- •1. Состав и свойства углей и продуктов их сгорания и газификации
- •1.2. Состав и свойства продуктов сгорания и газификации углей
- •2.2. Тепловой баланс
- •2.3. Технологические показатели
- •3.Примеры выполнения заданий
- •1.Исходные данные
- •2. Решение
- •2.Решение
- •Исходные данные
- •2. Решение.
- •Исходные данные
- •Решение
- •Исходные данные
- •Решение
- •1. Исходные данные (см. Пример 1).
- •Решение
- •1. Исходные данные
- •2. Решение
- •1. Исходные данные (см. Пример 1).
- •2. Решение
- •1. Исходные данные (см.Пример 1).
- •2. Решение
- •1. Исходные данные (см.Пример 7).
- •2. Решение
- •2. Решение
- •1.Исходные данные (см.Пример 12).
- •2. Решение
- •1. Исходные данные
- •2. Решение
- •1. Исходные данные (см.Пример 14).
- •2. Решение '
- •1. Исходные данные (см.Пример 14).
- •2. Решение
- •1. Исходные данные (см. Пример 14).
- •2. Решение
- •1.Исходные данные (см.Пример 14).
- •2. Решение
- •1. Исходные данные
- •2. Решение
- •1. Исходные данные
- •2. Решение
- •1. Исходные данные
- •2. Решение
- •1. Исходные данные
- •2. Решение
- •1. Исходные данные
- •2. Решение
- •1. Исходные данные
- •2. Решение
- •1. Исходные данные
- •2. Решение
- •1. Исходные данные
- •2.Решение
- •1. Исходные данные (см.Пример 28).
- •2. Решение
- •Исходные данные
- •2. Решение
- •1. Исходные данные (см.Пример 20)
- •2. Решение
- •1. Исходные данные
- •2. Решение
2. Решение
1. Определим величину Q газифицируемого угля. Воспользуемся формулой ВТИ
(см. пример 2). Получаем
Q=3397•5,2+1011•4,37-127•(7,14-0,31)-24,62•6=28896 кДж/кг
2. Найдем приведенный к нормальным физическим условиям теоретически объем воздуха V, расходуемый на газификацию 1 кг рабочей массы угля.
Величина V для рассматриваемых угля и продуктов газификации была определена в примере 20, поэтому здесь воспользуемся этим результатом. Имеем V=4,25 нм/кг угля.
3. Найдем физическое тепло воздуха, подаваемого для газификации 1 кг рабочей массы угля. Согласно [13] это можно сделать так:
=( Т- 273,15) •V•,
где - усредненная в диапазоне температур 273,15 ... ТВ объемная теплоемкость воздуха, кДж/(нм•К).
Для реального атмосферного воздуха величина при Т=335 К может быть определена следующим образом
= l,313+8,73•10•T+2,09•10•T=
=1,313+8,73•10•335+2,09•10•335=l,345 кДж/(нм•К)
Соответственно получаем
=(335-273,15)•4,25•1,345=353 кДж/кг угля.
4. Найдем физическое тепло 1 кг рабочей массы газифицируемого угля. Согласно [13] это можно сделать так:
=(335-273,15),
где - усредненная в диапазоне температур 273,15 ... Т удельная теплоемкость угля, кДж/(кг•К).
Согласно [13] при Т300 К каменные угли имеют 0,9б кДж/(кг•К).
Соответственно получаем
=(335-273,15) •0,96=59 кДж/(кг•К).
5. Найдем относительные величины:
=/Q=353/28896=0,0122=1,22%,
= /Q=59/28896=2,04•10= 0,204%.
Анализ величин и показывает, что при относительно невысоких температурах вклад в формирование приходной части теплового баланса физического тепла подаваемого на газификацию воздуха и газифицируемого угля довольно незначителен. Поэтому при отсутствии предварительного подогрева воздуха и угля в расчетах процессов газификации и сгорания угля в подземных условиях, не претендующих на высокую точность, величинами можно и пренебречь.
