Пылеугольные топки. . . 1,20 – 1,25

Механическое и паравое распыливание –

мазут.............................. 1,10 – 1,15

Газообразное топливо...................1,05 – 1,15

Величина п имеет большое значение. Правильный выбор и поддержание постоянным значения п в процессе сжигания топлива непосредственно влияют на величину коэффициента использования топлива в печи.

Анализ результатов нашего первого рачёта поможет уяснить механизм влияния коэффициента избытка воздуха на ряд характеристик процесса.

Приме 27. Для каменного угля, содержащего: 85,32% С^г; 4,56% Н^г; 4,07% О^г; 1,80% N^г; 4.25% S^r; 7,78% A^c; 3% W^P, определить расчётом все основные характеристики горения при сжигании его с расходом воздуха в 1,0; 1,25; 1,50; 1,75 и 2,00 раза больше теоретического.

Заданный анализ топлива содержит свединья о составе горючей массы, содержание золы в сухом веществе и влаги в рабочем состоянии. Так как расчёт ведётся для топлива в рабочем состоянии, то данные анализа необходимо отнести к этому состоянию.

Так как

х ^Р = х ^С ;

х ^Р = х ^Г ;

то

А^Р = А^С = 7,55%

С^P = C^Г × 85,32 × 0.8945 = 76,32%

Н^Р = 4,56 × 0,8945 = 4,08%

О^Р = 4,07 × 0,8945 = 3,64%

N^Р = 1,80 × 0,8945 = 1,61%

S^Р = 4.25 × 0,8945 = 3.80%

A^Р = 7.78 × 0,9700 = 7.55%

W^Р = 3.00%

S = 100.00%

Расчёты, связанные с определением расхода воздуха, количества и состава продуктов сгорания, удобно вести в форме таблицы (табл. 34).

Образуется при сгорании	газообразных продуктов	всего	нм 3	3,639 × 22,4 = 820,7	820,7 -- 1018,5 -- 1216,2 -- -- 1611,7 --	Примичание. Предлагается, что сера входит в каменный уголь в виде FeS2 окисляется по ур – ию FeS2+2,5O2=FeO+2SO2. Поэтому расход кислорода на окисление Fe в золе 0,25S. Расход О2: О= n Om азота: N= n Nm. Неиспользованый кислород О2=О т (1 - п) m
моль	-- -- -- -- -- -- --	36,639 100,0 45,467 100,0 54,295 100,0 63,122 100,0 71,949 100,0
N2	27,85 (из воз- духа) -- -- 0,058 -- --	27,953 76,30 34,927 76,82 41,901 77,18 48,847 77,42 55,848 77,61
O2	-- -- -- -- -- -- --	-- -- 1,854 4,08 3,708 6,83 5,562 8,81 7,415 10,31
SO2	-- -- 0,119 -- -- -- --	0,119 0,32 0,119 0,26 0,119 0,22 0,119 0,19 0,119 0,17
Н2О	-- 2,04 -- -- -- 0,167 --	2,207 6,02 2,207 4,85 2,207 4,06 2,207 3,50 2,207 3,07
СО2	6,36 -- -- -- -- -- --	6,36 17,36 6,36 13,99 6,36 11,71 6,36 10,08 6,36 8,84
Участвуют в горении	воздух	всего	нм 3	35,31 × 22,4 = 790,9	790,9 -- 988,7 -- 1186,4 -- 1384,1 -- 1581,9 --
моль	7,415 + 27,895 = 35,31	35,310 100,00 44,138 100,00 52,966 100,00 61,792 100,00 70,620 100,00
N2 млль	7,415 × 3,762 = 27,895	27,895 79,0 34,896 79,0 41,843 79,0 48,816 79,0 55,790 79,0
О2 моль	6,36 1,02 0,119 -0,114 -- -- 0,03	7,415 21,0 9,269 21,0 11,123 21,0 12,976 21,0 14,830 21,0
топливо	количество мол. m=g/m	6,36 2,04 0,119 0,114 0,058 0,167 --	-- % моль % моль % моль % моль %
моле- куляр ный вес m	--	--	п = 1,0............... п = 1,25.............. п = 150............... п = 1,75.............. п = 2,00...............
вес g кг	76,32 4,08 3,80 3,64 1,61 3,00 7,55
содер- жание %	76,32 4,08 3,80 3,64 1,61 3,00 7,55
Составляющие	С... Н.. S... O.. N.. W.. A......	S...

