Расчёт процесса горения топлива факельным способом

II. Расчёт процесса горения топлива

1.  Состав топлива и определение его теплоты сгорания.

Топливо – газ

Газопровод – Серпухов-Ленинград

Таблица №

СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	СО2	N2
89,7	5,2	1,7	0,5	0,1	0,1	2,7

Состав сухой массы газообразного топлива:

СН4+С2Н6+С3Н8+С4Н10+С5Н12+СО2+N2+Н2S+O2+СO+Н2+С2Н4+С3Н6+С4Н8+С6Н6=100%

89,7+5,2+1,7+0,5+0,1+2,7+0,1=100%

                                          100%=100%

Низшая теплота сгорания сухого газообразного топлива Q кДж/1м³ (при нормальных условиях):

Q= 358СН₄+637С₂Н₆+912С₃Н₈+1186С₄Н₁₀+1460С₅Н₁₂+234Н₂S+126СO+108Н₂+591С₂Н₂+ +860С₃Н₆+1134С₄Н₈+1406С₆Н₆

Q= 358×89,7+637×5,2+912×1,7+1186×0,5+1460×0,1=37714,4 кДж/1м³

 

2.  Выбор способа сжигания и типа камеры сгорания.

Газообразное топливо сжигается только факельным способом

3.  Выбор коэффициента избытка воздуха в камере сгорания и присосов воздуха по газоходу котла.

Присосы воздуха по газоходу выбираются в соответствии с конструкцией котла и рекомендации таблица П4, «Тепловой расчет парогенератора», Методическое указание к дипломному проектированию, часть I , Л.Ф. Фёдоров, С.М. Покровский, И.П. Уткин.

α_кс=1,15

α_ух=α_кс×0,15=1,15+0,15=1,3

4.  Определение объёмов воздуха и присосов сгорания при α=1

(теоретические объёмы.)

Теоретические объёмы воздуха и продуктов сгорания определяются в кубических метрах при нормальных условиях (0°С; 760 мм. рт. ст.) на 1 м³ сухого газообразного топлива:

- теоретический объём воздуха, м³/м³

V°=0,0476×[0,5×СО+0,5×Н₂+1,5×Н₂S+]

 м³/м³

- теоретический объём азота, м³/м³

 м³/м³

- объём трёхатомных газов, м³/м³

 м³/м³

- теоретический объём водяных паров, м³/м³

d_г=10 г/м³ – влагосодержание газообразного топлива.

 м³/м³

- теоретический объём продуктов сгорания топлива, м³/м³

 м³/м³

5.  Определение действительного объёма продуктов сгорания при α>1.

Действительный объём м³/м³ продуктов сгорания зависит от коэффициента избытка воздуха α и определяется формулой:

, где

 - объём водяных паров в избыточном воздухе;

 - объём избыточного воздуха.

Таким образом:

 или

 м³/м³

 м³/м³

6.  Средние характеристики продуктов сгорания в элементах котла.

Средний коэффициент избытка воздуха в каждом элементе котла:

, где

α_i – коэффициент избытка воздуха на выходе в газоход i-го элемента;

∆α_i – присосы воздуха в газоходе этого элемента.

Средний объём водяных паров, м³/кг

 м³/кг

 м³/кг

Средний объём продуктов сгорания, м³/кг

 м³/кг

 м³/кг

Для водяных паров:

Для трёхатомных газов:

Суммарная доля водяных паров и трёхатомных газов:

Средние характеристики продуктов сгорания

Таблица №

Наименование величины	Ед-ца измерения	В камере сгорания	В уходящих газах
1	2	3	4
Коэффициент избытка воздуха:  α Средний коэффициент избытка воздуха: Средний объём водяных паров: Средний объём продуктов сгорания: Доля водяных паров: Доля трёхатомных газов: Суммарная доля водяных паров и трёхатом- ных газов:	м3/кг м3/кг	1,15 1,15 2,23 12,73 0,175 0,085 0,260	1,3 1,225 2,24 13,50 0,166 0,080 0,246

7.  Определение энтальпии воздуха и продуктов сгорания.

Построение I-t диаграммы.

Энтальпия воздуха и продуктов сгорания рассчитывается на 1 м³ газообразного топлива в Дж/м³.

Энтальпия теоретического объёма воздуха определяется из выражения, кДж/м³

- для камеры сгорания:

 кДж/м³

 кДж/м³

 кДж/м³

 кДж/м³

- для конвективного пучка:

 кДж/м³

 кДж/м³

 кДж/м³

 кДж/м³

Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания, кДж/м³

- для камеры сгорания:

 кДж/м³

 кДж/м³

 кДж/м³

 кДж/м³

- для конвективного пучка:

 кДж/м³

 кДж/м³

 кДж/м³

 кДж/м³

Энтальпия действительных объёмов продуктов сгорания, кДж/м³

- для камеры сгорания:

 кДж/м³

 кДж/м³

 кДж/м³

 кДж/м³

- для конвективного пучка:

 кДж/м³

 кДж/м³

 кДж/м³

 кДж/м³

Значение энтальпий воздуха , продуктов сгорания , ,  при соответствующих температурах, принимаем из табл. №7, стр.41 «Методических указаний» (см. выше).

ДИАГРАММА

Таблица №

Наименование газохода	Коэффициент избытка воздуха	Расчётная температура	Энтальпия теоретического объёма воздуха	Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания	Энтальпия действительных объёма продуктов сгорания
	α	t, [°C]	, кДж/м3	, кДж/м3	, кДж/м3
Камера сгорания	1,5	2200 1500 1000 800	34000 22400 14300 11300	41677 27035,9 17189,6 13422	46777 30395,9 19334,6 15117
Конвективный пучок	1,3	1000 800 500 100	14300 11300 6850 1320	17189,6 13422 7997,1 1555,2	21479,6 16812 10052,1 1951,2

8.  Тепловой баланс водогрейного котла.

Составление теплового баланса заключается в установлении равенства между поступившими в агрегат количеством тепла Q (располагаемое тепло) и суммой полезно используемого тепла Q₁ и тепловых потерь Q₂, Q₃, Q₄, Q₅, Q₆, кДж/м³

Q=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆

Располагаемое тепло Q на 1 м³ газообразного топлива:

Q=Q, где

Q_{в вн=}0 – тепло, внесённое в топку с воздухом, подогретым вне котла;

i_тл=0 – физическая теплота топлива;

Q_ф=0 – тепло, внесённое в агрегат с форсуночным паром;

Q – низшая теплота сгорания

Q=Q=37714,4 кДж/м³

Тепловой коэффициент полезного действия котла (брутто) определяется методом обратного баланса, %:

η_к=100-(q₂+q₃+q₄+q₅+q₆)

q₃=0,5% - потери тепла от химической неполноты сгорания;

q₄=0% - потери тепла от механической неполноты сгорания;

q₂ – потери тепла с уходящими газами:

q₂, где