Всего на сайте:
210 тыс. 306 статей

Главная | Машиностроение

МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ. ОБЪЕМЫ И ЭНТАЛЬПИИ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ  Просмотрен 812

Материальный баланс процесса горения устанавливает математическую связь между веществами, вступившими в реакцию (топливо и окислитель), и конечными продуктами (продукты сгорания).

Материальный баланс составляется на один килограмм твердого или жидкого топлива или на один кубометр газа.

Горючие составляющие топлива вступают в химическую реакцию с кислородом в определенном количественном соотношении, определяемым законом Дальтона.

Реакции полного горения:

С + О2 = СО2 ;

S + О2 = SО2 ;

2 + О2 = 2Н2О .

Расход кислорода и количество образующихся продуктов сгорания определяются из стехиометрических соотношений реакций горения. Суммируя затраты кислорода на сжигание горючих составляющих на 1 кг топлива и учитывая кислород, содержащийся в топливе, получают теоретически необходимое количество кислорода для сжигания 1 кг (1 м3) топлива. Учитывая, что содержание кислорода в воздухе 21 % по объему, теоретически необходимое количество воздуха для горения Vо составляет:

- для твердого и жидкого топлива:

, м3/кг ;

- для газа:

, м33.

 

Минимальный объем дымовых газов при полном сгорании 1 кг (1 м3) топлива с теоретически необходимым количеством воздуха (α=1) находят по формулам:

 

- объем сухих трехатомных газов:

для твердого и жидкого топлива:

, м3/кг ;

для газа:

, м33 ;

- объем азота:

для твердого и жидкого топлива:

, м3/кг ;

для газа:

, м33 ;

- объем водяных паров:

для твердого и жидкого топлива:

, м3/кг .

При наличии парового дутья или парового распыливания мазута с расходом пара Gф, кг/кг, к величине добавляется величина 1,24 Gф

для газа:

, м33 ,

где dr.тл - влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м3 сухого газа, принимается равным 10г/м3.

Полный объем дымовых газов

, м3/кг (м33) .

В процессе горения по мере расходования топлива и кислорода и уменьшения действующих концентраций выгорание замедляется. В камерах сгорания котлов условия реагирования ухудшаются из-за несовершенства аэродинамики топочных устройств и, как следствие, недостаточно полного смешения вступающих в процесс горения больших масс топлива и воздуха. Поэтому воздуха для горения подается больше его теоретически необходимого количества.

Отношение количества воздуха, действительно поступающего в топку Vв , к теоретически необходимому его количеству называется коэффициентом избытка воздуха

.

Коэффициент избытка воздуха в топке должен обеспечить практически полное сгорание топлива, он выбирается в зависимости от типа топочного устройства и вида сжигаемого топлива. Избыток воздуха включает в себя коэффициент избытка воздуха, подаваемого в горелку , и присосы холодного воздуха извне при работе топки под разрежением . Под присосами воздуха понимают ту часть балластного воздуха, которая поступает в газоходы котла, находящиеся обычно под разряжением, через неплотности в обмуровке.

Избыток воздуха за каждой поверхностью нагрева после топочной камеры ai получают прибавлением к aт соответствующих присосов воздуха в отдельных поверхностях нагрева

.

Действительные объемы продуктов сгорания определяются по среднему значению коэффициента избытка воздуха aср в поверхностях нагрева, равному полусумме значений на входе и выходе из нее, м3/кг или м33 .

Действительный объем водяных паров

.

Полный объем газов

.

Безразмерная концентрация золовых частиц в потоке дымовых газов определяется по формуле

,

где аун - доля золы, уносимая потоками газов, зависит от вида топки и способа сжигания:

для камерных топок с твердым шлакоудалением аун = 0,95;

при жидком шлакоудалении аун = 0,5- 0,7;

при слоевом сжигании аун = 0,15- 0,2;

в циклонных топках аун = 0,1- 0,15.

Gг - масса дымовых газов на килограмм топлива, при сжигании твердого топлива и мазута составляет

, кг/кг .

Объемные доли трехатомных газов и водяных паров, равные парциальным давлениям газов

; ; .

 

Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Для всех видов топлив энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания (кДж/кг или кДж/м3) при коэффициенте избытка воздуха α=1

;

.

Энтальпия продуктов сгорания при избытке воздуха a > 1 равна

.

В приведенных формулах: (с )в , , , – энтальпии 1 м3 при постоянном давлении соответственно воздуха, трехатомных газов, водяных паров и азота.

Энтальпия золы рассчитывается по формуле

,

где (с )зл – энтальпия 1 кг золы, кДж/кг.

Энтальпия золы невелика по сравнению с другими составляющими и учитывается, когда приведенный унос летучей золы с потоком газов значителен aун > 1,4 (% ·кг)/МДж, где - приведенная зольность топлива.

= , ( % ∙кг)/МДж .

 

Предыдущая статья:НА ПЫЛЕВИДНОМ ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ Следующая статья:ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
page speed (0.0093 sec, direct)