Практическое занятие №3

Тема занятия: Определение расхода окислителя и выход продуктов сгорания при сжигании газообразного топлива в котле.

Цель занятия: Получение навыков в определении состава смеси различных газообразных топлив по известной теплоте сгорания смеси и характеристикам составляющих смесь топлив.

Задание: По табличному составу заданного топлива и заданным новым значениям

-определить рабочий состав и теплоту сгорания топлива используемого для котла;

-выполнить расчеты материального баланса процесса горения топлива с определением расхода окислителя и выхода продуктов сгорания, м³/м³.

Краткие теоретические сведения

Литература: (1,с.14-30,263,264; 2, с.7-19;5,с.9-11;4,с28-54).

Расчет состава и теплоты сгорания топлива

Газообразное топливо, используемое для расчетов на практическом занятии, представляет собой смесь газа с высокой теплотой сгорания(природного, попутного или газа нефтепереработки)с домашним или коксовым газом. Известны теплота сгорания смеси

( Q^с_н)_см , а также составы и теплоты сгорания каждого из двух исходных топлив, образующих смесь. Обозначив через х объемную долю первого топлива, составляющего смесь, а через (1-х) долю второго топлива, можно определить состав смеси (в объемных процентах):

(СО)_см =х(СО)_/ +(1-х) (СО)_//,

(Н₂)_см =х(Н₂)_/ +(1-х)(Н₂)_//,

(CmHn)_см=х(CmHn)_/ +(1-х)(CmHn)_//,

(СО₂)_см =х(СО₂)_/ +(1-х) (СО₂)_//,

(H₂ S) _см =х(H₂ S) _/ + (1-х) (H₂ S)_//,

(N₂) _см=х(N₂)_/ +(1-х) (N₂)_//

(O₂) _см=х(О₂)_/ +(1-х) (О₂)_//

Пример нахождения С₂Н₆- (С_{2 ,}где m=2) ,(Н₆,где n=6)

С₂Н₆ =2,7

(m+n/4)*CmHn =(2+6:4)*2,7=9,45

При этом должно быть

(СО)_см +(Н₂)_см+ (CmHn)_см +(H₂ S) _см +(N₂) _см+(O₂) _см=100%

Значение х определяется по формуле:

х=(Q^с_н)_см-(Q^с_н)_// :(Q^с_н)_/ -(Q^с_н)_// ,

где ( Q^с_н)_/ и (Q^с_н)_// -теплота сгорания исходных топлив, образующих смесь.

Определение расхода окислителя и выхода продуктов сгорания.

Теоретический расход окислителя (при α=1,0)

-для газообразных топлив, м³ / м³

V^о _ок= 1/ О^ок ₂[ 0,5 СО + 0,5 Н₂ + 1,5 Н₂ S + Σ (m + n /4) С_m Н_n – О₂ ], м³/м³

Здесь О^ок ₂ ,%-содержание кислорода в окислителе.

При использовании в качестве окислителя воздуха О^ок ₂ =21% получаем

-для газообразных топлив, м³ /м³

V^о _в= 0,0476 [ 0,5 СО + 0,5 Н₂ + 1,5 Н₂ S + Σ (m + n /4) С_m Н_n – О₂ ], м³/м³.

Удельный объем трехатомных газов

-для газообразных топлив, м³ /м³

= 0,01 ( СО₂ + СО + Н₂ S + Σ m С_m Н_n ).

Теоретический объем водяных паров:

-для газообразных топлив, м³ / м³

== 0,01 ( Н₂S + Н₂ +Σ n /2 С_m Н_n + 0,124d_.г+0,0161 V^о _ок ).

где d_.г -; влагосодержание газообразного топлива, г/нм³ (обычно d_.г ≈ 10).

Теоретический объем азота в продуктах сгорания:

-для газообразных топлив, м³ / м³

= 100-О^ок ₂ :100 ^.V^о _ок+0,01 ^.N₂

При неполном сгорании топлива в топках котлов, чего на практике стараются избегать, продукты неполного горения представлены, как правило, оксидом углерода СО, содержание которого обычно не превышает 0,5-1,0%(2).Содержание СО в продуктах сгорания определяются в результате их химического анализа. Ввиду малого количества СО ее можно не учитывать при определении объема газов. Тогда теоретический

объем V^о _г ,образующийся при сжигании топлива с а = 1,0, равен, м³ /м³.

V^о _г= + + ,

При сжигании топлива с коэффициентом расхода воздуха а_Т>1 в продуктах сгорания появляется кислород, увеличивается содержание азота и водяных паров.

Объем дымовых газов, м³ /м³, в этом случае может быть определен как

V _г =V^о _г +(а_Т -1)V^о _ок+0,0161(а_Т -1)V^о _ок.

Газоходы котлов находятся обычно под разряжением, поэтому коэффициент расхода воздуха и объем продуктов сгорания увеличиваются по ходу движения газов за счет присосов. Приняв, что в топке котла = т, а в уходящих газах = _{уход.газы.}

Варианты индивидуальных занятий на практическую работу приведены в таблице 1. Окислителем во всех случаях принят воздух.

Таблица 1.