1.2. Теплота згорання палива

Нижча і вища теплота згорання, кДж/кг, зв'язані залежністю:

(1.3)

Перерахунок теплоти згорання палив:

(1.4, 1.5, 1.6)

(1.7)

(1.8)

Тут індекси «р», «с», «г» відносяться до робочих, сухих і горючих мас палива

При зміні вогкості від до і зольності від до палива для визначення теплоти згорання використовуються залежності:

(1,9)

(1.10) При одночасній зміні вогкості і зольності:

(1.11)

Для наближених розрахунків, а також для перевірки елементного складу палива (якщо задана Q_н^р) нижчу теплоту згорання, кДж/кг, визначають по формулі Менделєєва:

Q_н^p==339C^p+1030H^p-109(O^p-S^p) -25,lW^p; (1.12) Q_н^г==339C^r + 1030H^r-109(O^r-S^r). (1.13)

Розбіжність одержаної Q_н^г з величиною, одержаною в калориметричній бомбі, не повинна перевищувати 628кДж/кг для палив із зольністю менше 25% , і 837 кДж/кг—для інших палив.

Теплота згорання газоподібного палива приймається за даними калориметричного аналізу. За відсутності таких даних теплота згорання 1 м³ газу за нормальних умов підраховується по формулі

Q = 0,01[Q +Q CO+Q H + (1.14)

де Q , Q_co і т. д.— теплота згорання окремих складових, що входять до складу газоподібного палива, кДж/м³; останні повинні прийматися по [1Норм.Мет. ] або по теплотехнічних довідниках.

При спалюванні суміші двох твердих або рідких палив, заданих масовими частками (q'—масова частка одного з палив в суміші), теплота згорання 1 кг суміші підраховується по формулі

Q = Q + Q (1-g'). (1.15)

Якщо ж суміш задана в частках по тепловиділенню кожного палива (q'—доля одного з палив), то для переходу до масових часток використовується залежність

g' == (1.16)

При спалюванні суміші твердого або рідкого палива з газоподібним розрахунок ведеться на 1 кг твердого або рідкого палива з урахуванням кількості газу х м³, що доводиться на 1 кг твердого або рідкого палива:

Q = Q + xQ . (1.17)

Якщо суміш задана в частках тепловиділення q', то кількість газу, м3^, що доводиться на 1 кг твердого або рідкого палива, може бути знайдено по залежності

x= (1.18)

На основі (1.17) і (1.18) теплоту згорання суміші можна одержати, знаючи початкові дані по основному паливу і :

Q = Q (1.19)

ПРИКЛАДИ

Приклад 1.3. Для вугілля (елементний склад див . приклад 1,1) визначити Q , Q , Q , якщо нижча теплота згорання робочої маси рівна Q = 23 990 кДж/кг.

Рішення.

Q ^p = Q ^p + 25,1(W^Р + 9Н^Р)= 23 990 + 25,1 (12,0 + 99 3,45) = 25 071 кДж/кг;

Q = (Q ^p + 25,1W^Р) 226 H^с = (23 990 ++ 25,1 -12,0)*

-226 3,92 = 27 604-886 = 26718 кДж/кг;

Q = (Q + 25,1W ) 226 Н^Г = (23990++ 25,1-12,0)) -226 4,5 = 30 695 кДж/кг.

Приклад 1.4. На скільки збільшується вища і нижча теплота згорання робочої маси вугільного пилу назаровського вугілля (додаток, табл. П.1, паливо № 15) при переході від замкнутої схеми сушки до розімкненого з остаточною вогкістю пилу WW = 10,0%. Початкова нижча теплота згорання робочої маси палива рівна 13 020 кДж/кг.

Визначаємо нижчу теплоту згорання пилу:

Q =( Q ^p +25,1W )) =

= (13 020 + 25,11 39,0) -25,ll 10,0 = 20403 кДж/кг.

Знаходимо вищу теплоту згорання початкового палива пилу:

= +25,1(9Н^р+W^р)=13020+25,1(9 2,6+39,0)=14586кДж/кг;;

= кДж/кг.

Інший варіант визначення вищої теплоти згорання пилу:

= + 25,1 (9Н ^пл + W ^пл) = 20403 + 25,1 (9 3,84 + 10,0) = = 21520 кДж/кг,

H^пл=H ^{р ==}

Приклад 1.5. Визначити теплоту згорання газоподібного палива, що має наступний склад: CH₄ = 94,0%; C₂H₆ = 2,8%; C₃H₈=0,4%; H₁₀ = 0,3%; C H₁₂=0,l%;N₂ = 2,0%;CO₂ = 0,4%.

Рішення. Визначимо теплоту згорання газу по (1.14):

Q = 0,01 (0 + 0 + 0 + 35818 94,0 + 63248 2,8 + 91251 0,4 + + 118646 0,3 + 146077 0,1) = 36321 кДж/м³ = 36,321 МДж/м³.

Нижча теплота згорання окремих газових складових прийнята по табл. 2.5 [1 Норм.Мет.] з відповідним перерахунком значень в систему одиниць (СІ).

Приклад 1.6. При роботі на понижених навантаженнях в топці котла спалюється 25 т/ч твердого палива з Q = 20934 кДж/кг і 15 10³ м³/ч газу з " = 40 10³ кДж/кг. Визначити умовну теплоту згорання суміші палив.

