2.3. Ентальпії повітря і продуктів згорання

Ентальпія теоретично необхідних об'ємів повітря і продуктів згорання, кДж/кг, при розрахунковій температурі 9:

H°_B = V°(c )_B; (2.23)

Н°_Г = V (с )_С02 + V°_N2 (c )_N2 + V°_H2О(c )_Н2О , (2.24)

де (с )у, (с )_Со2, (c )_N2, (c )_{H2O —} ентальпія 1 м³ вологого повітря, діоксиду вуглецю, азоту, водяної пари при температурі , ° С, кДж/м ; визначається по табл. П5 додатки.

Ентальпія продуктів згорання при надлишку повітря >1:

Н_Г = Н⁰ _Г+ (( -1)Н_в° + Нел. (2.25)

Тут Нзл — ентальпія золи, кДж/кг: де — частка золи палива, що відноситься продуктами згорання;

(с )_зл— ентальпія 1 кг золи при температуріе , кДж/кг, визначається по табл. П5 додатки.

При приведеному значенні віднесення золи з топки _унАп<1,4 значенням Hэл можна нехтувати.

Ентальпія газів за наявності рециркуляциі

Н_г.рц =Н_г + rНг_.от6, (2.26)

де H_г і H_Г.отб — ентальпії газів основного потоку і газів, що рецеркулюються, визначені при температурах в перетині газоходу, що розраховується .

ПРИКЛАДИ

Приклад 2.9. Визначити ентальпії продуктів згорання в точках змішення: у топці (при =1700° З, =1,1) і перед проміжним перегрівачем (( пп = 850о ^З, = 1,16) при рециркуляції газів. Прийняти температуру в місці відбору газів на рециркуляцію _от6 = 390° С; _от6 = 1,2; r =0,15; паливо — мазут (додаток, табл. Ш, паливо № 19).

Рішення. По табл. ПЗ додатки знаходимо теоретичні ентальпії газів і повітря для даного палива при температурах газів 1700, 850 і 390° С.

По формулі (2.25) ентальпія газів при надлишку повітря > 1 складе:

при = 1,1 и =1700° С

Н_г = 31 522,5 + (1,1-1)26814 = 34204 кДж/кг; при = 1,16 и = 850° С

Н_г = 14 595+ (1,16-1)12 609,5 = 16 613 кДж/кг;

при =1,20 и = 390° С

Н_г = 6303 + (1,20-1) 5512,2 = 7405 кДж/кг

Ентальпії газів в точках змішення знаходимо по формулі (2.26):

у топці

Н _грц= 34 204 + 0,15 7405 = 35315 кДж/кг;

у газоході перед проміжним нагревателем

Нгрц = 16613 + 0,155 7405 = 17724 кДж/кг.

Приклад 2.10. Наскільки зміниться ентальпія продуктів згорання екибастузського вугілля (додаток, табл. П1, паливо № 9) на 1 кг палива і в одиницю часу при температурі 1250° З, = 1,20, якщо вологість його збільшиться з 6,5 до 14,0%, а зольністю з 36,9 до 45,0%

При рішенні прийняти _ун по табл. П7, початкова витрата палива 25 кг/с, ККД котла знизиться при збільшенні вогкостіі зольності на 0,5% (з 92 до 91,5%), витрата палива обернено пропорційна зміні нижчої теплоти згорання.

Рішення. Елементний склад екибастузського вугілля (додаток, табл П1, паливо №9) наступний: W^Р=6,5%,; =36,9%; S = 0,7%; С = 44,8%, Н^р = 3,0%, N^р = 0,8%, О^р = 14,0%.

Нижча теплота згорання 17 380 кДж/кг.

Перерахунок елементного складу на нову робочу вологість =14,0% :

А =45,0% проводиться за допомогою множника: К == 0,724.

Новий елементний склад наступний: .S =0,50%, С2Р ⁼ 32,45%, Н = 2,15%, N = 0,60%, Op = 5,3%, A = 45,0%, W = 14,0%.

Нова нижча теплота згорання

= (17380 + 25,11 6,5)0,724-25,1 14,0= 12 350 кДж/кг.

1. Визначаємо ентальпію для початкового палива. По табл. ПЗ і П5 додатки знаходимо для початкового палива теоретичну ентальпію газів і повітря при =1250°С і ентальпію золи. Вони рівні: H = 9888 кДж/кг; H°_В = 8360 кДж/кг; H_ел = 1283 кДж/кг.

При надлишку повітря =1,20 по (2.25):

Н =9888 + (1,20-1)8360+12833 0,95=12 010 кДж/кг.

2. Визначаємо ентальпію продуктів згорання для екибастузського вугілля з W = 14,0% і A = 45,0%. Відповідно до нового елементного складу визначаємо теоретичні об'єми повітря і газів (див. § 2.1): = 3,32 м3/кг; V_{RO2 = 0,61} м3/кг^; V = 0,47м3/кг; V ₂ = 2,63 м3/кг.

Теоретичні ентальпії газів і повітря по (2.23) і (2.24) при =1250° З:

H° = 1833,8 3,32 = 6088,0 кДж/кг;

H° = 2846,7 0,61 +1774,955 2,63 +2238,0 0,47 - 7456 кДж/кг.

Значення (с )_B, (с )_С02, (c )_N2, (с )) прийняті табл.П5додатки.

