ЭНТАЛЬПИИ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

Энтальпия теорегически необходимых объемов воздуха и продуктов сгорания, кДж/кг, при расчетной температуре 0:

"в = V0 И)в; (2.23)

Я? = Уяо, ^)со2 + К2 (c&)N,-hVZ, o И)н, о, (2.24)

Где (с9)в, (с0)НгО—энтальпия 1 м3 влажного воз­

Духа, диоксида углереда, азота, водяных паров при температуре 0, ° С, кДж/м ; определяется по табл. П5 приложения.

Энтальпия продуктов сгорания при избытке воздуха а> 1:

Дг = Я?+(а-1)Яв° + Я, л. (2.25)

Здесь 7/,л — энтальпи! золы, кДж/кг:

Где. ауи—«доля золы топлива, уносимая продуктами сгорания; 18 (сО)зл—энтальпия 1 кг золы при температуре S, кДж/кг, определяется по табл. П5 приложения.

При приведенном значении уноса золы из топки ауяАп< 1,4 значением //зл можно пренебречь.

Энтальпия газов при наличии рециркуляции

"г. рЦ = #г + гЯг. отб, (2-26)

Где Нг и //г отб — энтальпии газов основного потока и рецир — кулируемых газов, определенные при температурах в рас­считываемом сечении газохода.

ПРИМЕРЫ

Пример 2.9. Определить энтальпии продуктов сгорания в точках смешения: в топке (при $=1700° С, а =1,1) и перед промежуточным перегревателем ($„„ = 850° С, а =1,16) при рециркуляции газов. Принять температуру в месте отбора газов на рециркуляцию 0от6 = 390° С; аотб=1,2; г =0,15; топ­ливо—мазут (приложение, табл. П1, топливо № 19).

Решение. По табл. ПЗ приложения находим теоретические энтальпии газов и воздуха для данного топлива при тем­пературах газов 1700, 850 и 390° С.

По формуле (2.25) энтальпия газов при избытке воздуха а>1 составит:

При а=1,1 и 3=1700° С

Яг = 31 522,5 + 0,1- 1)26814 = 34204 кДж/кг;

При а= 1,16 и 3 = 850° С

Нт = 14 595+(1,16 -1) 12 609,5 = 16613 кДж/кг;

При а= 1,20 и 3 = 390° С

Нг = 6303 + (1,20- 1) 5512,2 = 7405 кДж/кг.

Энтальпии газов в точках смешения находим по формуле (2.26):

В топке

Яг рц=34 204+0,15 • 7405 = 35 315 кДж/кг;

В газоходе перед промежуточным нагревателем

Нт рц = 16 613 + 0,15 • 7405 = 17 724 кДж/кг.

Пример 2.10. Насколько изменится энтальпия продуктов сгорания экибастузского угля (приложение, табл. П1, топливо № 9) на 1 кг топлива и в единицу времени при температуре 1250° С, а =1,20, если влажность его увеличится с 6,5 до 14,0%, а зольность с 36,9 до 45,0%?

При решении принять аун по табл. П7, исходный расход топлива 25 кг/с, КПД котла снизится при увеличении влажности

19

И зольности на 0,5% (с 92 до 91,5%), расход топлива обратно пропорционален изменению низшей теплоты сгорания.

Решение. Элементный состав экибастузского угля (приложе­ние, табл. П1, топливо № 9) следующий: Wp — 6,5%, Ар = 36,9%, Sp = 0,7%, Ср = 44,8%, Яр = 3,0%, iVp = 0,8%, Ор = 7,3%. Низшая теплота сгорания 17 380 кДж/кг.

Пересчет элементного состава на новую рабочую влажность FV$ = 14,0% и новую рабочую зольность А — 45,0% произ­водится с помощью множителя

Ю0-.4,0-45.0

2 100-6,5-36,9

Новый элементный состав следующий: S^ = 0,50%.

Cf = 32,45%, Я5 = 2,15%, 7Vf=0,60%, Ор = 5,3%, Л| = 45,0%і W— 14,0%.

Новая низшая теплота сгорания

Єр = (17380+25,1-6,5)0,724-25,1 -14,0=12 350 кДж/кг.

1. Определяем энтальпию для исходного топлива. По табл. ПЗ и П5 приложения находим для исходного топлива теоретическую энтальпию газов и воздуха при 0=1250° С И энтальпию золы. Они равны: Я° = 9888 кДж/кг; Я® = 8360 кДж/кг; Язл = 1283 кДж/кг.

При избытке воздуха а =1,20 по (2.25)

Яг=9888+ (1,20-1) 8360+1283 ~ 0,95 = 12 010 кДж/кг.

2. Определяем энтальпию продуктов сгорания для экиба­стузского угля с IV2 =14,0% и Л £ = 45,0%. В соответствии с новым элементным составом определяем теоретические объемы воздуха и газов (см. § 2.1): V0 = 3,32 м3/кг; FRO2 = 0,61 м3/кг; К£2о = 0,47м3/кг; F^ = 2,63 м3/кг.

Теоретические энтальпии газов и воздуха по (2.23) и (2.24) при 0=1250° С:

Я° = 1833,8 • 3,32 = 6088,0 кДж/кг;

Н°т = 2846,7 -0,61 + 1774,95 • 2,63 + 2238,0 ■ 0,47 = 7456 кДж/кг.

Значения (с9)в, (с0)СОг, (c&)Nj, (с0)НгО приняты по табл. П5 приложения.

При избытке воздуха ос =1,20 энтальпия газов по (2.25) Яг = 7456 + (1,20 -1) 6088,0 +1283 ^ • 0,95 = 9222 кДж/кг.

