Приближенные значения пирометрического коэффициента процесса горения

Тип печи	Вид топлива	ηп
Камерные периодические	Газообразное Твердое	0,730,78 0,660,70
Туннельные	Газ, мазут	0,780,83
Шахтные	Газообразное Твердое	0,670,73 0,520,62
Вращающиеся	Газообразное Пылевидное Мазут	0,700,75

На практике для быстрого приближенного расчета процесса полного горения топлива могут быть использованы зависимости для определения расхода воздуха, продуктов горения и температуры горения топлива, приведенные в [1], прил., табл. 9.

1.3.5. Определение минимальной температуры подогрева воздуха. Подогрев воздуха производится в случае применения для тепловой обработки топлива с низкой теплотой сгорания, которая не позволяет достичь требуемой температуры тепловой обработки. Подогрев воздуха отработанными дымовыми газами решает также вопросы повышения теплового кпд тепловой установки и экономии топлива.

Необходимость подогрева воздуха устанавливается следующим образом. По заданной температуре тепловой обработки материала или изделий, t_проц, находят действительную (пирометрическую) температуру, которую должны иметь продукты горения:

С (1.134)

где t_проц  температура теплотехнологического процесса, С; Δt_н  температурный напор, С.

Температурный напор обеспечивает заданный температурный режим и зависит от скорости нагрева и абсолютного значения t_проц.

По найденой величине действительной температуры рассчитывают калориметрическую температуру, которую должно обеспечивать применяемое топливо:

, С, (1.135)

где η_п  пирометрический коэффициент.

Пирометрический коэффициент может быть принят как по данным табл. 1.15, так и табл. 1.17.

Из указанных в табл. 1.15, 1.17 пределов η_п большее значение принимается в случае обеспечения интенсивного тепловыделения, меньшее  для увеличения скорости нагрева материала.

Таблица 1.17

Рекомендуемые значения Δtн в зависимости от tпроц и ηп в зависимости от tд

Температура процесса, С	Δtн, С	Действительная температура горения топлива, С	ηп
7001100 11001400 14001600 более 1600	100200 50100 3050 1030	менее 1100 1100  1400 1400  1500 1500  1700	0,650,70 0,700,73 0,730,75 0,750,78

Если будет меньше или равным калориметрической температуре, t_кал, топлива, то подогрев воздуха не требуется. Если будет больше t_кал, то воздух следует подогревать для обеспечения заданного технологического режима.

Далее находят энтальпию продуктов полного горения при :

, кДж/кг (кДж/м³), (1.136)

где  средняя объемная изобарная теплоемкость продуктов горения при .

Необходимая энтальпия воздуха, с которой он должен подаваться на горение определяется по разности

, кДж/кг (кДж/м³); (1.137)

или

, кДж/кг (кДж/м³), (1.138)

где Н_общ  энтальпия топлива, определяемая по формулам (1.96), (1.97).

Ориентировочная температура подогрева воздуха составит

, С, (1.139)

где  средняя объемная изобарная теплоемкость, кДж/(м³ · К), воздуха при 0С.

Для уточнения минимальной температуры подогрева воздуха пользуются методом интерполяции, использованном выше при расчете температур горения топлива. Выбирают два значения температуры t₁ и t₂, удовлетворяющие условиям t₂  t₁ = 100, t₁ < < t₂.

Находят затем энтальпии воздуха и при t₁ и t₂.

, кДж/кг (кДж/м³), (1.140)

, кДж/кг (кДж/м³). (1.141)

Составляется пропорция

; , (1.142)

по которой находят Δt:

, С. (1.143)

Необходимая минимальная температура подогрева воздуха составит

. (1.144)

1.3.6. Особенности расчета процесса полного горения бинарных топлив. Сжигание топлива в топочных устройствах или камерах сгорания тепловых установок может осуществляться также в виде смеси двух и более видов топлив. Сжигание смешанных топлив проводится с целью получения необходимой теплоты сгорания, достижения требуемой температуры технологического процесса, интенсификации теплообмена, а также получения топлива с заданными свойствами по зольности, содержанию летучих, светимости факела и т.п. Чаще на практике используется смесь бинарных топлив.

