4 Контроль топкового процесу

4.1 Показники досконалості топкового процесу

Досконалість топкового процесу характеризується:

1) повнотою згорання;

2) мінімально можливим коефіцієнтом надлишку повітря.

Повнота згорання визначається відсутністю в продуктах згорання та інших горючих компонентів палива. Коефіцієнт надлишку повітря характеризує наявність надлишкового кисню в продуктах згорання. Для визначення вказаних елементів в продуктах згорання виконують аналіз димових газів. Аналіз димових газів здійснюється за допомогою газоаналізаторів і хроматографів. За допомогою газоаналізаторів визначаються , , , і так далі. В даний час існує велика різноманітність газоаналізаторів, у тому числі і іноземного виробництва.

ГХП - газоаналізатор хімічний поглинювальний.

ГХП - 100 - переносний газоаналізатор, виконується у вигляді невеликого ящика, в якому встановлюються три колби.

Рисунок 4.1 – Схема ГХП

підраховуємо за вмістом і .

4.2 Визначення СО і RO₂ в димових газах

Практика показала, що при спалюванні палив за умови продуктом неповного згорання є , а інші не виявляються.

При і наявності в димових газах

(4.1)

Розділимо рівняння (4.1) на і помножимо на 100:

, .

, (4.2)

—це об'єм кисню, що подається в топку, який йде на окислення пальних складових палива і утворює надлишковий кисень:

(4.3)

На підставі стехіометричних рівнянь горіння при повному згоранні палива витрата кисню на горіння вуглецю дорівнює об'єму вуглекислоти, що утворюється, а об'єм кисню на окислення сірки дорівнює об'єму сірчистого газу, що утворився. Доведемо це.

Рівняння горіння С

При заміні в (4.1) по (4.2) з урахуванням (4.3) та наступних співвідношень:

, ,,, отримаємо:

(4.4)

З іншого боку , , звідки

, (4.5)

де і — процентний вміст трьохатомних газів і .

Оскільки на 1м³ витрачається 0,54 кг , на 1м³ - 0,54 кг , а на 1м³ - 1,43 кг , то

(4.6)

Підставляючи останнє вираження в (4.5), отримуємо:

(4.7)

для твердого і рідкого палива

З балансу по вуглецю для газоподібного палива:

- газоподібне паливо.

Вирішення рівнянь (4.4) і (4.7) дає загальне рівняння горіння у разі, коли в димових газах з продуктів неповного горіння є лише

, (4.8)

загальне рівняння горіння

где -

- паливна характеристика.

Паливна характеристика характеризує вміст вільного кисню і вуглецю в паливі, а

.

Паливна характеристика є постійною величиною для певного класу спалюваного палива і її значення приведемо в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 - Значення паливної характеристики для різних палив

Вид палива	Тверде	Рідке	Газоподібне
	0,035 0,15	0,2 0,35	Природний Генераторний

За допомогою можна визначити вміст в димових газах по наступній залежності, отриманій з (4.8):

,

Аби визначити , досить визначити і %, що з достатньою мірою точності можна виконати за допомогою газоаналізатора ГХП.

Втрата теплоти від недопалювання СО складе наступну величину

.

Якість спалюваного палива можна характеризувати вмістом трьохатомних газів в димових газах. З (4.8) маємо

- при і

,

де , - процентний вміст відповідних елементів в димових газах.

- при та

- при, , звідки і , тоді

Для природного газу

.

Для якісного горіння не повинно бути менше 10%.

Равіч М.Б. узяв формулу і склав таблицю для природного газу, у випадку , а.

Таблиця 4.2 - Показники горіння природного газу

11,8	0	88,2	1
10	3,2	86	1,16
5	12,1	82,1	2,22

При і визначається максимальний процентний вміст трьохатомних газів в димових газах і для певних видів палив є постійною величиною. Значення для різних палив:

Тверде паливо

Мазут

Природний газ

Генераторний газ 20%

Штучний газ >21%

При горінні з в димових газах менше.

4.3 Визначення коефіцієнта надлишку повітря в димових газах по газовому аналізу

Оскільки в повітрі міститься 79% азоту, то

,

де — дійсний об'єм, що вноситься до топки з повітрям

—надлишок азоту від надлишкового повітря, що вноситься до топки.

Оскільки

де - процентний вміст надлишкового кисню в димових газах, визначений газовим аналізом, то

(4.9)

, тоді з (9) отримуємо:

(4.10)

Оскільки величина мала, то по наближеній формулі

,

де - коефіцієнт розбавлення димових газів киснем.

Якщо в димових газах міститься і інші продукти неповного горіння, то

.

Приклад.

Аналізом димових газів установки, яка працює на вугіллі марки В-3Р Бічеровського родовища Казахстану встановлені величини та .

Підрахувати скільки м³ СО утворилося при спалюванні 1 кг цього палива. З яким коефіцієнтом надлишку повітря працює установка? Які втрати тепла?

Рішення

Елементарний склад робочої маси палива

%								кДж/кг
45	2,6	1,7		0,4	9,9	29	11,4	-

Паливна характеристика

Вміст СО в димових газах %

Об'єм сухих димових газів, м³/кг

Об'єм СО в димових газах, м³/кг

Втрати теплоти з хімічним недопалюванням, кДж/кг

Вміст азоту в димових газах %

80,745

Коефіцієнт надлишку повітря

1,135.

Відповідь: СО =1,0996 %; 692 кДж/кг; =1,135.