Для проверки расчёта составляем материальный баланс процесса при п = 1,0

А. Поступило Б. Получено

1. Каменного угля........... 100 кг 1. Газообразных продуктов сгорания

2. Воздуха СО₂ – 6,36 × 44 = 279,84 кг

О₂ – 7,415 × 32 = 237,28 кг Н₂О – 2,207 × 18 = 39,73»

N₂ – 27,895 × 28 = 781,06» SО₂ – 0,119 × 64 = 7,62»

_______________________ N₂ – 27,953 × 28 = 782,68»

Всего....1018,34 кг ________________________

_______________________ Всего....... 1109,87 кг

Итого.....1118,34 кг 2. Золы............. 7,55 кг

3. Кислорода в золе

0,03 × 32 = 0,96»

_________________________

Итого.........1118,38»

4. Невязка.............. 0,04»

__________________________

Всего..........1118,34 кг

Результаты этой части расчёта представлены в таблице 19

Таблица 19

Состав продуктов сгорания при различных значениях п

Коэффициент избытка воздуха п	Расход воздуха L, нм3/кг	Объём продуктов сгорания V, нм3/кг	Все продукты сгорания G, кг/кг	Объёмный вес g, кг/нм3	Состав продуктов горения, %
СО2	Н2О	SО2	О2	N2
1,00 1,25 1,50 1,75 2,00	7,909 9,887 11,864 13,841 15,819	8,207 10,185 12,162 14,139 16,117	11,099 13,645 16,191 18,736 21,282	1,352 1,340 1,331 1,325 1,320	17,36 13,99 11,71 10,08 3,07	6,02 4,85 4,06 3,50 3,07	0,32 0,26 0,22 0,19 0,17	0,00 4,08 6,83 8,81 10,81	76,30 76,82 77,18 77,42 77,64

Для определения калориметрической и теоретической температуры горения необходимо прежде всего вычислить теплотворность топлива (поскольку она не задана) и начальное теплосодержание продуктов сгорания. Для нахождения теплотворности каменного угля наиболее близкие к данным калориметрического определения результаты даёт формула Дюлонга. Для нижнего предела эта формула имеет вид:

Q_H= 80,8 C + 344,6 (H – ) + 25 S – 6 (9 H + W)

следовательно

Q = 80,8 × 76,32 + 344,6 (4,08 – ) + 25 × 3,80 – 6(9 × 4,08 + 3,0)

Q = 7273 ккал / кг

Начальное теплосодержание продуктов сгорания:

i ₀ =

в зависимости от n составаим:

n i₀ = ккал / м³

1,00 7273: 8,207 = 886

1,25 7273: 10,185 = 714

1,50 7273: 12,162 = 598

1,75 7273: 14,139 = 514

2,00 7273: 16,117 = 451

Определяем колориметрическую температуру горения:

п = 1,0; i ₀ = 886 ккал / м³

t _K = 2200° t _K = 2100°

CO₂ 0,1736 × 1289 = 223,0 ккал / м³ CO₂ 0,1736 × 1224 = 212,0 ккал / м³

SO₂ 0,0032 × 1262 = 4,0» SO₂ 0,0032 × 1200 = 3,8»

Н₂О 0,0602 × 1042 = 62,7» Н₂О 0,0602 × 985,8 = 59,3»

N₂ 0,7630 × 790,3 = 603,0» N₂ 0,7630 × 750,6 = 573,0»

____________________________ ____________________________

t ₂₂₀₀ = 892,7 ккал / м³ t ₂₁₀₀ = 848.1 ккал / м³

t _K = 2100 + × 100 = 2100 + 85 = 2185°,

п = 1,25; i ₀ = 714 ккал / м³

t _K = 1900° t _K = 1800°

CO₂ 0,1399 × 1095 = 153,0 ккал / м³ CO₂ 0,1399 × 1031 = 144,0 ккал / м³

SO₂ 0,0026 × 1078 = 2,8» SO₂ 0,0026 × 1018 = 2,6»

Н₂О 0,0485 × 873,2 = 42,4» Н₂О 0,0485 × 819,3 = 39,8»

O₂ 0,0408 × 710,5 = 29,1» О₂ 0,0408 × 669,1 = 27,4»

N₂ 0,7682 × 673,2 = 517,0» N₂ 0,7682 × 635,3 = 481,0»

____________________________ ____________________________

t ₁₉₀₀ = 744,3 ккал / м³ t ₁₈₀₀ = 694,8 ккал / м³

t _K = 1800 + × 100 = 1800 + 39 = 1839°,

п = 1,25; i ₀ = 714 ккал / м³

t _K = 1900° t _K = 1800°

CO₂ 0,1399 × 1095 = 153,0 ккал / м³ CO₂ 0,1399 × 1031 = 144,0 ккал / м³

SO₂ 0,0026 × 1078 = 2,8» SO₂ 0,0026 × 1018 = 2,6»

