2.2 Склад і об'єм продуктів згорання

При спалюванні твердого і рідкого палива утворюються наступні об'єми продуктів згорання, м3/кг^:

V = 0,01866(C^p + 0,375S^p); (2.4)

V° = 0,79V° + 0,008N^P; (2.5)

V = 0,111Н^р + 0,0124W^р + 0,0161V° + 1,24G_ф, (2.6)

де G_ф — витрата пари на розпилювання 1 кг мазуту, кг/кг;

V =V +V° +V° . (2.7)

При спалюванні сланців об'єм трьохатомних газів за рахунок карбонатної вуглекислоти складе

== (2.8)

де V_ro2—розрахунковий об'єм трьохатомних газів в продуктах згорання по (2.4).

Тоді повний об'єм газів при = 1

(2.9)

де V ° визначається по (2.7).

При спалюванні природного газу об'єм продуктів згорання,м³/м³ :

= 0,79V° + 0,01N₂; (2.10)

= 0,0l + CO₂ + CO + H₂S); (2.11)

= 0,01(( + H₂S + H₂ +0,124d +0,0161 V⁰), (2.12)

де dr — вологовміст газоподібного палива, який залежно від температури газу приймають:

t, 0 10 20

dT, г/м³ 5,0 10,1 19,4

Дійсні об'єми повітря і продуктів згорання, м³/кг^, при коефіцієнті надлишку повітря :

= V⁰; (2.13)

== + 0,0161 (( - I)V⁰; (2.14)

Vr=Vr° + l,0161(( -l)V⁰. (2.15)

Маса продуктів згорання, кг/кг, при спалюванні твердого і рідкого палива

G == 1,306 V⁰. (2.16)

Густина і маса продуктів згорання при спалюванні газоподібного палива, кг/м3^:

р = 0,01 [1,96 CO₂ + 1,52H₂S+ 1,25N₂ + 1,43 O₂ ++ 1,25СО + 0,0899Н₂ + (0,536m + 0,045n) С Н ]; (2.17)

G_Г=ρ + d 10 +1.3066 V⁰, (2.18)

Об'ємні частки трьохатомних газів і безрозмірна концентрація золи в продуктах згорання:

r =V /V ; (2.19)

r =V_н2о/V ; (2.20)

= А _ун/(G_г*100), (2.21)

де _{ун —} доля золи, що відноситься продуктами згорання, визначається по табл. П7.

Об'єм продуктів згорання при рециркуляциії газів, м³/кг,

=V_г + rV_г.от6, (2.22)

де V_Г.отб — об'єм продуктів згорання в перетині за місцем відбору; r—доля відібраних газів на рециркуляцію.

Надлишки повітря в газовому тракті при відомому значенні надлишку на виході з топки _т складають: у об'ємі топки в зоні пальників == - ₁.;

у газоході за топкою _і = _т++ _і, де _Т, і— присоси повітря в топці і в поверхнях за топкою.

Відносний надлишок гарячого повітря в пальнику при спалюванні твердого палива складає

_rop= _rop - _пл,

де _пл — присоси повітря в пилоприготовчій установці.

.

ПРИКЛАДИ

Приклад 2.4 Визначити об’єми продуктів згоряння для кузнецького вугілля марки СС, по прикладу 1.1

Рішення . Визначаємо складові продуктів згоряння по (2.4)-(2.6)

Приклад 2.4. Визначити об'єми продуктів згорання для вугілля коваля марки CC, приведеного пример1.1.

Рішення. Визначаємо складові продуктів згорання по (2.4)-(2.6):

V = 0,01866 (64,34 + 0,375 0,38) = 1,20 мм /кг;

V н2о = 0,111 3,45 + 0,0124 12,0 +0,0161 6,417 = 0,64 м³/кг;

V = 0,79 6,417 + 0,008 1,53 = 5,08 м³/кг.

Сумарний об'єм продуктів згорання по (2.7) V ° = 1,20 + 0,64 + 5,08 = 6,92 м³/кг.

Приклад 2.5. Як зміниться об'єм і об'ємні частки трьохатомних продуктів згорання і водяної пари при спалюванні підмосковного бурого вугілля (додаток, табл. П1, паливо № 10) при надлишку повітря =1,20, якщо його вологість збільшилася до 40,0%?

