Материальный баланс горения
Материальный баланс горения – равенство
между массой горючих элементов топлива
и окислителя, участвующих в процессе
горения, и массой образовавшихся
продуктов сгорания. Горение может быть
полным и неполным. При полном горении
образуются
.
При неполном горении образуются
.
Для обеспечения полного сгорания топлива
составляют материальный баланс горения,
из которого определяют массовые расходы
кислорода и продуктов сгорания на 1 кг
горючих элементов.
Теоретический и действительный объемы воздуха для сжигания топлива
В паровых и водогрейных котлах при сжигании топлива в качестве окислителя используется воздух. Зная количество воздуха, необходимое для горения 1 кг (или 1 м3) каждого горючего элемента топлива, можно определить общее теоретическое количество воздуха, необходимого для горения всех горючих элементов топлива.
Для твердого и жидкого топлива теоретический объем воздуха определяется по формуле:
,
где
- содержание углерода, серы, водорода и
кислорода в топливе.
Для природного газа теоретический объем воздуха определяется по формуле:
,
где
- процентное содержание оксида углерода,
водорода и сероводорода, %;
- процентное содержание компонентов
природного газа, %, m-
число атомов углерода; n
– число атомов водорода.
Например:
Определить теоретический объем воздуха для сгорания природного газа из газопровода Джаркак-Ташкент (расчетные характеристики природных газов смотри в табл.1.2.).
Состав топлива:
,
,
,
,
,
,
.
Находим теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания этого газа:
В реальных топочных камерах для
экономичного сжигания топлива воздуха
приходится подавать больше, чем это
теоретически необходимо. Отношение
действительного количества воздуха
,
поданного для горения, к теоретически
необходимому
называется коэффициентом избытка
воздуха:
.
Коэффициент избытка воздуха характеризует совершенство организации процесса горения. Чем ближе коэффициент избытка воздуха к единицы (без снижения экономичности сжигания топлива), тем совершеннее конструкция топочного устройства и экономичнее топочный процесс.
Коэффициент избытка воздуха определяют
экспериментально, а при расчетах
принимают по нормативным данным. В
зависимости от способа сжигания топлива,
его вида и конструкции топки
.
Присосы воздуха по газовому тракту
Газовый тракт котла работает под разряжением и через неплотности в обмуровке происходят присосы воздуха в котельный агрегат (см.рис.1.4.). В результате этого коэффициент избытка воздуха по мере движения продуктов сгорания по газоходам увеличивается:
,
где
-
теоретический объем воздуха, м3;
-
объем воздуха, присасываемый в газоходе,
м3.
Присосы принимаются по нормативным данным.
Табл.1.2.
газопровод |
Состав газа по объему, % |
Низшая теплота сгорания сухого газа
|
Плотность газа при н.у.
|
||||||
|
|
|
|
и более тяже-лые |
|
|
|||
1. Саратов-Москва |
85,4 |
3,8 |
1,9 |
0,9 |
0,3 |
7,8 |
0,8 |
35,80 |
0,837 |
2. Саратов-Нижний Новгород |
91,9 |
2,1 |
1,3 |
0,4 |
0,1 |
3,0 |
1,2 |
36,13 |
0,786 |
3.Саратов-Москва (1-я нитка) |
93,8 |
2,0 |
0,8 |
0,3 |
0,1 |
2,6 |
0,4 |
36,09 |
0,764 |
4.Саратов-Москва (2-я нитка) |
92,8 |
2,8 |
0,9 |
0,4 |
0,1 |
2,5 |
0,5 |
36,55 |
0,772 |
5.Саратов-Москва (3-я нитка) |
91,2 |
3,9 |
1,2 |
0,5 |
0,1 |
2,6 |
0,5 |
35,34 |
0,786 |
6.Серпухов-Санкт-Петербург |
89,7 |
5,2 |
1,7 |
0,5 |
0,1 |
2,7 |
0,1 |
37,43 |
0,799 |
7.Гоголево-Полтава |
85,8 |
0,2 |
0,1 |
0,1 |
0 |
13,7 |
0,1 |
