Расчет горения топлива

Расчет методической толкательной печи с односторонним нагревом металла

 

Введение

 

Исходные данные:

Тип печи: 3 - печь методическая толкательная с односторонним нагревом.

Топливо: 6 - природный газ; месторождение Мирнинское (Ставропольский край).

Подогрев топлива: отсутствует.

Подогрев воздуха: 230 оС.

Нагреваемый металл: 12ХМ.

Размеры заготовки: 70х90х3500 мм.

Производительность печи: 140 т/ч.

Тип рекуператора: 2 - керамический.

 

 

Расчет горения топлива

 

Примечание: Все формулы и ссылки взяты из литературы под номером 1 в библиографическом списке.

Состав сухого природного газа: 83,05 CH₄, 9,13 C₂H₄, 1,42 C₃H₈, 1,0 C₄H₁₀, 4,09CO₂, 1,31N₂.

Для сжигания газа выбираем горелку типа «труба в трубе», для данной конструкции горелки коэффициент расхода воздуха n = 1,1.

Влажность природного газа принимаем W = 30 г/м³. Произведем пересчет состава сухого газа на влажное (рабочее) состояние.

Состав влажных газов рассчитываем по формулам:

 

;

,

 

где W^P- процентное содержание влаги в рабочем топливе; Х^Р, Х^С - процентное содержание компонентов природного газа соответственно в рабочей и сухой массах,

 

;

;

;

;

;

 

;

.

 

Тогда состав влажных газов: 80,067 % СН₄; 8,802 % С₂Н₄; 1,37 % С₃Н₈; 0,964 % С₄Н₁₀; 3,943 % СО₂; 1,263 % N₂; 3,726 % W^P.

Низшую теплоту сгорания находим по формуле

 

 кДж/м³.

 

Находим расход кислорода при сжигании природного газа при коэффициенте расхода воздуха n = 1,1 по

 

м³/м³.

 

Расход сухого воздуха при n = 1,1:

 

 м³/м³.

 

Находим объемы компонентов продуктов сгорания:

 

 м³/м³;

 м³/м³;

 

Суммарный состав продуктов сгорания:

 

 м³/м³.

 

Процентный состав продуктов сгорания:

 

;

.

 

Правильность расчета проверяем составлением материального баланса.

Поступило, кг: Получено, кг:

 

СН₄ 0,80067 ∙ 0,714 = 0,572;   СО₂ 1,0958 ∙ 1,964 = 2,152;

С₂Н₄ 0,08802 ∙ 1,250 = 0,110;   N₂ 8,275 ∙ 1,250 = 10,344;

С₃Н₈ 0,0137 ∙ 1,964 = 0,0269;

С₄Н₁₀ 0,09640 ∙ 2,589 = 0,250;

N₂0,01263 ∙ 1,25 = 0,0158;

СО₂ 0,03964 ∙ 1,964 = 0,0779.

Всего    1,0526. Всего 12,496.

Воздух 10,45838 ∙ 1,293 = 13,523.

Итого 14,5756. Невязка   2,0796.

Плотность газа

 

кг/м³.

 

Плотность продуктов сгорания вычислим по формуле кг/м³.

 

 

Для определения калориметрической температуры горения найдем энтальпию продуктов сгорания с учетом подогрева воздуха (подогрева газа нет):

 

кДж/м³

 

где i_В = 301,231 кДж/м³ при t_В = 230 ^°С (прил. 13).

Зададим температуру t’_К = 2300 ^°С и при этой температуре находим энтальпию продуктов сгорания (см. прил. 13):

 

кДж/м³

 

Находим калориметрическую температуру горения газа заданного состава по следующей формуле:

 

°С.

 

 

Действительная температура горения

 

,

 

где  - пирометрический коэффициент. Для методических печей он равен 0,7…0,75.

 

 °С.