Расчет процесса горения топлива в топке котла

 

3.1.1 Коэффициент избытка воздуха за установкой:

,

.

 

3.1.2 Теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания газообразного топлива, м³/м³:

,

м³/м³

3.1.3 Объем трехатомных газов, м³/м³:

,

м³/м³

3.1.4 Теоретический объем азота, м³/м³:

,

м³/м³

 

3.1.5 Объем избытка воздуха в топочном пространстве, м³/м³:

,

м³/м³

 

3.1.6 Объем водяных паров, м³/м³:

,

м³/м³

3.1.7 Объемное количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании топлива, м³/м³:

,

м³/м³

 

3.1.8 Плотность топливного газа при нормальных условиях, кг/м³:

 

,

 

кг/м³

 

3.1.9 Массовое количество дымовых газов, образующихся при сжигании газообразного топлива, кг/м³:

,

кг/м³

 

3.1.10 Определяем калориметрическую температуру горения, для чего вычислим энтальпию продуктов сгорания при температурах , кДж/м³:

,

где , , , - средние объемные изобарные теплоемкости углекислого газа, азота, водяных паров и воздуха соответственно, [7, прилож.1]:

 

кДж/м³

кДж/м³

 

Энтальпию продуктов сгорания (кДж/м³) при калориметрической температуре определяем из уравнения теплового баланса топки для двух случаев:

 

а) с воздухоподогревателем

,

где - физическое тепло топлива, ввиду его малости можно принять

;

- физическое тепло воздуха;

,

 

где - температура воздуха;

- средняя изобарная объемная теплоемкость воздуха при ;.

,

кДж/м³

кДж/м³

б) без воздухоподогревателя

,

Т.к. =0 при =

кДж/м³.

 

 

По значениям и построим в масштабе ht- диаграмму продуктов сгорания (зависимость =f(t) ):

 

Рис.2. Диаграмма ht-продуктов сгорания топлива

Зная и по ht – диаграмме определяем калориметрические температуры горения: и .

 

 

3.1.11 Определяем энтальпию уходящих газов, кДж/кг:

 

а) с воздухоподогревателем

 

,

кДж/кг

б) без воздухоподогревателя

 

,

.

Для этого случая определяем приближенное значение температуры уходящих газов без воздухоподогревателя из уравнения теплового баланса последнего:

 

,

где 1,295 и 1,293 – плотности дымовых газов и воздуха при нормальных условиях;

- средняя изобарная массовая теплоемкость газов,

принимаем кДж/(кг·^оС);

- средняя изобарная массовая теплоемкость воздуха,

принимаем кДж/(кг·^оС);

отсюда

,

^оС

 

кДж/кг

 

 

Расчет процесса горения и ht-диаграмма продуктов сгорания топлива

Исходные данные

 

Содержание компонентов смеси

CH4	C2H6	C3H8	C4H10
91,400	4,100	1,900	0.600
C5H12	H2S	H2	H2O
0.000	0.000	0.100	0.000
O2	CO	CO2	N2
0.000	0.700	0.000	0,200

 

 

Q –низшая теплотворная способность, кДж/м³ Q = 37900.000

 

 

Определяем энтальпии продуктов сгорания

 

		1,2	1,4	1,6	1,8
	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
	1552,24	1818,86	2085,48	2352,10	2618,72	2885,33	4218,43
	3125,50	3661,54	4197,59	4733,63	5269,68	5805,72	8485,94
	4759,33	5569,69	6380,06	7190,42	8000,78	8811,14	12862,94
	6425,77	7515,96	8606,16	9696,36	10786,56	11876,76	17327,74
	8137,65	9514,68	10891,71	12268,73	13645,76	15022,79	21907,93
	9894,68	11564,27	13233,86	14903,44	16573,03	18242,62	26590,55
	11695,26	13663,86	15632,45	17601,05	19569,64	21538,24	31381,22
	25226,21	29402,92	33579,63	37756,33	41933,04	46109,75	66993,29
	27255,42	31759,44	36263,46	40767,47	45271,49	49775,51	72295,59
	29302,30	34136,13	38969,97	43803,80	48637,63	53471,47	77640,63
	31370,48	36535,09	41699,70	46864,31	52028,93	57193,54	83016,59
	33443,33	38941,62	44439,92	49938,21	55436,51	60934,80	88426,28
	35535,83	41330,16	47124,49	52918,82	58713,16	64507,49	93479,15
	37635,48	43804,94	49974,40	56143,86	62313,32	68482,78	99330,09
	39751,82	46257,29	52762,76	59268,23	65773,70	72279,17	104806,51
	41875,03	48719,50	55563,96	62408,43	69252,89	76097,36	110319,69
	43998,43	51182,65	58366,88	65551,11	72735,34	79919,56	115840,70
	46138,13	53664,58	61191,03	68717,48	76243,93	83770,37	121402,62
	48277,68	56144,21	64010,73	71877,26	79743,78	87610,31	126942,94

