5. Аналитический расчет горения газообразного топлива

В отличие от твердого и жидкого топлива химический состав газообразного топлива приводится на сухую массу. По составу сухого газа необходимо определить состав газа во влажном (рабочем) состоянии. Для пересчета состава топлива на влажную массу необходимо знать значение влажности сухого газа d^С.Г..

Влага в рабочем составе газообразного топлива находится в виде водяных паров. Содержание влаги зависит от температуры газа. В приложении D.5 приведена таблица влагосодержания сухого воздуха в зависимости от температуры.

Обычно влажный состав рассчитывают так же, как для твердого и жидкого топлива. Однако, если известно влагосодержание сухого газа d^С.Г. (г/м³ сухого газа), выраженное в граммах на один кубический метр сухого газа при нормальных условиях 0°С и давлении 760 мм рт. ст., то процентное содержание водяных паров (в объемных процентах) можно найти по одной из эквивалентных формул:

или (5.1)

. (5.1а)

Затем вычисляют коэффициент пересчета с сухого газа на влажный:

, (5.2)

с помощью которого производят пересчет всех составляющих топлива на влажную массу по формуле:

. (5.3)

После пересчета сумма всех химических элементов топлива, включая Н₂О, должна равняться 100%.

Далее по формуле (3.9) рассчитывают теплоту сгорания топлива .

1. Расчет объема кислорода и воздуха для сжигания 1 м3 газа

Элементарный состав газообразного топлива в соответствии с формулой (3.7) равен:

.

Вывод расчетных формул для газообразного топлива проще, чем для твердого и жидкого, поскольку топливо и окислитель находятся в одном и том же агрегатном состоянии. Запишем соответствующие реакции окисления горючих составляющих топлива:

, т.е. ;

, т.е. ;

;

;

, т.е. .

Из каждого уравнения видно, какое количество кислорода приходится на один моль горючей составляющей, м³/м³. Тогда объем кислорода, необходимый для полного сжигания одного кубического метра газа в нормальных условиях при = 1, можно найти по формуле:

м³/м³. (5.4)

Далее в соответствии с формулой (4.3) находим теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для сгорания одного кубического метра газообразного топлива (при  = 1):

м³/м³, (5.5)

где K = 3,76 (см. формулу(3.10)), и в соответствии с формулой (4.4) – действительное количество сухого воздуха (при  > 1):

м³/м³. (5.6)

Далее в соответствии с формулой (4.5) теоретический расход атмосферного воздуха равен:

м³/м³, (5.7)

а действительный расход – в соответствии с формулой (4.6):

м³/м³ . (5.8).

2. Расчет выхода продуктов сгорания

Продукты полного сгорания газообразного топлива при = 1 состоят из СО₂, SО₂, Н₂О, N₂ .

Объемы отдельных составляющих продуктов сгорания составляют:

, м³/м³; (5.9)

м³/м³; (5.10)

м³/м³; (5.11)

м³/м³. (5.12)

Тогда выход продуктов сгорания при сжигании 1 м³ газообразного топлива при = 1 составит

м³/м³. (5.13)

При сжигании 1 м³ газообразного топлива с > 1 в продуктах сгорания появится избыточный воздух, который повлияет на объем азота и даст избыточный кислород. Поэтому при > 1

м³/м³, (5.14)

м³/м³. (5.15)

Кроме того, изменится объем водяных паров:

. (5.16)

Тогда выход продуктов сгорания при  > 1 равен:

м³/м³, (5.17)

где , .

Расчет состава продуктов сгорания осуществляется так же, как для твердого и жидкого топлива (см. п. 4.3, формулы (4.12) и (4.17)).