2.4. Розрахунок об’єму та складу продуктів горіння
При повному теоретичному горінні утворюються СО2, Ν2, SО2 та Н2О у пароподібному стані. Якщо горіння проводять з надлишком кисню (повітря), то в димових газах присутній ще і О2.
Теоретичний об’єм димових газів, м3/кг(м3):
V0=VСО2+VN2+VSО2+VН2О (2.11)
Дійсний об’єм димових газів, м3/кг(м3):
Vα=VСО2+VN2+VSО2+VН2О+VО2 (2.12)
Розрахункові формули для визначення виходу димових газів (продуктів горіння) також виводяться із реакцій взаємодії компонентів палива з киснем повітря. Наприклад, з повітрям теоретично вноситься азот в кількості
VN2=0,79·L0, м3/кг(м3) (2.13)
Таким же чином знаходять коефіцієнти для інших компонентів та виводять розрахункові формули (табл. 2.3).
Таблиця 2.3. – Формули для розрахунку кількості димових газів, що виділяються при горінні різних видів палива
Вид палива |
Формула |
Тверде та рідке |
VСО2=0,01855·Ср, м3/кг VSО2=0,007·Sр, м3/кг VН2О=0,112·Нр+0,0124·(Wр+100·Wпар)+0,0016·d·Lα(L0), м3/кг, тут Wпар–кількість пари, яку вводять для розпилювання рідкого палива, кг/кг. Якщо мазут розпилюють повітрям, то Wпар=0 VN2=0,79·Lα(L0)+0,01·Nр, м3/кг VО2=0,21·(α–1)·L0, м3/кг |
Природний газ |
VСО2=0,01·(СО2+СН4+2·С2Н6+3·С3Н8+4·С4Н10+5·С5Н12), м3/м3 VН2О=0,01·(2·СН4+3·С2Н6+4·С3Н8+5·С4Н10+6·С5Н12+Н2О+0,16·Lα (L0)), м3/м3 |
Генераторний, доменний, коксовий гази |
VRО2 = 0,01·(СО2+ СО+СН4+2·С2Н4+6·С6Н6+Н2S), м3/м3 VН2О=0,01·(Н2+2·СН4+2·С2Н4+3·С6Н6+Н2S+Н2О+0,16·d·Lα(L0)), м3/м3 |
Для всіх газів |
VN2=0,79·Lα(L0) +0,01·Nр, м3/м3 VО2=0,21·(α–1)·L0, м3/м3 |
Склад продуктів горіння (об’ємні %) розраховують виходячи із об’єму кожного компоненту та їх загального об’єму:
СО2
=
·100;
Ν2
=
·100
і так далі кожен компонент.
По складу продуктів горіння розраховують їх вологовміст, г/кг сух. диму:
d
=
;
d =
,
(2.14)
де VН2О, VСО2, VN2, VО2 – складові димових газів, м3/м3 газу або м3/кг палива;
Н2О, СО2, N2, О2 – вміст складових димових газів, (об’ємні %).
2.5. Матеріальний баланс процесу горіння
Матеріальний баланс процесу горіння складають на 100 м3 газу або на 100 кг твердого чи рідкого палив з урахуванням коефіцієнту надлишку повітря. Складають його з метою перевірки правильності розрахунків. Баланс вміщує статті прибутку та видатку. У прибуткову частину балансу входять маса компонентів палива і повітря. У видаткову – маса золи, продуктів горіння та непогодженість балансу. Непогодженість теплового балансу – це різниця між прибутковою та видатковою частинами, вона не повинна перевищувати 0,5 %. Перерахунок об’єму газоподібних компонентів у масу проводиться шляхом помноження їх вмісту на густину (кг/м3). Приклади складання матеріальних балансів для природного газу та твердого (рідкого) палива приведені в табл. 2.4 та 2.5.
Таблиця 2.4. – Матеріальний баланс процесу горіння природного газу на 100 м3
Прибуток |
кг |
Видаток |
кг |
Паливо СН4=СН4р·0,717 С2Н6=С2Н6р·1,356 С3Н8=С3Н8р·2,02 С4Н10=С4Н10р·2,84 С5Н12=С5Н12р·3,218 СО2=СО2р·1,977 N2=N2р·1,251 Н2О = Н2Ор·0,804 Повітря О2=Lк·α·1,429 N2=Lк·α·3,762·1,251 Н2О=0,16·d·Lα·0,804 |
|
Продукти горіння СО2 = VСО2·100·1,977 Н2О = VН2О·100·0,804 N2 = V N2·100·1,251 О2 = VО2·100·1,429
Непогодженість
|
± |
Разом |
|
Разом |
|
Таблиця 2.5. – Матеріальний баланс процесу горіння твердого (рідкого) палива на 100 кг
Прибуток |
кг |
Видаток |
кг |
Паливо Повітря О2=100·Lα·0,21·1,429 N2=100·Lα·0,79·1,251 Н2О=0,16·d·Lα·0,804 |
100 |
Попіл Продукти горіння СО2=VСО2·100·1,977 SО2=VSО2·100·2,852 Н2О=VН2О·100·0,804 N2 =V N2·100·1,251 О2 =VО2·100·1,429
Непогодженість
|
Ар
±
|
Разом |
|
Разом |
|
Розрахунки матеріального балансу процесу горіння можна виконувати на ЕОМ за допомогою програм “GGT” або “RGTT”.