2 Расчет горения топлива

1. Характеристика топлива

Перед началом расчетов необходимо из справочных таблиц табл. П.26, П27 или [1] выписать характеристики топлива и оформить их в табличной форме (табл. 2.1, 2.2). Для углей нужно определить вид (каменные, бурые, тощие и т.д.) и дополнительные характеристики.

Tаблица 2.1 - Характеристики твердого топлива (мазута)

Топливо ( наименование, вид, месторождение № ....)

Ср, %

W^р, %

А^р, %

S^рк, %

S^рор%

Н^р, %

N^р, %

О^р, %

Q^рн кДж кг

V^г

t1, ^0С

t2 ^0C

t3 ^0C

Таблица 2.2 - Характеристики газа

Газ (наименование, месторождения, №....)

СН4, %

С2Н6%

С3Н8,%

С4Н10,%

С5Н12,%

N2, %

СО2,%

Н2S,%

О2, %

СО,%

Н2, %

Q^cн, кДж/м^3

^сг кг/м^3

2. Теплота сгорания смеси топлив

Расчет смеси выполняется условно для 1 кг твердого (жидкого) топлива по рекомендациям [1] с учетом доли топлив, заданной по теплоте.

Теплота сгорания смеси

, кДж/кг, (2.1)

где Q_н^р₁- теплота сгорания твердого (жидкого) топлива, кДж/кг;

q₁- доля этого топлива по теплу, %.

Количество теплоты, вносимое в топку с газом

, кДж/кг. (2.2)

Расход газа (в м³), приходящийся на 1 кг твердого (жидкого) топлива

, м³/кг, (2.3)

где Q_н^р_п- теплота сгорания газа, кДж/м³.

Правильность расчета хпроверяется по формуле

, кДж/кг. (2.4)

3. Объемы воздуха и продуктов сгорания

Необходимое для полного сгорания топлива количество кислорода, объемы и массовые количества продуктов сгорания определяются из стехиометрических уравнений горения. При полном сгорании топлива образуются только продукты полного окисления горючих элементов СО₂, SО₂, Н₂О и азот воздуха N₂.

Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания для твердого (жидкого) топлива (в м³/кг) определяют по формулам;

Для газообразного топлива (м³/м³) соответствующие формулы имеют вид:

;

;

,

где d_г- влагосодержание топлива, г/м³(приt_г= 10⁰С можно приниматьd_г= 10 г/м³).

Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания для смеси топлив (в м³/кг ) определяются с учетом величины х по формулам

Для определения коэффициента избытка воздуха в топке и присосов воздухапо газоходам котла необходимо по чертежам и описанию ознакомиться с устройством и характеристиками рассчитываемого котельного агрегата, выбрать схему приготовления топлива, тип, количество и схему размещения в топке горелок, нарисовать расчетную схему компоновки котла.

Значения коэффициентов избытка воздуха на выходе из топки и присосов воздуха в элементах и газоходах котельной установки принимают по рекомендациям табл. П.1, П2, П3. Принятые значения изаносятся в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 -Присосы воздуха по газовому тракту

Элементы и участки газового тракта котла	Присосы воздуха 	Коэффициент избытка воздуха 	Средний коэффи-циент избытка воздуха ср
1 2 3

Расчет действительных объемов и характеристик продуктов сгорания в поверхностях нагрева производится с использованием средних значений коэффициентов избытка воздуха в элементах котла по формулам, м³/кг:

Объемные доли трехатомных газов определяются по формулам

Концентрация золы в дымовых газах (при сжигании твердого топлива), г/м³

где _ун- доля золы топлива, уносимая газами из табл. П.1 или по [2].

Расчеты по определению характеристик продуктов сгорания сводятся в табл. П.4 в соответствии с последовательностью расположения поверхностей нагрева по газовому тракту котла.

4. Энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Теплота продуктов сгорания является суммой физической теплоты трехатомных газов (RO₂), двухатомных (N₂) и водяных паров (Н₂О). Энтальпии теоретического объема воздуха и продуктов сгорания, отнесенные к 1 кг или 1 м³сжигаемого топлива при температуре⁰С, определяют по формулам, в кДж/кг или кДж/м³

где (сt)_в, (с)_RO2, (c)_N2, (c)_Н2О- удельные энтальпии воздуха, трехатомных газов, азота и водяных паров, определяемые по табличным данным табл. П.5 в зависимости от температуры.

Энтальпия продуктов сгорания для действительных объемов воздуха

,

где I_зл – энтальпия золы, учитываемая при пылевидном сжигании твердого топлива, когда имеет место высокий унос летучей золы с газом.

Энтальпию золы рекомендуется учитывать, если приведенная величина уноса золы из топки, %, кг/МДж:

.

Энтальпия золы:

,

где ( с)_зл- удельная энтальпия золы, кДж/кг.

Данные расчетов энтальпии продуктов сгорания топлива при различных температурах газов в разных газоходах сводятся в табл. П.6.

Энтальпии I_гподсчитываются для рабочего диапазона температур данной поверхности нагрева, выбираемого ориентировочно для:

- топки (100÷2200)⁰С

- конвективных пароперегревателей

(по ступеням) (600÷1200)⁰С

- II-й ступени экономайзера (400÷900)⁰С

- II-й ступени воздухоподогревателя (300÷600)⁰С

- I-й ступени экономайзера (200÷500)⁰С

- I-й ступени воздухоподогревателя (100÷400)⁰С.

Рисунок 2.1 - I-- диаграмма продуктов сгорания

По данным этой таблицы на миллиметровой бумаге строится график зависимости энтальпии продуктов сгорания топлива I_гот температуры- диаграмма I-( рис. 2.1).