Расход воздуха на сжигание одного килограмма топлива

При техническом расчете процесса горения определяют необходимое ко­личество окислителя (воздуха), состав и объемы продуктов сгорания, их энтальпию, количество выделившейся в ходе процесса тепловой энергии и температуру продуктов сгорания. Все расчеты производятся на основе стехиометрических уравнений.

Горение может быть полным и неполным. При полном горении продук­ты сгорания состоят из СОг, Н20 и SO2. Это происходит при достаточном количестве окислителя, а горючие элементы окисляются вплоть до конеч­ных продуктов реакции. Если же в зоне горения окислителя не хватает, то происходит неполное горение углерода с образованием оксида углерода.

(15.11)

(15.12)

При полном сгорании углерода из соотношения С+О2 = СО2 получаем:

1 кмоль С +1 кмоль 02 = 1 кмоль С02.

Учитывая молярные массы, выражение (15.11) можно представить в виде:

12кгС + 2 16кг02 = 44кгС02. Перепишем уравнение (15.12) для 1 килограмма углерода:

Расход воздуха на сжигание одного килограмма топлива

1 кг С + 2.67 кг 02 = 3.67 кг С02.

(15.13)

Таким образом, для полного окисления (сгорания) 1 килограмма уг­лерода требуется 2.67 килограмма кислорода, при этом образуется 3.67 килограмма углекислого газа С02.

Учитывая плотность веществ, которая при нормальных условиях опре­деляется по формуле

Последнее выражение (15.13) можно представить в виде:

1 кг С +1.866 м3 02 = 1.866 м3 С02. (15.15)

Таким образом, для сгорания 1 килограмма углерода требуется 1.866 кубических метров кислорода.

Аналогично ведется расчет для водорода:

2Н2 + 02 = 2Н20; 2 кмоль Н2 +1 кмоль 02 = 2 кмоль Н20; 2 -2 • 1 кг Н2 +1 • 16 • 2 кг 02 = 2 • (2 • 1 +16 • 1) кг Н20; 4 кг Н2 + 32 кг 02 = 36 кг Н20;

4 32 ^ 36 ^

-кгН2 + —кг02 = —кг Н20; 4 4 4

1 кг Н2 + 8 кг 02 = 9 кг Н20; 1 кг Н2 + 5.56 м3 02 = 11.12 м3 Н20.

Таким образом, для окисления 1 кг водорода требуется 8 кг или 5.56 м3 кислорода, при этом образуется 9 кг водяных паров. Реакция окисления серы:

S^02 = S02;

1.32 кг Эл +1 • 16 • 2 кг 02 = 64 кг S02;

32 кг Эл + 32 кг 02 = 64 кг S02;

32 л 32 л 64 ^ — кг Эл + — кг 02 = — кг S02;

1кг8л + 1кг02 = 2кг S02;

1 кг Бл + 0.7 м3 02 = 0.7 м3 S02.

Таким образом, для окисления 1 кг серы требуется 1 кг или 0.7 м3 кислорода, при этом образуется 2 кг сернистого ангидрида S02.

Суммируя затраты кислорода на сжигание горючих элементов, содер­жащихся в 1 кг топлива и вычитая кислород топлива, получим теоре­тически необходимый объем кислорода для сжигания 1 кг твердого или жидкого топлива Vo2 (м3/кг) при нормальных условиях:

Рр Tip cp г)р

=1.866 — +5.56 — + 0.7-^——————————————— , (15.16)

°2 100 100 100 100 • Po2

Где Cp, ifp, 5P, Op — массовое содержание горючих элементов в топливе (в %), которое берут на основании лабораторных анализов или из таблиц топлив; ро2 — плотность кислорода при нормальных физических условиях, равная 1.428 кг/м3.

Для сгорания 1 м3 газового топлива теоретически необходимый объем кислорода (м3/м3) рассчитывается аналогично:

= 0.01 [о.5СО + 0.5Н2 + 1.5H2S + ]Г + СтНп — 02]. (15.17)

В атмосферном воздухе содержится 21% кислорода по объему. Так как в большинстве случаев для окисления (сгорания) топлива используется кислород, находящийся в воздухе, то на практике определяют теоретически необходимое количество (объем) воздуха для полного сгорания единицы массы топлива:

= Г м3вОЗДуха 1. (15.18)

0.21 LHa 1 кг топлива J

Представим выражение (15.16) в виде:

Vq2 = 0.01866СР + 0.0556НР + 0.007SS — ^^ Ор. (15.19)

Подставляя выражение (15.19) в выражение (15.18), получим теорети­чески необходимое количество (объем) воздуха:

0.01866СР + 0.0556IP + 0.007S* к —

Ут _ ______________________________________ °р+к 1.428 _

0.21

VT = 0.0889(СР + 0.375SP) + 0.265НР — О. ОЗЗЗОр . (15.20)

Для полного сгорания 1 м3 сухого газообразного топлива необходимый объем воздуха (м3 воздуха/1 м3 топлива) равен:

VT = 0.0476 [0.5(00 + Н2) + 1.5H2S + (rn+ J) CmHn — 02]. (15.21)

Теоретически необходимое количество воздуха VT — это минимальное количество воздуха, обеспечивающее полное сгорание единицы массы (1 кг; 1 г) топлива.

В реальных условиях полное сгорание топлива при теоретическом количестве воздуха обеспечить не удается, что объясняется недостаточ­ным смешением топлива с воздухом, неравномерной подачей воздуха в объем топочного устройства, несовершенством конструкций сжигающих устройств. Поэтому для достижения гарантированной полноты сгорания топлива воздуха подают больше, чем его теоретически необходимо VT. Величина, численно равная отношению действительного количества воз­духа V* к теоретически необходимому количеству воздуха VT называется Коэффициентом избытка воздуха:

А = Р>1. (15.22)

Коэффициент избытка воздуха а зависит от выхода летучих веществ, конструкции топки, эффективности перемешивания топлива с воздухом и других факторов. В современных энергетических котельных, сжигающих твердое топливо, а = 1.2… 1.25, жидкое или газообразное — а = 1.05… 1.1. Чем благоприятнее условия для смешения топлива с воздухом и чем оптимальнее организован процесс горения, тем меньшим может быть зна­чение а.

Ваш отзыв

Рубрика: Основы теории тепловых процессов и машин

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *