Общая характеристика котельного агрегата, котельной установки. Элементы, входящие в состав котельного агрегата. Тракты котла. Состав и параметры продуктов сгорания. Тепловой баланс котла, страница 11

Состав и основные характеристики газообразного топлива.

К газообразным топливам относится, прежде всего, природный газ, основным компонентом которого является метан СН₄. Кроме метана, в природном газе содержится небольшое количество  азота  N₂  (1 – 14 %),  высших углеводородов С_nH_m (1 – 5 %), диоксида углерода СО₂ (менее 1 %).

При добыче нефти выделяется так называемый попутный газ, содержащий меньше метана, чем природный, но больше высших углеводородов, и поэтому выделяющий при сгорании больше теплоты.

Газообразное топливо, в отличие от твердого и жидкого, является более опасным в эксплуатации, так как природный газ обладает сильными удушающими свойствами.

Газообразное топливо может быть как естественным, так и искусственным. К естественному газообразному топливу относится топливо, добываемое из недр Земли. К искусственному – топливо, получаемое путем нагревания каменного угля, торфа или древесины без доступа кислорода (коксовый газ, генераторный газ и т. д.)

В последнее время в мире все более широкое применение находит биогаз – продукт анаэробной ферментации (сбраживания) органических отходов (навоза, растительных остатков, мусора, сточных вод и т. д.).

Природные газы обладают теплотой сгорания порядка 33500 кДж/м³ и более.

Теплота сгорания природного газа, кДж/м³, определяется испытанием в калориметре или подсчетом на сухую массу по формуле:

,

где  - теплота сгорания i-го горючего газа, входящего в смесь, кДж/м³,  = 12640 кДж/м³,= 10790 кДж/м³,  = 23370 кДж/м³, = 35880 кДж/м³,  = 64360 кДж/м³ и т. д.;  - объемная доля i-го горючего газа в смеси; N - количество компонентов газовой смеси.

Условное топливо. Приведенные характеристики.

Паровые котлы одинаковой производительности могут потреблять разное количество топлива, так как его теплота сгорания у разных видов изменяется в широких пределах.

Для сравнения экономичности котельных введено понятие условного топлива, имеющего теплоту сгорания  = 29330 кДж/кг (7000 ккал/кг).

Потребление разных видов топлива котлами может быть пересчитано в условное топливо по соотношению:

,

где ,  - расход условного и натурального топлива, кг/ч (м³/ч).

Отношение  называется тепловым эквивалентом топлива, значение которого для природного газа составляет 1,13 – 1,15, для мазута – 1,35 – 1,37. Для твердого топлива значение теплового эквивалента меньше единицы.

Более полную характеристику массовых расходов при сравнении сжигаемых в котле топлив дает выраженное в процентах содержание химических элементов и балласта, отнесенное к единице низшей теплоты сгорания топлива 1 МДж, которое называют приведенной характеристикой топлива.

Приведенные влажность, зольность и сернистость, %∙кг/МДж, определяют соответственно по формулам:

; ; .

Состав продуктов горения топлива. Определение теоретически необходимого количества воздуха для сжигания топлива.

Горением называется быстрый процесс экзотермического окисления горючего вещества, сопровождающийся выделением значительного количества тепловой энергии.

При полном окислении горючих компонентов топлива наблюдаются следующие химические реакции:

С + О₂ = СО₂; S + O₂ = SO₂; 2Н₂ + О₂ = 2Н₂О.

Помимо продуктов полного сгорания горючих компонентов, дымовые газы содержат водяной пар, привнесенный с влагой воздуха и образовавшийся в результате испарения влаги топлива; азот воздуха и азот, образовавшийся из азотистых соединений топлива; избыточное количество воздуха, введенного в топочный объем и не участвующего в горении, некоторое количество водяного пара, в случае, если он использовался для распыления топлива.

Если кислорода недостаточно, то в образовавшихся при горения газах будут присутствовать и горючие элементы (СО, Н₂, СН₄ и др.), такое горение называется неполным.

Так как кислород вводится в топку с атмосферным воздухом, состав которого известен, можно подсчитать количество воздуха, которое надо ввести в топку для горения 1 кг топлива заданного состава, и количество образующихся продуктов горения.