В качестве смешанных топлив теоретически могут быть смеси любых топлив: твердых; газообразных; жидких; твердого и жидкого; твердого (пылевидного) и газообразного; жидкого и газообразного топлив.

Методика расчета процесса горения бинарных топлив будет зависеть от исходных данных.

Если требуется получить топливо с заданной теплотой сгорания, то по ней определяют вначале в смеси доли этих топлив из равенств

для смеси твердых, жидких, твердого и жидкого топлива

, (1.145)

для смеси газообразных топлив

, (1.146)

где а  массовая доля первого топлива в равенстве (1.145) или объемная доля его в равенстве (1.146); (1а)  массовая (1.145) или объемная (1.146) доля второго топлива.

Зная доли топлив и заданное количество одного из них, можем определить количество второго топлива по зависимости

; , (1.147)

где В₁ и В₂  масса соответственно первого и второго топлива в бинарной смеси топлив; V₁ и V₂  объемы соответственно первого и второго топлива в бинарной смеси газообразных топлив.

Дальше производят расчет параметров (характеристик) процесса горения: расхода воздуха (L_), объемов образующихся продуктов горения (V_i,; V_), состава продуктов горения, температуры горения (t_кал, t_теор, t_д). Расчет их может производиться двумя способами.

Первый заключается в определении среднего состава указанных четырех видов бинарного топлива по найденному их долевому составу по формулам для смесей твердых, жидких, жидкого и твердого топлив:

; и т.д., (1.148)

для смеси газообразных топлив

;

и т.д., (1.149)

где и т.д.  содержание соответствующих элементов в первом и втором твердом или жидком топливе, %; , СО¹, СО²  содержание соответствующих газов в первом и втором топливе, % об.

По найденным средним составам топлива производятся дальнейшие расчеты процесса горения по вышеприведенной методике для одинарного топлива.

Второй способ состоит в том, что отдельно ведутся расчеты горения первого и второго топлива, а затем определяются параметры процесса горения смешанного топлива по формуле

, (1.150)

где П₁, П₂, П_см  параметры процесса горения (L_,V_i,, V_ и т.д.) первого, второго топлив и их смеси.

Для расчета бинарных смесей газообразного и жидкого или газообразного и твердого топлив следует знать расход жидкого или твердого топлива, g кг/м³. Для определения характеристик полученного смешанного топлива и процесса горения пользуются формулами

, кДж/м³, (1.151)

, (1.152)

где ,  теплоты сгорания топлив соответственно смешанного (кДж/м³), газообразного (кДж/м³) и жидкого (кДж/кг); П_г, П_ж, П_см  один из параметров процесса горения (L_,V_i,, V_ , t_кал и т.д.) соответственно смешанного газообразного, жидкого или твердого топлив в соответствующих единицах измерения.

Для нахождения параметров процесса горения по формуле (1.181) предварительно должны быть рассчитаны отдельно процессы горения газообразного и жидкого или твердого топлив.

Если будут заданы другие характеристики бинарного топлива, то расчет процесса горения их ведется с использованием комбинаций различных формул, рекомендованных выше для расчета характеристик топлива и его процесса горения. Иногда при получении бинарного топлива ставят цель получить его с определенной температурой горения (t_кал). Решение этой задачи заключается в определении массовых или объемных долей двух топлив, входящих в смесь по заданной температуре t_кал. Для этого на основе уравнения теплового баланса процесса горения составляется следующая зависимость:

, кДж/м³. (1.153)

Естественно, что для определения энтальпии продуктов горения бинарного топлива, в данном случае смеси жидких, твердых, жидкого и твердого, газообразных топлив, следует произвести расчеты их процессов горения.

После подстановки всех значений в формулу (1.153) и нахождения по ht-диаграмме (рис. 1.4) определяют t_кал (пунктирная линия) и t_теор (сплошная линия).

Аналогично находят температуры горения и для бинарных смесей гетерогенных топлив. Формула (1.153) при этом принимает вид

, кДж/м³. (1.154)