2. Решение

1. Определим величину Q газифицируемого угля. Воспользуемся формулой ВТИ

(см. пример 2). Получаем

Q=3397•5,2+1011•4,37-127•(7,14-0,31)-24,62•6=28896 кДж/кг

2. Найдем приведенный к нормальным физическим условиям теоретически объем воздуха V, расходуемый на газификацию 1 кг рабочей массы угля.

Величина V для рассматриваемых угля и продуктов газификации была определена в примере 20, поэтому здесь воспользуемся этим результатом. Имеем V=4,25 нм/кг угля.

3. Найдем физическое тепло воздуха, подаваемого для газификации 1 кг рабочей массы угля. Согласно [13] это можно сделать так:

=( Т- 273,15) •V•,

где - усредненная в диапазоне температур 273,15 ... ТВ объемная теплоемкость воздуха, кДж/(нм•К).

Для реального атмосферного воздуха величина при Т=335 К может быть определена следующим образом

= l,313+8,73•10•T+2,09•10•T=

=1,313+8,73•10•335+2,09•10•335=l,345 кДж/(нм•К)

Соответственно получаем

=(335-273,15)•4,25•1,345=353 кДж/кг угля.

4. Найдем физическое тепло 1 кг рабочей массы газифицируемого угля. Согласно [13] это можно сделать так:

=(335-273,15),

где - усредненная в диапазоне температур 273,15 ... Т удельная теплоемкость угля, кДж/(кг•К).

Согласно [13] при Т300 К каменные угли имеют 0,9б кДж/(кг•К).

Соответственно получаем

=(335-273,15) •0,96=59 кДж/(кг•К).

5. Найдем относительные величины:

=/Q=353/28896=0,0122=1,22%,

= /Q=59/28896=2,04•10= 0,204%.

Анализ величин и показывает, что при относительно невысоких температурах вклад в формирование приходной части теплового баланса физического тепла подаваемого на газификацию воздуха и газифицируемого угля довольно незначителен. Поэтому при отсутствии предварительного подогрева воздуха и угля в расчетах процессов газификации и сгорания угля в подземных условиях, не претендующих на высокую точность, величинами можно и пренебречь.

Пример 27.

1. Исходные данные

В соответствии с заданным вариантом сжигаемым в подземных условиях углем является донецкий полуантрацит, имеющий следующий состав на сухое безвольное состояние и соответствующие показатели его технического анализа (см.пример 1). Полуантрацит имеет Q = 26920 кДж/кг.

2. Решение

1. Последовательно найдем состав полуантрацита на рабочее состояние и далее приведенный к нормальным физическим условиям теоретический объем продуктов полного сгорания полуантрацита в воздухе с = 1,0 при =0 V и влажность этих продуктов сгорания W.

В связи с тем, что это уже было сделано ранее в примерах 1 и 8 воспользуемся этими результатами.

Имеем: V=7,5 нм/кт угля, W=6,53%

2. Найдем приведенный к нормальным физическим условиям теоретический объем продуктов полного сгорания полуантрацита в воздухе с = 1,0 при =1 кг воды/кг угля V и влажность этих продуктов сгорания.

Согласно [3]

V = V+ 1,243•= 7,5 + 1,243•1 = 8,743 нм/кг угля.

Объем паров воды в продуктах полного сгорания полуантрацита при .=1 кг воды/кг угля определим как;

V= V+1,243•=0,01•W•V+l,243•= 0,01•6,53•7,5 + 1,243•1=

= 1,733 нм/кг угля.

Следовательно

W=100•V / V=100•1,733/8,743=19,82%.

3. Найдем температурные зависимости(Т) рассматриваемых продуктов сгорания с W=6,53% и с W=19,82%.

Учитывая рекомендации [4], получаем:

у продуктов сгорания с W=6,53%

(T) = (l-0,01•W)• (1,3114+1,7973•10•Т)+0,01•W•(1,4070+2,4688•10•Т)= =1,3177+1,8412•10•Т;

у продуктов сгорания с W=19,82%

(T) = (l-0,01•W)•(1,3114+1,7973•10•Т)+

+0,01•W•(1,4070+2,4688•10•Т)=

=1,3304 +1,9309•10•Т;

где [] = кДж/(нм•К); [Т]=К.

4. Найдем температуру рассматриваемых продуктов сгорания с W=6,53%. Согласно [13] при

⁼ 0 это можно сделать используя выражение

Т=,

где [Т] = К.

Раскрывая числовые значения исходных величин, получаем (Т)+ 6883,6•Т-21449054=0.

Решая его:

Т=,

(Т)=2328,3 К, (Т)= -9211,9 К.

Т не может быть меньше 0 К и должна быть, по крайней ме­ре, больше 273,15 К. Учитывая это, выбираем первый корень. Следовательно, при =0 Т ⁼ 2328,3 К.

5. Найдем температуру рассматриваемых продуктов сгорания с W=19,82%.

При .>0 и неизменных потерях тепловой энергии в окру­жающую среду исходное выражение для расчета Т записывается в виде [13]

Т=+273,15

Раскрывая числовое значение исходных величин, получаем

Т=+273,15.

Преобразуя данное уравнение, получаем следующее квадратное уравнение:

Т+6617,1•Т-16369568 = 0

Решая его:

Т=,

получаем

(Т)= 1917,9 К, (Т)= - 8535,1 К.

Исходя из физических предпосылок, выбираем первый корень. Следовательно, при

=1 кг воды/кг угля Т=1917,9 К.

6. Найдем разницу Т- Т,

Имеем Т- Т=2328,3-1927,9=410,4 К.

Таким образом, если внешний водоприток не будет сильно оказываться .на потере тепловой энергии из продуктов сгорания а окружающую среду, то каждый килограмм воды внешнего водопритока, приходящийся на 1 кг рабочей массы сгораемого полуантрацита, будет понижать температуру его продуктов полного сгорания в воздухе на 400 К.

Пример 28.