2 Расчёт процесса горения
Расчет процесса горения выполняем по формулам в соответствии с источником [1].
Из таблицы характеристик топлив [2, табл. IV] выбираем расчетные характеристики природного газа (газопровод Каменный Лог – Пермь):
= 38,7 %;
= 22,6 %;
= 10,7 %;
= 2,7 %;
= 0,7 %;
= 23,8 %;
= 0 %; H2S
= 0,8 %.
Низшая теплота
сгорания сухого газа
= 42,37 МДж/м3;
Плотность газа
при нормальных условиях
=
1,196 кг/м3.
Определяем
теоретический удельный объем воздуха
,
м3/м3,
необходимого для полного сгорания
природного газа
(1)
где m – число атомов углерода;
n – число атомов водорода.
Определяем
теоретический удельный объем азота
,
м3/м3,
в продуктах сгорания при сжигании газа
=0,79·
+
, (2)
=0,79·11,16+
=
9,05.
Определяем удельный
объём трехатомных газов
,
м3/м3,
в продуктах сгорания при сжигании газа
=0,01·(
+СО+
+m·
), (3)
= 0,01·(0+0+0,8+((1·38,7)+(2·22,6)+(3·10,7)+(4·2,7)+(5·0,7)) = 1,31.
Определяем
теоретический удельный объём водяных
паров
,
м3/м3,
в продуктах сгорания при сжигании газа
=0,01[
+
+
·
+0,124·
]+0,0161·
, (4)
Расчетное значение коэффициента избытка воздуха на выходе из топки "T принимаем по [1, табл. 3.1], "T = 1,1.
Коэффициент избытка воздуха за каждой поверхностью нагрева после топочной камеры подсчитывается прибавлением соответствующих присосов воздуха
″ = ′+ , (5)
где ' и " – коэффициент избытка воздуха перед и после газохода;
– присос воздуха в поверхность нагрева.
Определяем средний коэффициент избытка воздуха ср, для каждой поверхности нагрева
(6)
Определяем действительное количество воздуха при сжигании газообразного топлива, Vв, м3/м3
(7)
Определяем действительный объем азота, VN2, м3/м3
(8)
Определяем действительный объем водяных паров, VH2O, м3/м3
, (9)
Определим суммарный объем продуктов сгорания, Vд.г, м3/м3
(10)
Определяем объёмные доли трёхатомных газов rRO2 и водяных паров rH2O, а также суммарную объёмную долю rп
(11)
(12)
Определяем теоретический объём продуктов сгорания, м3/м3
Vг0
=
+
+
(13)
Vг0 = 9,05 + 2,25 + 1,31 = 12,61.
Результаты расчёта действительных объёмов продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 1.
Таблица 1 – Объемы продуктов сгорания
-
Vв0 = 11,16 м3/м3; V0RO2=1,31 м3/м3; V0N2=9,05 м3/м3; V0H2O=2,25 м3/м3; Vд.г.=12,61 м3/м3;
α'т
αсрт
α"т
αсркп1
α"кп1
αсркп2
α"кп2
αсрэк
αух
1,05
1,075
1,1
1,125
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
Vв
11,72
12,00
12,28
12,56
12,83
13,39
13,95
14,51
15,07
Vro2
1,31
1,31
1,31
1,31
1,31
1,31
1,31
1,31
1,31
VN2
9,61
9,89
10,17
10,45
10,72
11,28
11,84
12,40
12,96
VH2O
2,26
2,26
2,27
2,27
2,28
2,29
2,29
2,30
2,31
Vд.г
13,18
13,46
13,74
14,03
14,31
14,88
15,44
16,01
16,58
rRO2
0,099
0,097
0,095
0,093
0,092
0,088
0,085
0,082
0,079
rN2
0,729
0,735
0,740
0,745
0,749
0,758
0,767
0,774
0,781
rH2O
0,171
0,168
0,165
0,162
0,159
0,154
0,149
0,144
0,140
rn
0,271
0,265
0,260
0,255
0,251
0,242
0,233
0,226
0,219