- •Богачева т.М. Расчет продуктов горения топлив в энергетических котлах и вредных выбросов в окружающую среду.
- •Богачева Татьяна Михайловна Расчет продуктов горения топлив в энергетических котлах и вредных выбросов в окружающую среду.
- •Оглавление
- •2. Виды энергетических топлив
- •3. Расчет продуктов сгорания твердого и жидкого топлив
- •3.1 Состав и технические характеристики топлив
- •3.2 Реакции горения топлив
- •4.2 Реакции горения газа
- •4.3 Расчет процесса горения газа
- •5. Объемы продуктов сгорания
- •4. Расчет продуктов сгорания газа
- •4.1 Состав и технические свойства газа
- •7.3 Выбросы оксидов серы
- •7.4 Выбросы оксидов азота
- •7.5 Удельные выбросы
2. Виды энергетических топлив
На ТЭС для выработки энергии используются различные виды органического топлива: твердое ( каменный и бурый уголь, торф, сланец) , жидкое (мазут) и газообразное ( природный и искусственный газ)
При сжигании топлива образуются газообразные продукты, в состав которых входят углекислый газ, водяной пар, оксиды азота, серы.
Из минеральной составляющей угольного топлива образуются золошлаковые отходы. Частицы летучей золы наряду с оксидами серы и азоты выбрасываются в атмосферу, создавая сложные экологические проблемы.
Выполнение расчетных операций по определению объема продуктов сгорания топлива, валовых и удельных выбросов вредных веществ и сравнительный анализ с нормативными значениями позволяет обозначить меры по сокращению загрязнения окружающей среды путем использования соответствующих технологий.
3. Расчет продуктов сгорания твердого и жидкого топлив
3.1 Состав и технические характеристики топлив
Таблица 1. Характеристики топлива
Район добычи, месторождение |
Состав рабочей массы топлива, % |
Теплота сгорания Qрн,МДж/ кг |
Выход летучих веществ, % |
||||||
W р |
Aр |
Sр |
Cр |
Hр |
Nр |
Oр |
|||
Канско-ачинский Б2 |
33.0 |
4.7 |
0.2 |
44.2 |
3.1 |
0.4 |
14.4 |
15.66 |
48 |
Подмосковный Б2 |
32.0 |
28.6 |
2.7 |
26.0 |
2.1 |
0.4 |
8.2 |
9.34 |
50 |
Печорский ЖР Воркутинское |
5.5 |
23.6 |
0.8 |
59.6 |
3.8 |
1.3 |
5.4 |
23.2 |
33 |
Донецкий АШ |
8.5 |
22.9 |
1.7 |
63.8 |
1.2 |
0.6 |
1.3 |
22.6 |
3.5 |
Горючие сланцы |
13.0 |
40.0 |
1.6 |
24.1 |
3.1 |
0.1 |
3.7 |
10.9 |
90 |
Фрезервный торф |
50.0 |
6.3 |
0.1 |
24.7 |
2.6 |
1.1 |
15.2 |
8.1 |
70 |
Мазут высокосернистый |
3.0 |
0.1 |
2.8 |
83.0 |
10.4 |
0.7 |
|
38.9 |
- |
Древесина |
40.0 |
0.6 |
- |
30.3 |
3.6 |
0.4 |
25.1 |
10. 2 |
85 |
3.2 Реакции горения топлив
Элемент горения,
(на рабочую массу) |
Стехиометрические уравнения продукты горения на 1 кмоль |
Количество кислорода на 1 кг горючего элемента |
Углерод |
C + O2 = CO2, 12кг C + 32кг O2 = 44кг CO2 |
(8 /3) Cр |
Углерод |
2C + O2 =2CO, 24кг C + 32кг O2 = 56кг CO |
(4 /3)Ср |
Водород |
2H + O2 = 2 H2O , 4кг H2+ 32кг O2 =36кг H2O |
8 H р |
Сера(горючая) |
S + O2= SO2, 32кг S +32кг O2 = 64кг SO2 |
1 S р |
3.2 Расчет процесса горения топлив
Количество кислорода ( кг), требующееся для сжигания 1 кг рабочего топлива
{(8 / 3) C р + 8 H р + S р - O р } /100
Объемное количество кислорода м3 (плотность кислорода при нормальных условиях 1.429 кг/ м3)
Vo2 = 0.01 (1.866 Cp + 5.56 Hp + 0.75 Sp - 0.7 Op)
Теоретический расход окислителя, м3 /кг
Vо =100Vo2 / O2ок
O2 ок – объемное содержание кислорода в окислителе, 21 %
Объем теоретически необходимого воздуха (м3) для сжигания 1 кг топлива
Vо = 0.0889 ( C р + 0.375 S р ) + 0.265 H р - 0.0333 O р
Теоретический объем продуктов сгорания , м3/ кг
Vг = V RO2 + V N2 + V H2O ,
V RO2 = 0.0186 (C р + 0.375 S р)
V N2 = 0.79 Vo + 0.008 N р
Полный объем водяных паров образуется в результате горения водорода, испарения влаги топлива, влагосодержания атмосферного воздуха, для жидкого топлива с учетом пара на распыливание.
V H2O = 0.111 H р+ 0.0124 W р + 0.00124dг V ок + 1.24G ф
dг -влагосодержание окислителя, г/м3 ( может быть принят равным 13 г/ м3)
G ф- удельный расход пара на распыливание жидкого топлива ( от 0.03 до 1 кг/кг в зависимости от типа форсунки)