Н₂О 0,0485 × 873,2 = 42,4» Н₂О 0,0485 × 819,3 = 39,8»

O₂ 0,0408 × 710,5 = 29,1» О₂ 0,0408 × 669,1 = 27,4»

N₂ 0,7682 × 673,2 = 517,0» N₂ 0,7682 × 635,3 = 481,0»

____________________________ ____________________________

t ₁₉₀₀ = 744,3 ккал / м³ t ₁₈₀₀ = 694,8 ккал / м³

t _K = 1800 + × 100 = 1800 + 39 = 1839°,

п = 1,50; i ₀ = 598 ккал / м³

t _K = 1600° t _K = 1500°

CO₂ 0,1171 × 903,9 = 106,0 ккал / м³ CO₂ 0,1171 × 840,7 = 98,5 ккал / м³

SO₂ 0,0022 × 895,0 = 2,0» SO₂ 0,0022 × 835,3 = 1,8»

Н₂О 0,0406 × 711,1 = 28,9» Н₂О 0,0406 × 658,6 = 26,8»

O₂ 0,0683× 588,3 = 40,3» О₂ 0,0683 × 548,9 = 37,6»

N₂ 0,7718 × 558,3 = 432,0» N₂ 0,7718× 520,8 = 402,0»

____________________________ ____________________________

t ₁₆₀₀ = 609,2 ккал / м³ t ₁₅₀₀ = 566,7 ккал / м³

t _K = 1500 + × 100 = 1500 + 74 = 1574°,

п = 1,75; i ₀ = 514 ккал / м³

t _K = 1400° t _K = 1300°

CO₂ 0,1008 × 777,8 = 78,4 ккал / м³ CO₂ 0,1008 × 714,7 = 72,0 ккал / м³

SO₂ 0,0019 × 775,3 = 1,5» SO₂ 0,0019 × 715,3 = 1,4»

Н₂О 0,0355 × 607,2 = 21,3» Н₂О 0,0355 × 555,7 = 19,5»

O₂ 0,0881 × 509,8 = 45,0» О₂ 0,0881 × 470,5 = 41,5»

N₂ 0,7742 × 482,9 = 375,0» N₂ 0,7742 × 444,9 = 345,0»

____________________________ ____________________________

t ₁₄₀₀ = 521,2 ккал / м³ t ₁₃₀₀ = 479,4 ккал / м³

t _K = 1300 + × 100 = 1300 + 83 = 1383°,

п = 2,00; i ₀ = 451 ккал / м³

t _K = 1300° t _K = 1200°

CO₂ 0,0884 × 714,7 = 63,2 ккал / м³ CO₂ 0,0884 × 652,7 = 57,8 ккал / м³

SO₂ 0,0017 × 715,3 = 1,2» SO₂ 0,0017 × 654,9 = 1,1»

Н₂О 0,0307 × 555,7 = 17,1» Н₂О 0,0307 × 506,0 = 15,6»

O₂ 0,1031 × 470,5 = 48,5» О₂ 0,1031 × 430,5 = 41,5»

N₂ 0,7764 × 444,9 = 346,0» N₂ 0,7764 × 408,0= 317,0»

____________________________ ____________________________

t ₁₃₀₀ = 476,0 ккал / м³ t ₁₂₀₀ = 435,8 ккал / м³

t _K = 1200 + × 100 = 1200 + 38 = 1238°,

Калориметрическую температуру горения можно весьма просто подсчитать с учётом теплоёмкости продуктов сгорания.

Теплоёмкость продуктов сгорания каменных углей - с при сжигании в теоретических условиях, т.е. при п = 1, равна ~ 0,404 ккал / м³ в температурном интервале от 0° до 2100°. Отсюда для разбираемого случая:

t_КАЛ = °

При сжигании с коэффициентом избытка воздуха равным 1,25 температура горения снижается за счёт разбавления продуктов сгорания воздухом несколько менее, чем на 25%

Задаёмся температурой 2188 × 0,75 = 1650°. При этом средняя теплоёмкость неразбавленных воздухом продуктов сгорания каменных углей округленно равна 0,39 и воздуха 0,35.

Объём избыточного воздуха в продуктах сгорания составляет:

10,185 – 8,207 = 1,978 нм³ (на 1 кг угля)

Отсюда температура горения равна:

t_КАЛ = = = 1860°

Соответственно при п = 1,50:

t_КАЛ = = 1590°

при п = 1,75

t_КАЛ = = 1400°

при п = 2,00

t_КАЛ = = 1230°

Приводим сводку значений температуры горения, подсчитаной по двум методам (табл. 20).

Таблица 20