2. Розрахунок горіння палива

При розрахунках горіння палива (твердого, рідкого, газоподібного) перераховують склад палива у робочий, визначають його теплотворну здатність, теоретичну та дійсну кількість сухого і атмосферного повітря необхідного для горіння, кількість димових газів, що утворюються, їх склад та температуру горіння із урахуванням надлишку повітря. При необхідності визначають температуру підігріву повітря для підвищення температури горіння або необхідне співвідношення палива та повітря для досягнення потрібної температури в печі.

Витрати повітря, кількість та склад димових газів можна розрахувати за рівняннями реакцій горіння, а температуру горіння, підігріву повітря та коефіцієнт надлишку повітря за рівнянням теплового балансу. Розрахунки проводять на одиницю маси (кг) або об’єму (м³) палива за нормальних умов (Р=101,325 кН/м , Т=273^оК).

Для перевірки правильності розрахунків складають матеріальний баланс процесу горіння. Матеріальний баланс складають на 100 кг або 100 м³ палива.

Отримані дані використовують при складанні теплового балансу печей та сушарок, при виконанні аеродинамічних розрахунків, при виборі та розрахунках паливоспалюючих та тягово - дуттьових пристроїв.

2.1. Види та склад палива

За походженням розрізнюють паливо природне та штучне, які, в свою чергу, за агрегатним станом поділяються на тверде, рідке та газоподібне.

В промисловому тепловому обладнанні в основному використовують природний газ, мазут та тверде пилоподібне паливо. Газоподібне і рідке палива використовують у всіх типах теплового обладнання, тверде пилоподібне – в обертових печах для випалу портландцементного клінкеру, тверде дрібно грудкове – в пересипних печах (шахтних, кільцевих, тунельних).

Властивості палива визначаються його складом. Склад палива – це вміст простих компонентів у відсотках по масі або об’єму.

У довідниках склад газів найбільш часто наводиться на суху речовину. В склад сухих газоподібних палив входять вуглеводневі сполуки (СН₄, С₂Н₆, С₂Н₄, С₆Н₆ і т.п.), а також Н₂S, СО, Н₂, N₂, О₂. Практично вміст вологи в них знаходиться у межах 0,5-1,5%. Газоподібне паливо, яке утримує вологу (W), звуть робочим. Склад сухого палива у робоче перераховують помноженням вмісту (%) його кожного компоненту на коефіцієнт:

К = , (2.1)

де W^р – вміст вологи у робочому складі палива, %.

Якщо вміст вологи у робочому паливі не наведений, то його можна визначити за формулою, %:

W ^р = , (2.2)

де ω – вміст вологи в газі при різних температурах, г/м³ сух. газу [3, табл.1; 4, табл.12].

В склад твердих і рідких палив входять: вуглець (С), водень (Н), кисень (О), азот (N), сірка (S), зола (А) та волога (W ).

В залежності від наявності цих компонентів розрізняють палива:

робоче С^р+Н^р+О^р+N^р+S^р+A^р+W^р=100 %

сухе С^с+Н^с+О^с+N^с +S^с+A^с=100 %

умовно горюче С^г+Н^г+О^г+N^г+S^г= 100 %

умовно органічне С^о+Н^о+О^о+N^о= 100 %

В розрахунках користуються робочим складом палива, тому необхідно вміти перераховувати заданий склад палива у робочий.

Для перерахунків використовують коефіцієнт:

К= , (2.3)

де В.К. – відсутній компонент у робочому складі палива. Наприклад, сухе паливо від робочого відрізняється відсутністю W^р, умовно горюче – відсутністю

A^р і W^р, умовно органічне – відсутністю S^р, A^р і W^р.

На цей коефіцієнт помножують вміст всіх компонентів заданого складу палива. Після перерахунку вміст всіх компонентів повинен складати 100 %.