Рішення. При спалюванні твердого або рідкого палива в суміші з газоподібним розрахунок ведеться по умовній теплоті згорання, віднесеній до 1 кг твердого або рідкого палива: Q =Q + , де x- кількість газу, м , твердого або рідкого палива, що доводиться на 1 кг

Тоді = 20934 + 0,66 40 10³ = 44934кДж/кг.

ЗАДАЧІ

Задача 1.5. Перевірити правильність визначення елементного складу палива, якщо відомі дані лабораторних досліджень: С^{с =} 62,17%; Н^с = 4,10%; O^c=5,17%; N^c=l,29%; S^с=3,27%, а також А_р= 22,10%; W_p = 7,90%; Q = 22 776 кДж/кг.

Задача 1.6. При відкритому способі видобутку екибастузського вугілля відбулося збільшення його зольності з 38,1 до 48,0% в робочій масі і вологи з 7,0 до 11,0%. Визначити, наскільки зміниться нижча теплота згорання вугілля, якщо її початкове значення складало Q = 16747 кДж/кг.

Задача 1.7. Визначити теплоту згорання суміші твердого палива з нижчою теплотою згорання Q_н1^р= 13 020 кДж/кг і мазуту з Q_н2^р = 38 800 кДж/кг при тепловій частці твердого палива в суміші q' = 0,30.

Задача 1.8. На ТЕЦ спалюється доменний газ і мазут. Частка тепловиділення доменного газу q" = 0,6. Визначити кількість газу на 1 кг мазуту і теплоту згорання суміші на 1 кг мазуту. Мазут має Q = 38 870кДж/кг, а доменний газ Q = 3710 кДж/м3.

РОЗРАХУНКИ ПРОДУКТІВ ЗГОРАННЯ ПАЛИВА

ТЕОРЕТИЧНА ВИТРАТА ПОВІТРЯ

Для твердих і рідких палив: об'ємна витрата повітря, м3/кг^,

V0 = 0,0889 (С^р+ 0,375S ^Р) + 0,265НР-0,0333 O^р; (2.1а) масова витрата повітря, кг/кг,

L° = 0,115(C^p + 0,375S^p)+ 0,342H^p-0,0431O^p. (2.16)

При спалюванні природного газу об'ємний витрата,м3/м3

V⁰ =0,0476 (2.2)

Значення об'єму повітря, м3, розраховуються за нормальних умов, тобто при 0° З і 760 мм рт. ст.

Для суміші двох однорідних палив (твердих, рідких або газоподібних) об'єми повітря визначаються по формулі

V°=g'V°'+(1-g') V0", (2.3а)

де g'— масова частка першого палива в суміші.

Для суміші твердого або рідкого палива з газоподібним

V° = V°' + xV0", (2.36)

де х—количество газу на 1 кг твердого або рідкого палива.

ПРИКЛАДИ

Приклад 2.1. Визначити об'ємну і масову витрату повітря для палива, приведеного в прикладі 1.1.

Рішення. Визначаємо теоретичну кількість сухого повітря, необхідного для повного спалювання палива (( =1,0). По (2.Ia) і (2.16) знаходимо

V⁰ = 0,0889(64,34 + 0,375 0,38) + 0,265 3,450,03333 6,9 = 6,42 м3/кг; L ° = 0,115(64,34 + 0,3755 0,38) + 0,3422 3,45-0,04311 6,9 = 8,30 кг/кг.

Приклад 2.2. Визначити об'ємну витрату повітря для спалювання природного газу Бухарського родовища (додаток, табл. П2, паливо № 7).

Рішення. На підставі елементного складу палива (табл.П2) по(2.2)

V =0,0476[(1++ )94,9+(2++ )3,2+(3++ )0,4+(4++ )0,1+(5++ )) 0,1]==9,73 мм /мм .

Приклад 2.3. Визначити теоретично необхідну кількість повітря при спалюванні суміші твердого і газоподібного палива (вугілля коваля мазкі CC і бухарського природного газу), елементний склад яких приведений в прикладах 2.1і 2.2. Частка природного газу в загальному тепловиділенні q" = 0,4,їх нижчі теплоти згорання відповідно рівні = 27420 кДж/кг і Qнр" = 36 720 кДж/м3.

Рішення. Для суміші твердого (або рідкого) і газоподібного палива теоретично необхідна для горіння об'ємна кількість повітря визначається співвідношенням (2.36), а кількість газу, що доводиться на 1 кг твердого палива, знаходиться по (1.18). Частка твердого палива в тепловиділенні суміші палив

q'= 1 —q"=1—0,4 = 0,6;

х == =0,498;

V° = 6,417 + 0,498-9,73 = 11,26 м3/кг.

ЗАДАЧІ

Задача 2.1. Визначити, наскільки зміниться теоретично необхідний об'єм повітря при переході на спалювання сушонки (W = 10%). Початкове паливо — назаровське буре вугілля (додаток, табл. Ш, паливо № 15).

Задача 2.2. Визначити, наскільки зміниться теоретично необхідний об'єм повітря, якщо зольність вугілля марки АШ (додаток, табл. П1, паливо № 5) збільшиться до 35,0%.

Задача 2.3. Визначити, як зміниться теоретично необхідний об'єм повітря, якщо для умов прикладу 2.3 частка природного газу в загальному тепловиділенні збільшиться до q" = 0,6.