Рішення. Елементний склад підмосковного бурого вугілля наступний:

W = 32,0%; A = 28,6%; S = 2,7%; C =26,0%; Н_р = 2,1%; N_p = 0,4%; О _р = 8,2%.

Коефіцієнт перерахунку на нову робочу вологість

K==

Відповідно до цього =28,66 0,882 =25,24%;SS =2,7 0,882= 2,38%;

C = 26,00 0,882 = 22,94%;H = 2,1 0,882=1,85%;N = 0,4 0,882 = 0,35%;

O = 8,2 0,882 = 7,24%.

Перевірка одержаного елементного складу:

25,24 + 2,38 + 22,94+1,85 + 0,35 + 7,24 + 40,0=100,0%.

Об'єми повітря і продуктів згорання для початкового палива:

V° = 2,68 м^3/кг; V = 0,50м³/кг; V = 2,12 м³/кг;

= 0,69м³/кг; V = 3,31 м³/кг.

При надлишку повітря = 1,2 об'єм газів відповідно до (2.15)

Vг = 3,31 + 1,0161 (1,20 - 1,0) 2,68 = 3,85 м3/кг.

Об'єм водяної пари по (2.14)

V = 0,69+ 0,0161 (1,20-1,0) 2,68 = 0,70 м3/кг. Частки трьохатомних газів відповідно до (2.19) і (2.20):

r = 0,50/3,85 = 0,130; r = 0,70/3,85 = 0,182.

Визначаємо об'єми повітря і продуктів згорання для вугілля з вологістю

W = 40,0%.

Теоретичну кількість сухого повітря знаходимо по (2.1):

V = 0,0889 (22,94 + 0,375 2,38) + 0,265 1,85 - 0,0333 7,24 = 2,37 м³/кг.

Теоретичні об'єми продуктів згорання для нового складу палива по (2.4) —(2.7):

V = 0,01866 (22,94 + 0,375 2,38) = 0,44 м3/кг;

V _2о = 0,111 1,85 + 0,0124 40,0 + 0,0161 2,37 = 0,74 м3/кг;

V = 0,79 2,37 + 0,008 0,35 = 1,88 м3/кг;

V° = 0,44 + 0,74 + 1,88 = 3,06 м. ³/кг

При надлишку повітря = 1,2 знаходимо об'єми газів по (2.15):

V_Г = 3,06+ 1,0161 (1,2-1,0) 2,37 = 3,54 м³/кг

і водяної пари по (2.14):

V_Нг0 = 0,74 + 0,0161 (1,2 -1,0) 2,37 = 0,75 м³/кг.

Визначаємо частки трьохатомних газів і водяної пари:

r_RO2 = 0,44/3,54 = 0,124; r_Н2О = 0,75/3,54 = 0,212.

Таким чином, за рахунок зниження теплоти згорання повний об'єм газів при зростанні вогкості палива дещо знизився, об'єм і частка трьохатомних газів скоротилися, а водяної пари збільшилися.

Приклад 2.6. Визначити коефіцієнт надлишку повітря в продуктах згорання при спалюванні екибастузського вугілля (додаток, табл. П1, паливо № 9), якщо відомо, що вміст кисню в газоході рівний 3,5%; вміст трьохатомних газів 14,17%.

Рішення. Надлишок повітря в газоході при відомій концентрації кисню визначається по формулі

= 21/(21-О₂),

де O₂—вміст кисню в продуктах згорання, %.

При відомому вмісті RO₂ в газовому потоці значення, знаходять по формулі

R /RO₂,

де RO₂^макс—максимальний вміст трьохатомних газів в продуктах згорання палива при = 1,0.

1. Визначаємо надлишок повітря по кисню:

= 21/(21 -3,5)= 1,20.

2. Визначаємо надлишок повітря по RO₂. Відповідно до табл. ПЗ додатки для екибастузського вугілля (№ 9) максимальний зміст V =0,84 м³/кг, теоретичний об'єм газів V == 4.94 м³/кг. В процентному відношенні

R0₂^макс = ( /V ) 100 = (0,84/4,94)) 100= 17,00%,

тоді = 17,0/14,17=1,20.

Приклад 2.7. Для вугілля марки CC (приклад 2.4) визначити густину продуктів згорання при температурі _г=850° С і надлишку повітря =1,2, а також концентрацію частинок золи ._зл при частці віднесення _ун = 0,95.

