Газоснабжение. Горение газов: Учебное пособие (Разделы 1-9. Газообразное топливо. Расчеты эффективности использования топлива), страница 50

При известном составе газообразного топлива значение  определяется аналитически следующим образом. Сначала по выражению (3.8) определяем теоретический объем диоксида углерода в продуктах сгорания  Затем по формуле (3.14) вычисляем теоретический объем сухих продуктов сгорания . Тогда , % об., можно определить по выражению

.                                     (9.3)

Газовый анализ состава продуктов сгорания позволяет определить значение  для топлива неизвестного состава. Поскольку в теоретическом (стехиометрическом) составе отходящих газов нет кислорода, то в этом случае сумма  % об. При сжигании топлива в практике с определенным избытком воздуха кислород из этого избытка целиком переходит в состав продуктов сгорания, причем каждому проценту кислорода сопутствует 3,76 % азота, то есть % об.

Это дает основание сформулировать закономерность:

.                                         (9.4)

При полном сжигании природного и сжиженного углеводородного газов это выражение имеет вид

.                                        (9.4*)

Это дает возможность определять  () топлива неизвестного состава, имея в распоряжении только результаты анализа отходящих газов. Значительно упрощает это использование табл. 1, приведенной в прил. С другой стороны, имея данные о значении  топлива и результаты анализа содержания CO₂ в продуктах сгорания, по выражению (9.4*) можно легко определить содержание в них кислорода O₂.

9.1.2. Продукты неполного сгорания

Приведенные выше выражения справедливы в случае полного сгорания топлива. При неполном сгорании газового топлива в отходящих газах присутствуют метан, водород и оксид углерода. Однако содержание CH₄ и H₂ свидетельствует, скорее, о серьезном нарушении технического состояния горелочного и топочного оборудования. При нормальной эксплуатации газоиспользующего оборудования необходимо предусматривать только контроль содержания CO в продуктах сгорания. В этом случае в числителе выражений (9.4) и (9.4*) учитывается не действительная, а так называемая потенциальная концентрация трехатомных газов, то есть сумма , тогда как в знаменателе — не действительная концентрация кислорода, а его содержание за минусом того количества, которое необходимо для окисления оксида углерода, т.е. значение

;                                 (9.5)

.                               (9.5*)

Следует подчеркнуть, что выражения (9.4) и (9.4*) справедливы стехиометрически, но не учитывают уменьшения объема продуктов сгорания при окислении CO в соответствии с уравнением . Если учесть этот факт, то точные выражения для определения  или  на основании газового анализа продуктов сгорания будут иметь вид:

;                                 (9.6)

.                               (9.6*)

В практике эксплуатации котельных агрегатов может возникнуть также необходимость определения содержания CO в отходящих газах на основании информации о содержании CO₂ и кислорода (такие анализаторы нередко входят в состав систем автоматизации современных котлов). Если значение  было предварительно определено на основании известного состава топлива или результатов газового анализа (в условиях, когда котел находился в нормальном техническом состоянии), то по показаниям анализаторов CO₂ и O₂ в текущем состоянии котла можно определить наличие CO в продуктах сгорания по выражению

.                                   (9.7)

П р и м е ч а н и е. Для природных и сжиженных углеводородных газов всегда вместо  подставляется , а вместо действительной суммарной концентрации трехатомных газов RO₂ пишется CO₂.

Обратим внимание, что соотношение  является характеристикой топлива. Например, для природного газа значение этого соотношения составляет 1,78, для сжиженных газов — в среднем 1,50. Используя эти значения, выражение (8.7) можно модифицировать следующим образом:

для природного газа ;                                     (9.7*)

для сжиженных газов .                                   (9.7**)