Полезная тепловая нагрузка печи

Полезно использованное тепло или полезная тепловая нагруз­ка печи складывается из количеств тепле, которые передаются продукту в печи для его нагрева и частичного испарения.

Если в печи помещены несколько самостоятельных змеевиков, то полезная тепловая нагрузка равна сумме теплот, полученных отдельными потоками.

Полезную тепловую нагрузку рассчитывают по формуле, кВт,

, где - расход продукта, кг/с;

е – массовая доля отгона на выходе из печи;

–удельная энтальпия продукта на входе в печь, кДж/кг;

, – удельные энтальпии жидкой и паровой фаз нефтепро­дукта на выходе из печи_, кДж/кг.

Энтальпию жидкого нефтепродукта можно рассчитать по форму­ле, кДк/кг,

,

где -плотность жидкости при температуре 20 °C_, отнесенная к плотности воды при 4 °С (=);

t,°С – температура, при которой определяется энтальпия.

Энтальпия углеводородных газов и паров при невысоких дав­лениях» кДж/кг,

Расчет процесса горения топлива в печи

Низшая теплота сгорания топлива рассчитывается по формулам:

для жидкого топлива, кДж/кг топл.,

где – содержание углерода, водорода, се­ры, кислорода, влаги в топливе (элементарный состав), % массовый;

для газообразного топлива, кДж/м³ топл.,

где Н₂, СО, H₂S и т.д. - объемное содержание газов, входящих в состав газообразного топлива, % объемный.

Высшая теплота сгорания топлива:

для жидкого топлива, кДж/кг,

для газообразного топлива, кДж/м³,

где - объемное содержание газов, входящих в газообразное топливо, в долях от единицы- высшая теплота сгорания водорода, двуокиси углерода и т.д.

Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания:

1 кг жидкого топлива, м³/кг топл.,

1 нм³ газообразного топлива, м³/м³ топл., \

Для обеспечения полноты сгорания топлива практически в печь подается воздух с избытком по сравнению с теоретическим. Это характеризуется коэффициентом избытка воздуха.

Коэффициент избытка воздуха

где - действительное и теоретическое количество воздуха, отнесенное к 1 кг или 1 м³ сжигаемого топ­лива, кг/кг топл., кг/м³топл.

Значения коэффициента избытка воздуха зависят от способа сжигания и вида топлива, принимаются по таблице:

Таблица 15.1 – Значение коэффициента избытка воздуха в печи

Вид топлива	Способ сжигания	Коэффициент избытка воздуха
Жидкое Жидкое Газообразное	Форсунки с паровым распылом Форсунки с воздушным распылом Горение в объеме	1,3...1,4 1,2.. 1,3 1,05.,.1,2

Состав продуктов сгорания. Продукты полного горения топлива состоят из двуокиси углевода СO₂ , двуокиси сернистого газа SO₂ , если в топливе есть сера, паров воды Н₂O, азота N₂ и избыточного кислорода O₂ .

При сжигании жидкого или твердого топлива, м³/кг топлива:

Объем трехатомных газов (СO₂ и SO₂)

Объем азота

Объем водяных паров

Объем кислорода

Суммарный объем продуктов сгорания

При сжигании газообразного топлива, м³/м³ топл.:

Объем трехатомных газов (СO₂ и SO₂)

Объем азота

Объем водяных паров

Объем кислорода

Суммарный объем продуктов сгорания

Энтальпия, кДж/кг топл., кДж/м³ топл., продуктов сгорания

воздуха

где и т.д. – энтальпии газов, принимаются в зависимости от их температуры.