30,98 |
0,789 |
8.Дашава - Киев |
98,9 |
0,3 |
0,1 |
0,1 |
0 |
0,4 |
0,2 |
35,88 |
0,712 |
9.Рудки-Минск-Вильнюс |
95,6 |
0,7 |
0,4 |
0,2 |
0,,2 |
2,8 |
0,1 |
35,50 |
0,740 |
10.Угерско-Львов |
98,5 |
0,2 |
0,1 |
0 |
0 |
1,0 |
0,2 |
35,50 |
0,722 |
11.Брянск-Москва |
92,8 |
3,9 |
1,1 |
0,4 |
0,1 |
1,6 |
0,1 |
37,30 |
0,776 |
12.Шебелинка-Днепропетровск |
92,8 |
3,9 |
1,0 |
0,4 |
0,3 |
1,5 |
0,1 |
37,30 |
0,781 |
13.Шебелинка-Брянск-Москва |
94,1 |
3,1 |
0,6 |
0,2 |
0,8 |
1,,2 |
- |
37,87 |
0,776 |
14.Кумертау-Ишимбай-Магнитогорск |
81,7 |
5,3 |
2,9 |
0,9 |
0,3 |
8,8 |
0,1 |
36,80 |
0,858 |
15.Промысловка-Астрахань |
97,1 |
0,3 |
0,1 |
0 |
0 |
2,4 |
0,1 |
35,04 |
0,733 |
16.Газли-Коган |
95,4 |
2,6 |
0,3 |
0,2 |
0,2 |
1,1 |
0,2 |
36,59 |
0,750 |
17.Джаркак-Ташкент |
95,5 |
2,7 |
0,4 |
0,2 |
0,1 |
1,0 |
0,1 |
36,68 |
0,748 |
18.Газли-Коган-Ташкент |
94,0 |
2,8 |
0,4 |
0,3 |
0,1 |
2,0 |
0,4 |
36,26 |
0,751 |
19.Ставрополь-Невинномыск-Грозный |
98,2 |
0,4 |
0,1 |
0,1 |
0 |
1,0 |
0,2 |
35,63 |
0,728 |
20.Саушино-Лог-Волгоград |
96,1 |
0,7 |
0,1 |
0,1 |
0 |
2,8 |
0,2 |
35,13 |
0,741 |
21.Коробки-Лог-Волгоград |
93,2 |
1,9 |
0,8 |
0,3 |
0,1 |
3,0 |
0,7 |
35,84 |
0,766 |
22.Карадаг-Тбилиси-Ереван |
93,9 |
3,1 |
1,1 |
0,,3 |
0,1 |
1,3 |
0,2 |
37,09 |
0,766 |
23.Бухара -Урал |
94,9 |
3,2 |
0,4 |
0,1 |
0,1 |
0,9 |
0,4 |
36,72 |
0,758 |
24.Урицк-Сторожовка |
91,9 |
2,4 |
1,1 |
0,8 |
0,1 |
3,2 |
0,5 |
36,47 |
0,789 |
25.Линево-Кологривовка-Вольск |
93,2 |
2,6 |
1,2 |
0,7 |
- |
2,0 |
0,3 |
37,01 |
0,782 |
26.Средняя Азия -Центр |
93,8 |
3,6 |
0,7 |
0,2 |
0,4 |
0,7 |
0,6 |
37,55 |
0,776 |
27.Уренгой-Помары-Ужгород |
98,4 |
0,1 |
- |
- |
- |
1,2 |
0,3 |
41,75 |
0,838 |
Расчетные характеристики природных газов
Коэффициент избытка воздуха на входе в топку задается или принимается. Коэффициент избытка воздуха на выходе из КА:
При расчетах применяется средний коэффициент избытка воздуха в газоходе:
,
где
- коэффициент избытка воздуха на входе
в топку;
-
коэффициент избытка воздуха на выходе
из топки.
Рассмотрим схему газоходом котла горизонтальной ориентации (например, ДКВР-10-13) и присосы котла по газовому тракту (см.рис.1.5.). В котле имеются следующие газоходы: топка и камера догорания, пароперегреватель, 1-ый кипятильный (конвективный) пучок (испарительная поверхность), 2-ой кипятильный пучок, ВЭК.
Расчетные значения присоса воздуха в топку и газоходы котла при номинальной нагрузке приведены в табл. 1.3. ( табл. 3-5 уч).
Табл.1.3.
Расчетные значения присоса воздуха в топку и газоходы котла при номинальной нагрузке
Топочные камеры и газоходы |
Присос воздуха |
Топочные камеры пылеугольных котлов с твердым шлакоудалением и металлической обшивкой труб экрана |
0,05 |
То же, при наличии обмуровки и обшивки |
0,07 |
То же, без металлической обшивки |
0,07 |
Топочные камеры слоевых механических и полумеханических топок |
0,1 |
Фестон, ширмовой пароперегреватель,
первый кипятильный пучок котлов
производительностью
|
0,05 |
Второй кипятильный пучок котлов производительностью |
0,1 |
пароперегреватель |
0,03 |
ВЭК котлов производительностью
|
0,02 |
ВЭК котлов производительностью : стальной чугунный с обшивкой чугунный без обшивки |
0,08 0,1 0,2 |
ВЗП трубчатые (на каждую ступень): для котлов с для котлов с |
0,03 0,06 |
Золоуловители циклонные и батарейные |
0,05 |
Газоходы стальные (на каждые 10 м длины) |
0,01 |
Газоходы кирпичные (на каждые 10 м длины) |
0,05 |
(на
каждую ступень)