
- •Основные виды топлив
- •1.Характеристики твёрдого топлива
- •2. Характеристики жидкого топлива
- •3. Характеристики газообразного топлива
- •4. Физические параметры и расчёт горения топлива
- •4.1.Теплота сгорания топлива
- •4.2. Расход воздуха на горение
- •4.3. Расчёт горения природного газа
- •Расчёт горения природного газа
- •Материальный баланс процесса горения
- •4.4. Расчёт горения мазута
- •Материальный баланс процесса горения мазута
- •4.5. Расчёт горения угольной пыли
- •5. Устройство вращающейся печи для обжига керамзитового гравия
- •6. Сырье для производства керамзитового гравия
- •7. Методика составления теплового баланса вращающейся печи
- •8. Пример расчета теплового баланса вращающейся печи
- •Исходные данные
- •Расчет дополнительных данных
- •Приход тепла
- •Расход тепла
- •6. Устройство печи кипящего слоя для производства керамзитового песка
- •6. Пример теплотехнического расчета печи кипящего слоя
- •Библиографический список
4.3. Расчёт горения природного газа
Задание. Определить теплотворность, объём воздуха и количество образующихся продуктов горения при сжигании природного газа во вращающейся печи для обжига керамзитового гравия. Состав газа, %:
СН4 – 86; С2Н6 – 3,8; С3Н8 – 0,3; С4Н10 – 0,3; С5Н12 – 0,5; Н2S – 0,8;
СО2 – 1; N2 – 7,3.
Из приведённых выше реакций горения выбираем те, которые относятся к газам, входящим в состав исходного продукта.
СН4 + 2 О2 = СО2 + 2 Н2О; С2Н6 + 3,5 О2 = 2 СО2 + 3 Н2О;
С3Н8 + 5 О2 = 3 СО2 + 4 Н2О; С4Н10 + 6,5 О2 = 4 СО2 + 5 Н2О;
С5Н12 + 8 О2 = 5 СО2 + 6 Н2О; Н2S + 1,5 О2 = Н2О + SО2.
СО2 и N2 – переходят в продукты горения.
Теплоту сгорания топлива (теплотворность) определяем по формуле (2)
Qн = 358,2 СН4 +637,5 С2Н6 +912,5 С3Н8 +1186,5 С4Н10 +1460,8С5Н12 =
= 358,2 86 +637,53,8 + 912,5 0,3 +1186,5 0,3 +1460,8 0,5 =
= 35 474,28 кДж/нм3.
Расчёт горения газа с различными значениями коэффициентов избытка воздуха представлен в таблице 2. Коэффициент = 1 используется для расчёта теоретически необходимого расхода воздуха при сжигании 1 нм3 газа. 1 - коэффициент избытка воздуха в корне факела равный 1,05…1,1. 2 – коэффициент избытка воздуха на загрузочном конце печи, который принимают в пределах 1,8…2,4.
Проверку правильности расчёта горения топлива следует производить, составляя материальный баланс процесса горения на 100 нм3 газа при заданном значении 2 (значения 2 принимаем из таблицы 2). Пример расчёта материального баланса в массовых единицах представлен в таблице 3. Перевод нм3 каждого газа в кг производится путём умножения на их плотности кг/нм3. Значения плотностей отдельных газов даны в таблице 1.
Таблица 1
Плотности отдельных газов
-
Газы
Химическая формула
Плотность газов,
кг/нм3
Водород (молекулярный)
Кислород
Азот
Оксид углерода
Сероводород
Диоксид серы
Диоксид углерода
Углеводороды:
Метан
Этилен
Этан
Пропан
Бутан
Пентан
Гексан
Н2
О2
N2
СО
Н2S
SО2
СО2
СН4
С2Н4
С2Н6
С3Н8
С4Н10
С5Н12
С6Н14
0,0898
1,429
1,251
1,250
1,539
2,926
1,977
0,717
1,261
1,356
2,020
2,040
3,218
3,840
Таблица 2
Расчёт горения природного газа
Состав 1 м3 газа, % |
Реакции горения |
Требуется для горения, м3 |
Образуется при горении, м3 |
||||||||
О2 |
N2 |
воздуха |
СО2 |
Н2О |
SО2 |
N2 |
О2 |
сухих газов |
всех газов |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 |
9 |
10 |
11 |
СН4 = 86 |
СН4 + 2 О2 = СО2 + 2 Н2О |
20,86 = 1,72 |
для 1,9395 3,76= 7,2925
для 1 7,2925 1,1= 8,022
для 2 7,2925 1,8= 13,2724
|
для 1,9395 + 7,2925 = 9,232
для 1 2,1335+ 8,022=10,1591
для 2 3,5299 + 13,2724 =16,802 |
0,86 |
20,86= 1,72 |
----- |
для 7,2925+ 0,073= 7,3655
для 1 8,022+ 0,073= 8,095
для 2 13,2724+0,073=13,3454 |
-----
для 1 2,1335- 1,9395=0,194
для 2 3,5299- 1,9395=1,5904 |
для 0,992+ 0,008+ 7,3655 = 8,3655 для 1 0,992+ 0,008+ 8,095+ 0,194= 9,289
для 2 0,992+ 0,008+ 13,3454+1,5904= 15,9358 |
для 8,3655+ 1,899= 10,2645
для 1 9,289+ 1,899= 11,188
для 2 15,9358+1,899= 17,8348 |
С2Н6 = 3,8 |
С2Н6 + 3,5 О2 = 2СО2 + 3 Н2О |
3,50,038 = 0,133 |
20,038=0,076 |
30,038= 0,114 |
----- |
||||||
С3Н8 = 0,3 |
С3Н8 + 5 О2 = 3 СО2 + 4 Н2О |
50,003 = 0,015 |
30,003=0,009 |
40,003= 0,012 |
----- |
||||||
С4Н10= 0,3 |
С4Н10 + 6,5О2 = 4СО2+5 Н2О |
6,50,003 = 0,0195
|
40,003=0,012 |
50,003= 0,015 |
----- |
||||||
С5Н12= 0,5 |
С5Н12 + 8О2 = 5СО2 + 6 Н2О |
80,005 = 0,04 |
50,005=0,025 |
60,005=0,03 |
----- |
||||||
СО2 = 1 |
переходит в газы |
----- |
0,01 |
----- |
----- |
||||||
N2 = 7,3 |
переходит в газы |
----- |
----- |
----- |
----- |
||||||
Н2S= 0.8 |
Н2S + 1,5О2 = Н2О + SО2. |
1,50,008 = 0,012 |
----- |
0,008 |
0,008 |
||||||
|
всего при =1 |
1,9395 |
7,2925 |
9,415 |
0,992 |
1,899 |
0,008 |
7,3655 |
----- |
8,3655 |
10,2645 |
всего при 1 = 1,1 |
2,1335 |
8,022 |
10,357 |
0,992 |
1,899 |
0,008 |
8,095 |
0,194 |
9,289 |
11,188 |
|
всего при 2 = 1,82 |
3,5299 |
13,2724 |
16,947 |
0,992 |
1,899 |
0,008 |
13,3454 |
1,5904 |
15,9358 |
17,8348 |
Примечание. При расчёте пунктов 3, 6, 7 и 8 состав газа обязательно принимать в долях единицы.
Таблица 3