Расчет процесса горения

 

Расчет процесса горения выполняем по формулам в соответствии с источником [2].

Из таблицы характеристик топлив [источн.1] выбираем расчетные характеристики природного газа газопровода Кумертау-Ишимбай-Магнитогорск, %: СН₄=85,9; С₂Н₆=6,1; С₃Н₈=1,5; С₄Н₁₀=0,8; С₅Н₁₂=0,6; N₂=5,0; СО₂=0,1; Q^р_н = 38380,4 МДж/м³.

Определяем теоретический объем воздуха V⁰, м³/м³, необходимого для полного сгорания при сжигании газа

 

V⁰=0,0476 [0,5 СО+0,5Н₂+1,5Н₂S+∑(m+n/4)С_mН_n-О₂],   (1)

 

где m – число атомов углерода;

n – число атомов водорода.

 

V⁰=0,0476[(1+4/4)85,9+(2+6/4)6,1+(3+8/4)1,5+(4+10/4)0,8+(5+12/4)0,6]=10,03.

 

Определяем теоретический объем азота V⁰_N2, м³/м³, в продуктах сгорания при сжигании газа

V⁰_N2=0,79 V⁰ +N^р / 100.       (2)

V⁰_N2=0,79 * 10,03+5,0 / 100 =7,97.

 

Определяем объём трехатомных газов V_RO2, м³/м³, в продуктах сгорания при сжигании газа

 

V_RO2=0,01(СО₂+СО+Н₂S+∑ m С_mН_n).                                             (3)

V_RO2=0,01(0,1+(1*85,9+2*6,1+3*1,5+4*0,8+5*0,6)=1,09.

 

Определяем теоретический объём водяных паров V⁰_H2O, м³/м³, в продуктах сгорания при сжигании газа

 

V⁰_H2O=0,01(Н₂S+Н₂+∑ n/2 С_mН_n+0,124d_г.тл)+0,0161 V⁰.                 (4)

V⁰_H2O=0,01(4/2*85,9+6/2*6,1+8/2*1,5+10/2*0,8+12/2*0,6+0,124*10)+0,0161*10,03=2,2.

 

Определяем средний коэффициент избытка воздухаa_ср, для каждой поверхности нагрев

 

                            (5)

 

где a^′ и a^″ – коэффициент избытка воздуха перед и после газохода;

a^′_T – коэффициент избытка воздуха на входе в топку; принимаем равным 1,05[источник 3].

 

a″ = a′+ Da,                     (6)

 

где Da – присос воздуха в поверхность нагрева.

Определяем избыточное количество воздуха V^в_изб, м³/м³, для каждого газохода

 

V^в_изб = V⁰ (a_ср –1).                 (7)

 

Определяем действительный объём водяных паров V_H2O, м³/м³, для газа

 

V_H2O=V⁰_H2O + 0,0161 (a_ср–1) V⁰. (8)

 

Определяем действительный суммарный объём продуктов сгорания V_г, м³/м³, для газа

 

V_г= V_RO2 + V⁰_N2 +V^в_изб + V_H2O.      (9)

 

Определяем объемные доли трехатомных газов r_RO2 и водяных паров r_H2O, а также суммарную объемную долю r_п

 

r_RO2= V_RO2 / V_г.        (10)

r_H2O= V_H2O / V_г.            (11)

r_п = r_RO2 + r_H2O.                                                                             (12)

 

Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 1.

Таблица 1

– объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов.

Обозначение и расчетные формулы
	10,5315	11,033	11,534	11,785	12,036	12,537	13,039	13,540	14,042
	1,09
	8,4715	8,973	9,4745	9,7252	9,976	10,477	10,979	11,480	11,982
	2,200805	2,2016	2,2024	2,2028	2,2032	2,2040	2,2048	2,2056	2,2064
	11,76231	12,264	12,766	13,018	13,269	13,771	14,273	14,776	15,278
	0,187107	0,1795	0,1725	0,1692	0,166	0,1600	0,1544	0,1492	0,1444
	0,092669	0,0888	0,0853	0,0837	0,0821	0,0791	0,0763	0,0737	0,0713
	0,279776	0,2683	0,2578	0,2529	0,2481	0,2391	0,2308	0,2230	0,2157