Расчет процесса газификации и горения угля в ТГР

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Расчет процесса газификации и горения угля в ТГР

Характеристики топлива (Экибастузкое СС):

зольность рабочая ;

влажность рабочая ;

низшая рабочая теплота сгорания

содержание углерода ;

содержание серы ;

содержание водорода ;

содержание азота ;

содержание кислорода ;

температура перехода золы в жидкое состояние .

Для вычисления процесса газификации и горения угля в ТГР, на первом этапе задаются начальная температура угольных частиц  и «нулевое» приближение для температуры частиц .

Кинетические параметры реакций определяются следующими выражениями:

	(6.1)
	(6.2)
	(6.3)
	(6.4)
	(6.5)
	(6.6)
	(6.7)
	(6.8)

Температура газа ;

Размеры частиц после деструкции ;

Теплоты сгорания компонентов горючего газа, Мдж/кг:

Определение выхода метана, кг/кг у:

,

(6.9)

где  - доля водорода в топливе;

 - универсальная газовая постоянная;

- время реакции;

  - энергия активации реакции горения;

 - предэкспоненциальный множитель константы скорости горения данного компонента.

Выход углекислоты, кг/кг у:

.

(6.10)

В этом выражении:

 - содержание кислорода в топливе;

- энергия активации реакции горения;

 - молекулярные массы углекислоты и кислорода;

- предэкспоненциальный множитель константы скорости горения данного компонента.

.

Выход водяного пара в реактор (на стадии сушки угля), кг/кг у:

(6.11)

где - содержание влаги в топливе;

 - энергия активации реакции горения;

 - предэкспоненциальный множитель константы скорости горения данного компонента.

Выход окиси углерода при паровой газификации (паром ), кг/кг у:

(6.12)

где - молекулярные массы окиси углерода и воды;

- предэкспоненциальный множитель константы скорости горения окиси углерода.

 - энергия активации реакции горения окиси углерода;

Выход водорода при паровой газификации (паром ), кг/кг у:

(6.13)

.

Выход окиси углерода при углекислотной газификации углерода, кг/кг у, (при ½ ):

(6.14)

где  - энергия активации реакции горения оксида углерода;

- предэкспоненциальный множитель константы скорости горения оксида углерода.

Выход окиси углерода при кислородном дутье, кг/кг у:

(6.15)

где  - молекулярные массы углерода, окиси углерода и метана.

12/(28+16) и 7*10³

Необходимое количество кислорода, кг/кг у:

(6.16)

где - молекулярные массы окиси углерода и молекулярного кислорода.

 кг/кг у.

Состав газовзвеси с учетом 2 %-ного золошлакового уноса, кг/кг у:

	(6.17)
	(6.18)
	(6.19)
	(6.20)
	(6.21)
	(6.22)

Тепловой баланс, МДж/кг у, газификации угля в ТГР выглядит следующим образом:

(6.23)

где

Рис. 13. Тепловой баланс ТГР для процесса газификации.

Определяем температуру угольных частиц.

Критерий Стантона:

(6.24)

где - производный критерий от критериев Рейнольдса и Фруда, ;

- скорость газа в ТГР, м/с;

  - кинематический коэффициент вязкости жидкости в ТГР, м²/с.

.

- критерий Прандтля.

 - плотность расплава, кг/м³.

.

Тогда критерий Стантона:

Коэффициент теплоотдачи, кВт/м^2.К:

(6.25)

Критерий Фурье:

(6.26)

.

Критерий Био:

(6.27)

.

Температура угольных частиц:

(6.28)

где

(6.29)

 - тепловые эффекты химических реакций, кДж/кг у:

(6.30)

(6.31)

.

Таким образом, температура угольных частиц, К:

Кинетические реакций горения представлены следующими выражениями:

	(6.32)
	(6.33)
	(6.34)

Горение метана, кг/кг у:

,

(6.35)

где  - предэкспоненциальный множитель константы скорости горения метана;

 - энергия активации реакции горения метана;

.

Необходимое количество кислорода, кг/кг у: