МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Старооскольский технологический институт им. А.А.Угарова

(филиал) федерального государственного автономного

образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МИСиС»

Факультет ММТ

Кафедра металлургии и металловедения им. С.П.Угаровой

Направление подготовки 150400

Дисциплина теория и практика горения топлив

Задание

НА КУРСОВУЮ РАБОТУ (ПРОЕКТ)

Студенту Борисову Е.В. . мМ/ТФА-12 . . ___3_________ __

^{(фамилия, инициалы) (группа) (вариант)}

Тема курсовой работы :

Теория и практика сжигания топлива_________________________________________

________________________________________________________________________

(утверждена на заседании кафедры от ___________ протокол № ______)

Научный руководитель__к.т.н Петрова Луиза Петровна

^{(ученая степень, звание, Ф.И.О.)}

Основные вопросы, подлежащие разработке

_Часть 1.Расчет горения топлива в среде EXCEL:а)твердое,б)жидкое,в)газообразное

Часть 2. Расчет сожигательного устройства для соответствующей заданию печи_____

Часть 3. Исследование работы инжекционной горелки с использованием среды excel

при 3-х давлениях газа ( докритическом, низком, сверхкритическом).

Дата выдачи задания на выполнение КР (КП)_____________________

Руководитель _____________________. . _________________ .

^{(подпись, дата) (инициалы, фамилия)}

Задание принял к исполнению ________________ . _______ . .

^{(подпись, дата) (инициалы, фамилия)}

Старый Оскол

20____

Содержание

ЗАДАНИЕ 1

1. Характеристика топлива применяемого в металлургии 2

1.2 Газовое топливо и его свойства 6

1.2 Жидкое топливо и его свойства 8

1.3 Твердое топливо и его свойства 9

2. Ресурсоэнергосбережение в металлургии. 10

Часть 3.Расчет инжекционных горелок 27

Произвести расчет и выбор горелки низкого давления при заданном условии 27

Произвести расчет и выбор горелки при докритическом давлении газа при заданном условии 28

Произвести расчет и выбор горелки при сверхкритическом давлении газа при заданном условии 30

Список используемых источников 31

1. Характеристика топлива применяемого в металлургии

Топливом называется горючее вещество, которое используют как источник получения теплоты в энергетических, промышленных и отопительных установках[1].

Основные требования к веществам, которые используются в качестве топлива, заключаются в следующем:

- Запасы вещества должны быть достаточным для того, чтобы их было экономически выгодно добывать и использовать;

- Продукты сгорания должны легко удаляться из зоны горения;

- Продукты сгорания должны быть легко безвредными для окружающей среды и устройств для сжигания.

- Процесс горения должен быть легко управляемым.

Этим требованиям отвечают органические соединения, яки содержат С, Ни атомы других элементов. По своему состоянию топливо разделяют на жидкое, твердое и газообразное, по способу получения - на естественное и искусственное.

Химический состав топлива. Большинство видов топлива имеют органическое происхождение, поэтому основными его составляющими являются углерод и водород, находящиеся в топливе в виде различных соединений. В состав топлива обычно входят кислород, азот и сера. Все эти элементы образуют различные соединения, яки составляют основу топлива. Кроме того, в топливе всегда присутствуют вода и зола.

Зола - это негорючая минеральная часть твердого и жидкого топлива. Обозначают золу - А. В состав золы входят преимущественно соли щелочных и щелочно-земельных металлов, окислы железа, алюминия, а также сульфатная сера. Минеральные остатки, образующиеся после сгорания топлива, имеют вид или сыпучей массы (золы), или сплавленных кусков (шлак). При высоких температурах зола размягчается, а затем плавится. Размягчена зола и шлак прилипают к стенкам обмуровки топки, уменьшая сечение газоходов откладываются на поверхностях нагрева, увеличивая тем самым термическое сопротивление в процессе теплопередачи от газов к среде, нагреваемой забивают отверстия для прохода воздуха в колосниковой решетке, обволакивают частицы топлива, затрудняя их сжигания.

Влага, содержащаяся в топливе, подразделяется на гигроскопическую (химически связанную) и внешнюю, которая механически содержится в топливе и теряется при сушке. Обозначают влагу - W.