При надлишку повітря =1,20 ентальпія газів по (2.25)

Hг = 7456 + (1,20 -1)6088,0 +12833 0,95 = 9222 кДж/кг.

3. Визначаємо нову витрату палива при збереженні теплової потужності котла:

B2=BB 255 =35,37кг/c.

Зміна ентальпії газів на 1 кг спаленого палива

H_г1/H_г2 = 12 010/9222 = 1,30. Зміна ентальпії потоку газів в одиницю часу

= 0,92.

Приклад 2.11. Назаровське буре вугілля (додаток, табл. ПІ, паливо № 15) спалюється з твердим шлаковидаленням при _т = 1,2, = 1200° С. Як зміниться температура продуктів згорання на виході з топки, якщо у верхню частину топки введені гази рециркуляції? Коефіцієнт рециркуляції r = 0,15, температура газів рециркуляції _Г.рц = 390° З; _отв = !.25.

Рішення. 1. Визначаємо по табл. ПЗ додатки ентальпії газів і повітря при температурах 1200 і 390° З:

при _г=1200°С

Н _г° = 8546 кДж/кг; Н°_В = 6351 кДж/кг; при _г = 390°С

Н _г° = 2506 кДж/кг; Н°_В = 1910 кДж/кг.

2. Визначаємо ентальпію газів при 9= 1200° З і 390° З по (2.25):

при =1200° С и =1,2

Н_г = 9816кДж/кг; при = 390° С и = 1,25

Н_г = 2983кДж/кг.

3. Визначаємо ентальпію газів в точці змішення по (2.26):

Н_г.рц = 9816 + 0,155 2983 = 10 263кДж/кг. Надлишок повітря в газовому потоці після змішення _см = _т + (( _рц- )r = 1,2 + (1,25 -1,2) 0,15 = 1,207.

4. Визначаємо температуру газів після введення рециркуляциі газів. Для цього знаходимо ентальпію суміші при _см = 1,207 в інтервалі температур 1200—1000° З по формулі

Нг.см = [Нг° + (( _см-1)Н_в°](1+r). При 1200° З

H_г.см=[8546 + (1,207-1)6351](1 + 0,15)=11 343 кДж/кг;

при 1000° З

H_г.см= [6970 + (1,207-1)5206] (1+0,15) = 9258 кДж/кг.

Інтерполюючи, одержуємо температуру газів на виході з топки після рециркуляції газів

=1200- (11343-10263)=1096,4° З.

'

Таким чином, температура газів за топкою знизилася на = 1200-1096,4= 103,6° З.

Приклад 2.12. Наскільки зміниться ентальпія газів, що йдуть , при спалюванні природного газу (додаток, табл. П2, паливо № 5), якщо надлишок повітря за топочною камерою понизити з 1,10 до 1,05? Прийняти присоси повітря в газовому тракті (від виходу з топки до виходу з повітропідігрівача) _прс = 0,15, температуру газів 120°, що йдуть , З.

Рішення. Відповідно до завдання, надлишок повітря в газах, що йдуть, знизиться з _юшок == + _прс= 1,10 + 0,15=1,25 до _юшок = 1,20.

По табл. П4 при = 200° З ентальпія теоретичної витрати повітря і продуктів згорання рівна для даного палива HB°20 = 2566 кДж/м3_, Hг°200 ₌ 3010 кДж/м3.

1. Визначимо ентальпію газів при =1,25 і температурі 200° З:

H_г2 = H_г° + (( -1)H_B⁰₂₀₀ = 3010 + (1,25- 1)2566 = 3651,5 кДж/м3.

При температурі газів 120°, що йдуть, З

3651,55 = 2190,9 кДж/м3.

2. Ентальпія газів при _ух=1,20 і температурі 200° З

H_г2 = 3010 + (1,20-1)2566 = 3523,2 кДж/м3. При температурі газів 120°, що йдуть , З

H_г2 = 3523,22 = 2113,9 кДж/м3. Таким чином, пониження надлишку повітря за топкою на = 0,05 зменшує ентальпію газів, що йдуть, на 77 кДж/м3 (приблизно на 3,5%).

ЗАДАЧІ

Задача 2.12. Визначити ентальпію теоретично необхідного об'єму повітря при спалюванні 1 кг АШ (додаток, табл. П1, паливо № 5) і 1 кг назаровського бурого вугілля (додаток, табл. П1, паливо № 15) при температурі 350° З і зіставити їх одночасно із співвідношенням теплот згорання цих палив.

Задача 2.13. Як зміниться ентальпія продуктів згорання газів, що йдуть , при спалюванні ангренського вугілля (додаток, табл. П1-, паливо № 13), якщо його вологість збільшити з 34,5 до 45%? Температуру газів, що йдуть, прийняти 1600 З, _ух=1,4.

Задача 2.14. Як зміниться ентальпія продуктів згорання на виході з топки при спалюванні назаровського бурого вугілля (додаток, табл. Ш, паливо Ns 15), якщо замкнуту схему сушки замінити на розімкнену з вогкістю W= 13%? Прийняти =1100°С, O1=UO.

Задача 2.15. Наскільки змінить питому ентальпію і температуру газів в поворотній камері котла присос холодного повітря в кількості _прс = 0,1 при (( = 20° З? Прийняти надлишок повітря в газовому потоці до поворотної камери _лк=1,13, температуру газів 850° З, паливо —зкибастузській вугілля (додаток, табл.П1, паливо № 9).

Розділ третій