^р+ V_B°∙α∙C_B'∙t_B+ C_т∙t_т)/ L_с.д