Пример 27.
1. Исходные данные
В соответствии с заданным вариантом сжигаемым в подземных условиях углем является донецкий полуантрацит, имеющий следующий состав на сухое безвольное состояние и соответствующие показатели его технического анализа (см.пример 1). Полуантрацит имеет Q = 26920 кДж/кг.
2. Решение
1. Последовательно найдем состав полуантрацита на рабочее состояние и далее приведенный к нормальным физическим условиям теоретический объем продуктов полного сгорания полуантрацита в воздухе с = 1,0 при =0 V и влажность этих продуктов сгорания W.
В связи с тем, что это уже было сделано ранее в примерах 1 и 8 воспользуемся этими результатами.
Имеем: V=7,5 нм/кт угля, W=6,53%
2. Найдем приведенный к нормальным физическим условиям теоретический объем продуктов полного сгорания полуантрацита в воздухе с = 1,0 при =1 кг воды/кг угля V и влажность этих продуктов сгорания.
Согласно [3]
V = V+ 1,243•= 7,5 + 1,243•1 = 8,743 нм/кг угля.
Объем паров воды в продуктах полного сгорания полуантрацита при .=1 кг воды/кг угля определим как;
V= V+1,243•=0,01•W•V+l,243•= 0,01•6,53•7,5 + 1,243•1=
= 1,733 нм/кг угля.
Следовательно
W=100•V / V=100•1,733/8,743=19,82%.
3. Найдем температурные зависимости(Т) рассматриваемых продуктов сгорания с W=6,53% и с W=19,82%.
Учитывая рекомендации [4], получаем:
у продуктов сгорания с W=6,53%
(T) = (l-0,01•W)• (1,3114+1,7973•10•Т)+0,01•W•(1,4070+2,4688•10•Т)= =1,3177+1,8412•10•Т;
у продуктов сгорания с W=19,82%
(T) = (l-0,01•W)•(1,3114+1,7973•10•Т)+
+0,01•W•(1,4070+2,4688•10•Т)=
=1,3304 +1,9309•10•Т;
где [] = кДж/(нм•К); [Т]=К.
4. Найдем температуру рассматриваемых продуктов сгорания с W=6,53%. Согласно [13] при
= 0 это можно сделать используя выражение
Т=,
где [Т] = К.
Раскрывая числовые значения исходных величин, получаем (Т)+ 6883,6•Т-21449054=0.
Решая его:
Т=,
(Т)=2328,3 К, (Т)= -9211,9 К.
Т не может быть меньше 0 К и должна быть, по крайней мере, больше 273,15 К. Учитывая это, выбираем первый корень. Следовательно, при =0 Т = 2328,3 К.
5. Найдем температуру рассматриваемых продуктов сгорания с W=19,82%.
При .>0 и неизменных потерях тепловой энергии в окружающую среду исходное выражение для расчета Т записывается в виде [13]
Т=+273,15
Раскрывая числовое значение исходных величин, получаем
Т=+273,15.
Преобразуя данное уравнение, получаем следующее квадратное уравнение:
Т+6617,1•Т-16369568 = 0
Решая его:
Т=,
получаем
(Т)= 1917,9 К, (Т)= - 8535,1 К.
Исходя из физических предпосылок, выбираем первый корень. Следовательно, при
=1 кг воды/кг угля Т=1917,9 К.
6. Найдем разницу Т- Т,
Имеем Т- Т=2328,3-1927,9=410,4 К.
Таким образом, если внешний водоприток не будет сильно оказываться .на потере тепловой энергии из продуктов сгорания а окружающую среду, то каждый килограмм воды внешнего водопритока, приходящийся на 1 кг рабочей массы сгораемого полуантрацита, будет понижать температуру его продуктов полного сгорания в воздухе на 400 К.
Пример 28.