2.4. Состав и объем продуктов сгорания

При полном сгорании продукты сгорания состоят из смеси углекислого газа CO₂, сернистого ангидрида SO₂ , паров воды H₂O, кислорода и азота. На основании соотношений горения отдельных элементов топлива установлено, что при горении 1 кг углерода образуется 1,86 м³ CO₂, 1 кг серы - 0,684 м³ SO₂. В соответствии с этим можно определить теоретический объем трехатомных газов RO₂ = CO₂ + SO₂ в продуктах горения:

• твердого и жидкого топлива

V = 0,0186(С^р + 0,375S^p), (2.26)

• газообразного топлива

V = 0,01(СО₂+СО+Н₂S+СН₄+2С₂Н₄+nС_nН_m). (2.27)

Теоретический объем азота в уходящих газах равен при сжигании:

• твердого и жидкого топлива

V = 0,79V_o + 0,8N^p/100, (2.28)

• газообразного

V = 0,79V_o + 0,01N. (2.29)

Теоретический объем водяных паров в продуктах сгорания равен:

• для твердого и жидкого топлива

V =0,0124(9Н^р+W^р+W^ф)+0,0016V_оd, (2.30)

• для газообразного топлива

V = 0,01(Н₂S+Н₂+2СН₄+ С_nН_m)+0,0016V₀d. (2.31)

Таким образом, теоретический объем продуктов сгорания составит:

V =V +V +V , м³/кг топлива. (2.32)

Для того, чтобы определить не теоретический, а фактический объем продуктов горения необходимо знать коэффициент избытка воздуха в расчетной точке. При проектировании топливо сжигающих установок коэффициент избытка воздуха задается (для твердого топлива  = 1,2-1,4, жидкого  = 1,1-1,2, для газа  = 1,03-1,05). В условиях эксплуатации коэффициент избытка воздуха определяется по результатам газового анализа продуктов горения, в следующей последовательности:

• рассчитывают содержание азота в уходящих газах

N = 100-(CО +О +СО +Н +СН ), %, (2.33)

• определяется коэффициент избытка воздуха

, (2.34)

где N , CO , O , CO , H , CH - содержание в продуктах горения азота, оксида углерода, кислорода, водорода и метана, %.

Действительные объемы воздуха и продуктов горения составят:

• воздуха

, (2.35)

• избыточного воздуха

, (2.36)

• водяных паров

V = V + 0,0016V d, (2.37)

• азота

V = V + 0,79 V, (2.38)

• газов

V_г = V + V + V , м³/кг (м³) топлива. (2.39)

2.5. Энтальпия воздуха и продуктов горения

Количество теплоты, которое содержится в воздухе и продуктах сгорания, называют энтальпией (теплосодержанием). Расчет энтальпии продуктов сгорания производится при действительных коэффициентах избытка воздуха. При выполнении расчетов принято энтальпию воздуха и продуктов сгорания относить к 1 кг сжигаемого твердого (жидкого) или 1 м³ газообразного топлива. В процессе расчета определяют:

• теплосодержание теоретического объема воздуха

I = V t_в, (2.40)

• энтальпию теоретического объема продуктов сгорания

I = (V С + V С + V С )t_г, (2.41)

• энтальпию избыточного количества воздуха

I_ = ( - 1) I , (2.42)

• энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха  > 1

I = I + I_ + I_зл, (2.43)

где C , C , C , C - объемная теплоемкость воздуха, трех атомных газов, азота и паров воды;

t_в, t_г - температуры соответственно воздуха и продуктов горения;

I_зл - энтальпия золы, учитывается при сжигании высокозольного топлива, ккал/кг золы.

Теплоемкость отдельных компонентов можно определить по эмпирическим формулам:

С = 0,315 + 0,020110^-3 t_в, (2.44)

C = 0,382 + 0,216110^-3 t_г, (2.45)

C = 0,306 + 0,026410^-3 t_г, (2.46)

C = 0,352 + 0,059710^-3 t_г. (2.47)