3. Определяем новый расход топлива при сохранении те­пловой мощности котла:

Qt іЛ. і 17 380-0,92

В—^—111 = 25———————— —=35,37 кг/с.

ЄнР2Л,2 12 350-0,915

Изменение энтальпии газов на 1 кг сожженного топлива

#гі/ЯГ2 = 12 010/9222 = 1,30-

Изменение энтальпии потока газов в единицу времени

B^JSfi-ЧШ В2Нг2 35,37-9222

Пример 2.11. Назаровский бурый уголь (приложение, табл. П1, топливо № 15) сжигается с твердым шлакоудалением при ат = 1,2, 0’т’ = 1200° С. Как изменится температура продуктов сгорания на выходе из топки, если в верхнюю часть топки введены газы рециркуляции? Коэффициент рециркуляции г = 0,15, температура газов рециркуляции $грц = 390°С; аотб= 1>25.

Решение. 1. Определяем по табл. ПЗ приложения энтальпии газов и воздуха при температурах 1200 и 390° С:

При 0Г = 1200° С

Я? = 8546 кДж/кг; Я° =6351 кДж/кг;

При 0Г = 390° С

Я® = 2506 кДж/кг; Я° = 1910 кДж/кг.

2. Определяем энтальпию газов при 9= 1200° С и 390° С по (2.25):

При 0=1200° С и а =1,2

Яг==9816 кДж/кг;

При & = 390° С и а= 1,25

Яг = 2983 кДж/кг.

3. Определяем энтальпию газов в точке смешения по (2.26):

Яг рц = 9816+0,15-2983 = 10 263 кДж/кг.

Избыток воздуха в газовом потоке после смешения асм = ат + (ард — ат) г = 1,2 + (1,25 -1,2) 0 Д 5 = 1,207.

4. Определяем температуру газов после ввода рециркуляции газов. Для этого находим энтальпию смеси при асм = 1,207 в интервале температур 1200 —1000° С по формуле

^г. см = [«г+(асм-1)Яв°](1+4

При 1200° С

[8546+ (1,207 —1)6351](1 +0,15) = 11 343 кДж/кг;

При 1000° С

Яг см= [6970+(1,207-1) 5206] (1+0,15) = 9258 кДж/кг.

Интерполируя,, получаем температуру газов на выходе из топки после рециркуляции газов

1200-1000

9′; = 1200—————————— (И 343-10 263) =1096,4° С.

11343-9258

Таким образом, температура газов за топкой снизилась на ДЭ;’= 1200-1096,4= 103,6° С.

Пример 2.12. Насколько изменится энтальпия уходящих газов при сжигании природного газа (приложение, табл. П2, топливо № 5), если избыток воздуха за топочной камерой снизить с 1,10 до 1,05? Принять присосы воздуха в газовом тракте (от выхода из топки до выхода из воздухоподогревателя) Лапрс = 0,15, температуру уходящих газов 120° С.

Решение. В соответствии с заданием, избыток воздуха в уходящих газах снизится с аух = ат 4-Аапрс = 1,10 + 0,15 = 1,25 до аух= 1,20.

По табл. П4 при 9 = 200° С энтальпия теоретического рас­хода воздуха и продуктов сгорания равна для данного топлива

2оо =2566 кДж/м3, Я?2оо = 3010 кДж/м3.

1. Определим энтальпию газов при а =1,25 и температуре 200° С:

Л, 2оо = нг 2оо + (а-1) Я »2оо = 3010+(1,25-1) 2566 =

= 3651,5 кДж/м3.

При температуре уходящих газов 120° С

120 120 НГ 12 О = нт 200 — = 3651,5 — = 2190,9 ж Дж/м 3.

Г 120 г zoo 200 200

2. Энтальпия газов при аух = 1,20 и температуре 200° С

Яг2оо = 3010 + (1,20-1)2566 = 3523,2 кДж/м3.

При температуре уходящих газов 120° С

Яг120 = 3523,2~=2113,9 кДж/м3.

Таким образом, понижение избытка воздуха за топкой на Да = 0,05 уменьшает энтальпию уходящих газов на 77 кДж/м3 (примерно на 3,5%).

ЗАДАЧИ

Задача 2.12. Определить энтальпию теоретически необходимого объема воздуха при сжигании 1 кг АШ (приложение, табл. П1, топливо № 5) и 1 кг назаровского бурого угля (приложение, табл. П1, топливо № 15) при температуре 350° С и сопоставить их одновременно с соотношением теплот сгорания этих топлив. 22

Задача 2.ТЗ. Как изменится энтальпия продуктов сгорания уходящих І’азов при сжигании ангренкого угля (приложение, табл. П], топливо № 13), Гели его влажность увеличпь с 34,5 до 45%? Температуру уходяших газов Принять 160′ С, аух=1,4.

Задача 2.14. Как измсится энтальпия продуктов сгорания на выходе из Гопки при сжигании назароского бурого угля (приложение, табл. П1, топливо № 15), если замкнутую схеїу сушки заменить на разомкнутую с влажностью Wn"= 13%? Принять 1100° С, а, = 1,20.

Задача 2.15. Насколько изменит удельную энтальпию и температуру газов в Поворотной камере котла присос холодного воздуха в количестве Д апрс = 0,1 при /х в — 20° С? . Принять вбыток воздуха в газовом потоке до поворотной камеры an Kf=l,13, температуру газов 850° С, топливо — экибастузский уголь (приложение, табл. Ш, тощиво № 9).