4. Выбор характерных сечений газового и воздушного трактов ка. Расчет коэффициента расхода (избытка) воздуха в них.

Коэффициенты избытка воздуха по мере движения продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата увеличиваются. Это обусловлено тем, что давление в газоходах меньше давления окружающего воздуха и через неплотности в обмуровке происходят присосы атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата. Присос воздуха принято выражать в долях теоретического количества воздуха, необходимого для горения.

,

где : ∆V_прис – количество воздуха, присасываемого в соответствующий газоход агрегата, приходящийся на 1 м³ газа при нормальных условиях.

Коэффициент избытка воздуха за каждой поверхностью нагрева после топочной камеры подсчитывается прибавлением к α_т соответствующих присосов воздуха.

где : i – номер поверхности нагрева после топки по ходу продуктов сгорания;

– коэффициент избытка воздуха на выходе из топки (стр. 183 [7]);

– коэффициент избытка воздуха на входе в топку;

– присос воздуха в топке (стр. 183 [7]);

– коэффициент избытка воздуха на входе в I конвективный пучок;

– коэффициент избытка воздуха на выходе из I конвективного пучка;

– присос воздуха в I конвективном пучке (стр. 183 [7]);

– коэффициент избытка воздуха на входе во II конвективный пучок;

– коэффициент избытка воздуха на выходе из II конвективного пучка;

– присос воздуха в II конвективном пучке (стр. 183 [7]);

– коэффициент избытка воздуха на входе в газоход;

– коэффициент избытка воздуха на выходе из газохода;

– присос воздуха в газоходе (стр. 183 [7]);

– коэффициент избытка воздуха на входе в экономайзер;

– коэффициент избытка воздуха на выходе из экономайзера;

– присос воздуха в экономайзере (стр. 183 [7]);

– коэффициент избытка воздуха на входе в дымовую трубу;

– коэффициент избытка воздуха на выходе из дымовой трубы;

– присос воздуха в дымовой трубе (стр. 183 [7]).

5. Материальный баланс ка. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания в реперных точках газового и воздушного трактов ка.

Расчет процесса горения природного газа производим на базе условного углеводородного соединения (методика Г.М. Климова), которая изложена на стр.25 [9].

На первом этапе расчета записываем условную химическую формулу каждого реагирующего компонента по объемному составу:

а) газ

б) воздух сухой

Записываем процесс полного горения природного газа в сухом атмосферном воздухе в стехиометрических условиях через условный углеводород (в общем виде)

Путем уравнивания количества одноименных атомов в левой и правой частях уравнения находим числовые значения буквенных стехиометрических коэффициентов:

Теоретический объем диоксида углерода

у равнение по углероду

Теоретический объем водяных паров

у равнение по водороду

Теоретический объем необходимого сухого воздуха

у равнение по кислороду

Теоретический объем азота

у равнение по азоту

Итоговое уравнение материального баланса процесса полного горения 1 м³ природного газа в сухом атмосферном воздухе:

Влагосодержание воздуха ,что соответствует объему водяного пара равному , объем водяного пара вносимый с сухим воздухом для горения газа, составит:

С учетом влажности воздуха, уравнение полного горения сухого природного газа будет следующим:

П роизведем пересчет материального баланса для реперных точек:

Для - на выходе из топки уравнение материального баланса будет выглядеть:

Объем диоксида углерода

у равнение по углероду

Объем водяных паров

у равнение по водороду

Объем избыточного кислорода

у равнение по кислороду

Объем азота

у равнение по азоту

Итоговое уравнение материального баланса процесса полного горения 1 м³ природного газа при :

Для - на выходе из II конвективного пучка уравнение материального баланса будет выглядеть:

Объем диоксида углерода

у равнение по углероду

Объем водяных паров

у равнение по водороду

Объем избыточного кислорода

у равнение по кислороду

Объем азота

у равнение по азоту

Итоговое уравнение материального баланса процесса полного горения 1 м³ природного газа при :

Для - на входе в экономайзер уравнение материального баланса будет выглядеть:

Объем диоксида углерода

у равнение по углероду

Объем водяных паров

у равнение по водороду

Объем избыточного кислорода

у равнение по кислороду

Объем азота

у равнение по азоту

Итоговое уравнение материального баланса процесса полного горения 1 м³ природного газа при :

Для - на выходе из экономайзера уравнение материального баланса будет выглядеть:

Объем диоксида углерода

у равнение по углероду

Объем водяных паров

у равнение по водороду

Объем избыточного кислорода

у равнение по кислороду

Объем азота

у равнение по азоту

Итоговое уравнение материального баланса процесса полного горения 1 м³ природного газа при :

Таблица 4. Количество продуктов сгорания и объемные доли трехатомных газов по газоходам котлоагрегата

Величина	Размер-ность	Теоретические объемы:
		м3/м3		м3/м3
		м3/м3		м3/м3
		Газоход
		Топка	Конвективный пучок		Экономайзер
Коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева	-	1,1	1,26		1,36
Избыточное количество воздуха	м3/м3	0,9682	2,5172		3,4853
Объем водяных паров	м3/м3	2,1514	2,1759		2,1913
Полный объем продуктов сгорания	м3/м3	11,6739	13,229		14,1913
Объемная доля трехатомных газов	-	0,0871	0,0769		0,0716
Объемная доля водяных паров	-	0,1843	0,1646		0,1544
Суммарная объемная доля	-	0,2714	0,2415		0,226

Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания

Количество теплоты, содержащееся в воздухе или продуктах сгорания, называют теплосодержанием (энтальпией) воздуха или продуктов сгорания. При выполнении расчетов принято энтальпию воздуха или продуктов сгорания относить к 1 м³ сжигаемого топлива.

Расчет энтальпий продуктов сгорания производится при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева.

1. Вычисляем энтальпию теоретического объёма воздуха для всего выбранного диапазона температур (кДж/м³).

, кДж/м³

где: V^O – теоретический объем воздуха, необходимого для горения, V^O = 9,6815 м³/м³;

(с)_В – энтальпия 1 м³ воздуха, кДж/м³, принимаются для каждой выбранной температуры, по табл. XIII,стр. 179 [1].

2. Определяем энтальпию теоретического объёма продуктов сгорания для всего диапазона выбранных температур

, кДж/м³

где: – объемы трехатомных газов, теоретический объем азота и водяного пара воздуха, необходимого для горения:

м³/м³ ; м³/м³ ; м³/м³ ;

– энтальпии 1 м³ трехатомных газов, теоретического объема азота и теоретического объема водяных паров, кДж/м³, принимаются для каждой выбранной температуры, по табл. XIII,стр.179 [1].

3. Определяем энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха α > 1

, кДж/м³

Результаты расчета энтальпии продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 5.

Таблица 5. Энтальпия продуктов сгорания( - таблица)

Поверхность нагрева	Температура, ОС	HГO, кДж/м3	HВO, кДж/м3	H, кДж/м3
Верх топочной камеры α = 1,1	2200	39698	32939	42992
	2100	37680	31317	40812
	2000	35671	29694	38640
	1900	33684	28071	36491
	1800	31688	26449	34333
	1700	29724	24867	32211
	1600	27769	23285	30098
	1500	25827	21703	27997
	1400	23916	20120	25928
	1300	21992	18538	23846
	1200	20103	16997	21803
	1100	18264	15455	19810
	1000	16439	13914	17830
	900	14617	12413	15858
	800	12827	10953	13922
	700	11072	9492	12021
	600	9371	8040	10175
II конвективный пучок α = 1,25	1000	16439	13914	19918
	900	14617	12413	17720
	800	12827	10953	15565
	700	11072	9492	13445
	600	9371	8040	11381
	500	7719	6628	9376
	400	6095	5249	7407
	300	4512	3902	5488
	200	2895	2949	3632
Водяной экономайзер α = 1,36	400	6095	5249	7985
	300	4512	3902	5985
	200	2895	2949	3920
	100	1474	1282	1936