 

 

	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
	4884,97	5551,52	6218,07	6884,61	7551,16	8217,70	8884,25	9550,80
	9826,05	11166,16	12506,28	13846,39	15186,50	16526,61	17866,72	19206,83
	14888,84	16914,74	18940,64	20966,54	22992,44	25018,34	27044,24	29070,15
	20053,24	22778,73	25504,23	28229,72	30955,21	33680,71	36406,20	39131,70
	25350,50	28793,07	32235,64	35678,21	39120,78	42563,35	46005,92	49448,49
	30764,51	34938,48	39112,45	43286,41	47460,38	51634,34	55808,31	59982,27
	36302,71	41224,20	46145,69	51067,18	55988,67	60910,16	65831,65	70753,14
	77435,06	87876,83	98318,60	108760,37	119202,13	129643,90	140085,67	150527,44
	83555,63	94815,67	106075,72	117335,76	128595,80	139855,84	151115,88	162375,92
	89725,22	101809,80	113894,38	125978,97	138063,55	150148,13	162232,72	174317,30
	95928,12	108839,65	121751,18	134662,71	147574,24	160485,77	173397,29	186308,82
	102172,01	115917,75	129663,49	143409,23	157154,96	170900,70	184646,44	198392,18
	107964,98	122450,81	136936,63	151422,46	165908,29	180394,12	194879,95	209365,78
	114753,75	130177,40	145601,06	161024,71	176448,36	191872,02	207295,67	222719,33
	121070,19	137333,86	153597,54	169861,21	186124,89	202388,56	218652,24	234915,91
	127430,85	144542,01	161653,17	178764,34	195875,50	212986,66	230097,82	247208,99
	133801,26	151761,83	169722,40	187682,97	205643,53	223604,10	241564,67	259525,24
	140218,74	159034,87	177850,99	196667,11	215483,24	234299,36	253115,48	271931,60
	146609,26	166275,57	185941,89	205608,20	225274,52	244940,84	264607,15	284273,47

 

 

Сумма теплоты сгорания топлива

и физической теплоты подогретого воздуха

 

 

t\α		1,2	1,4	1,6	1,8
	37900,00	37900,00	37900,00	37900,00	37900,00	37900,00	37900,00
	40458,74	40926,66	41394,58	41862,50	42330,42	42798,33	45137,93
	43038,50	43977,14	44915,79	45854,43	46793,08	47731,72	52424,94
	45678,83	47093,09	48507,36	49921,62	51335,88	52750,14	59821,44
	48351,77	50247,16	52142,56	54037,96	55933,36	57828,76	67305,74
	51070,15	53453,68	55837,21	58220,73	60604,26	62987,79	74905,43
	53833,68	56711,07	59588,46	62465,84	65343,23	68220,62	82607,55
	56640,76	60018,46	63396,15	66773,85	70151,54	73529,24	90417,72

t\α	3,5		4,5		5,5		6,5
	37900,00	37900,00	37900,00	37900,00	37900,00	37900,00	37900,00	37900,00
	46307,72	47477,52	48647,32	49817,11	50986,91	52156,70	53326,50	54496,30
	54771,55	57118,16	59464,78	61811,39	64158,00	66504,61	68851,22	71197,83
	63357,09	66892,74	70428,39	73964,04	77499,69	81035,34	84570,99	88106,65
	72044,24	76782,73	81521,23	86259,72	90998,21	95736,71	100475,20	105213,70
	80864,25	86823,07	92781,89	98740,71	104699,53	110658,35	116617,17	122575,99
	89801,01	96994,48	104187,95	111381,41	118574,88	125768,34	132961,81	140155,27
	98861,96	107306,20	115750,44	124194,68	132638,92	141083,16	149527,40	157971,64

 

 

 

100

200

300

400

500

600

700

Рис.3. ht-диаграмма для Оренбургского газа