Чтобы установить состав топлива, проводят технический и химический (элементарный) анализ топлива. При техническом анализе определяют влагу, летучие компоненты и золу. Химический анализ топлива можно выполнить по элементному составу (С, Н, О, N, S) или путем определения содержания в топливе отдельных химической соединений (СО, СО2, СН4 и др..). Первый метод анализа применяют для твердого и жидкого топлива, второй - для газообразного топлива[1].

Элементный анализ проводят с целью определения содержания углерода, водорода, кислорода, азота и серы в процентах по массе. Однако подобный метод анализа не дает возможности судить о том, из каких соединений этих элементов состоит топливо, а следовательно, и о свойствах топлива. Элементный анализ дает представление о топливе как о механическую смесь отдельных элементов, достаточно для проведения необходимых расчетов сжигания топлива. Элементный состав твердого и жидкого топлива дается в процентах к массе 1 кг топлива.

Согласно элементного анализа в жидком или твердом топливе различают

- Органическую массу (С, Н, О, N),

- Горючую массу (С, Н, О, N, S),

- Сухую массу (С, Н, О, N, А),

- Рабочее топливо (C, Н, О, N, А, W).

Органическая масса топлива дает возможность судить о его природе, а горючая масса - о топливе как о горючем. Рабочая масса - это масса и состав топливо, в котором поступает к потребителю и подвергается сжиганию[1].

Теплота сгорания топлива. При сжигании топлива выделяется тепловая энергия. Количество тепла, которое выделилось, связана с химическим составом топлива.

Количество тепла, выделяемое при сжигании единицы топлива, называется теплотой сгорания топлива (кДж / кг; кДж / м или кДж / кмоль). Теплоту сгорания твердого и жидкого топлива обычно относят к 1 кг, а газового - до 1 м при нормальных условиях.

При сгорании топлива влага, содержащаяся в нем, переходит в газообразное состояние - водяной пар, на что затрачивается часть тепла, выделившегося при горении топлива. Некоторое количество водяного пара поступает в продукты сгорания и другим путем, например с воздухом, поступающим в топку для поддержания горения. В зависимости от того, в каком состоянии - жидком или газообразном-находится вода в продуктах сгорания после их охлаждения, различают теплоту сгорания высшую и низшую.

В технике различают высшую и низшую теплоты сгорания топлива.

Высшая теплота сгорания топлива Q_f соответствует условию, что весь водяной пар, образовавшихся при горении, доводится до жидкого состояния при 273 К, т.е. продукты сгорания охлажденные таким образом, что водяной пар превращается в жидкость. Высшая теплота сгорания топлива Qep включает скрытую теплоту парообразования водяного пара, скондесувалася. В котельных установках продукты сгорания оставляют котел при таких температурах, при которых водяной пар, находящийся в них, не конденсируется, а поэтому тепло, которое расходуется на образование этой пары, теряется, таким образом, при горении топлива в котельных установках используется только его ниже теплота сгорания[1].

При использовании топлива для практических целей необходимо определять его теплоту сгорания. Теплоту сгорания топлива можно измерять сжиганием навески или определенного объема топлива в специальных приборах - калориметрах. В инженерной практике теплоту сгорания топлива часто определяют расчетом на основании данных элементного анализа с использованием тепловых эффектов реакций горения отдельных составляющих топлива.

Теплоту сгорания твердого и жидкого топлива на основании элементного анализа обычно определяют по формулам, яки получают эмпирически. Для отечественных видов твердого и жидкого топлива достаточно точные результаты дает формула Д.И. Менделеева. Если в состав газа входят неизвестные углеводные компоненты, то сумму углеводородов условно принимают как содержание этана С2Н4.

Условное топливо. Чтобы сравнить топливо разных видов, иногда используется понятие условного топлива, которое характеризуется теплотой сгорания 29300 кДж / кг. Для перевода любого топлива в условное следует разделить его теплоту сгорания на 29300 кДж / кг, т.е. найти эквивалент данного топлива[1].

Эту характеристику используют также для сравнения расходов различных топлив в пересчете на единицу продукции, особенно если они имеют разные значении теплоты сгорания. Расход условного топлива по известной расходе настоящего топлива и его теплоте сгорания можно получить по уравнению.