Рішення. Сумарний об'єм продуктів згорання за нормальних умов V° = 6,92 м3/кг. Для надлишку повітря =1,2

V^r = 6.92+ 1,0161 (1,2- 1,0) *6,42 = 8,2 м³/кг, де V° = 6,42м3/кг (див. приклад 2.1). Маса продуктів згорання на 1 кг палива по (2.16)

G_r = 1- + 1,306 1,2 6,42= 10,94 кг/кг. Густина газів за нормальних умов (0° С і 760 мм.рт. ст.) складає

p _{r =} G_r/V_r = 10,94/8,2 = 1,33 кг/м³.

Густина газів в реальних умовах

р = p _r кг/кг

Розрахункова концентрації частинок золи в потоці газів складає по (2.21)

кг/кг.

Приклад 2.8. Визначити розміри коробів газів, що йдуть, після парового котла, що спалює сірчистий мазут (додаток, табл. П1, паливо № 19). Витрата мазуту Bм=8,3кг/с, температура газів, що йдуть _вг = 150° С при надлишку повітря _вг = 1,18. Прийняти швидкість газів wr, що йдуть = 10 м/с, співвідношення сторін газоходу 1:4, кількість коробів 2.

Рішення. 1. Визначаємо відповідно до (2.15) об'єм продуктів згорання на 1 кг палива:

V_Г = 11,27 + 1,0161 (1,18-1) 10,45 =13,18 м3/кг.

2. Секундна витрата газів, що йдуть:

V_с= V_Г B_{м =}13,18 8,3 =169,5м³ /с

3. Необхідний перетин одного газоходу

F == 8,475м². 4. Лінійні розміри газоходу відповідно до співвідношення сторін 1:4. Приймаємо ширину газоходу b = 4h. Тоді

Перетин газоходу F_Г = hb = 4h². При цьому h = =

= = 1,45 м; b = 44 1,45 = 5,80 м.

ЗАДАЧІ

Задача 2.4. Визначити, наскільки об'єм газів за пароперегрівачем перевершує об'єм повітря, що поступає через пальники в паровому котлі з надміром повітря за топковою камерою 1,20, присосами повітря в ній 0,05, у пилосистемі 0,04 і присосами повітря в пароперегрівача 0,03. Паливо-промпродукт кам'яного вугілля марки Г (додаток, табл. П1, паливо № 7).

Задача 2.5. Визначити склад продуктів згорання в газах, що йдуть (V_RO2,, _n2, _{h о}, , V_Г) при спалюванні донецького вугілля марки Д (додаток табл. П1 паливо № 1) при = 1 і надлишку повітря в газах, що виходять _вих= 1,35.

Задача 2.6. Як зміниться склад продуктів згорання у вихідних газах (дані — див. задачу 2.5) , при зміні W з 13 до 18 і 23%?

Задача 2.7. Як зміниться співвідношення об'ємів повітря через пальник і продуктів згорання за пароперегревателем для умов задачі 2.4 при роботі котла під наддувом?

Задача 2.8. Визначити теоретичні об'єми повітря і продуктів згорання при розімкненій схемі сушки назаровського бурого вугілля (додаток,табл. П1, паливо № 15). Прийняти вологість пилу 15,0%.

Задача 2.9. Визначити необхідний перетин каналу гарячого повітря при температурі 300° З, надмірному тиску в газоході 3000 Па для котла, спалюючого нерюнгрінській вугілля (додаток, табл. Ш, паливо № 16) в кількості 23,8 кг/с. При рішенні задачі прийняти швидкість повітря 15 м/с,кількість газоходів 2, форма—кругла (1-й варіант) і прямокутна із співвідношенням сторін 2: 1 (2-й варіант); прийняти відношення об'єму повітря до теоретично необхідного = 1,16 і барометричний тиск 750мм .рт. ст. (99 990 Па).

Задача 2.10. Визначити об'єм повітря для горіння і об'єм продуктів згорання в топці при спалюванні естонських сланців (додаток, табл. Ш, паливо № 17). Надлишок повітря в топці прийняти = 1,3; спалювання — камерне.

Задача 2.11. Як зміниться об'єм і об'ємні частки трьохатомних газів і водяної пари, якщо при спалюванні челябінського бурого вугілля (додаток, табл. П1, паливо № 12) надлишок повітря збільшити з 1,2 до 1,3