Материальный баланс процесса горения

Целью составления материального баланса процесса горения является определение количества окислителя, необходимого для полного сгорания единицы количества топлива (1 кг или 1м³), и количества образующихся при этом продуктов сгорания.

2.1 Материальный баланс процесса горения для твёрдого топлива при коэффициенте избытка воздуха 1,25; 1,50; 1,75

2.1.1 Теоретический (стехиометрический) расход окислителя , м³/кг определяется по формуле:

, (2.1)

где , , , – содержание соответствующего компонента в рабочей массе топлива, %.

2.1.2 Действительный расход окислителя , м³/кг

Как показывает практика сжигания топлива, если в зону горения подается окислитель в теоретическом количестве, то горение будет не полным, что приведёт к определенным потерям теплоты (химический недожог). Для снижения химического недожога в зону горения подаётся действительное количество воздуха, которое определяется по формуле:

, (2.2)

где – коэффициент избытка воздуха, т.е. отношение действительного количества воздуха к теоретическому. Величина этого коэффициента определяется соотношением:

. (2.3)

2.1.3 Объём продуктов сгорания в твёрдом топливе

В состав продуктов сгорания входят следующие газы: , , , и избыточный воздух.

Объём трёхатомных газов и ( , м³/кг) определяется по формуле:

. (2.4)

Объём азота и водяного пара (и , м³/кг) зависит от коэффициента избытка воздуха , поэтому вначале определяют теоретическое значение (при ):

, м³/кг; (2.5)

, м³/кг. (2.6)

Таким образом, теоретический объём продуктов сгорания ( , м³/кг) будет равен:

, (2.7)

а действительный объём ( , м³/кг) с учетом избыточного воздуха

. (2.8)

2.1.3 Масса продуктов сгорания в твёрдом топливе

Масса продуктов сгорания при сжигании 1 кг твёрдого топлива ( , кг/кг):

, (2.9)

где – коэффициент уноса золы. Для пылеугольных топок . Для слоевых топок .

2.1.4 Концентрация золы в продуктах сгорания

Концентрация золы в продуктах сгорания ( , г/м³) определяется по формуле

. (2.10)

Результаты расчета материального баланса процесса горения для твёрдого топлива при изменении коэффициента избытка воздуха приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

	1,25	1,50	1,75
, м3/кг		5,16
, м3/кг	6,45	7,74	9,03
, м3/кг		0,94
, м3/кг		4,08
, м3/кг		0,64
, м3/кг		5,67
, м3/кг	6,96	8,25	9,54
, кг/кг (для пылеугольных топок)	9,41	11,10	12,78
, кг/кг (для слоевых топок)	9,26	10,95	12,63
, г/м3 (для пылеугольных топок)	29,75	25,10	21,70
, г/м3 (для слоевых топок)	7,83	6,60	5,71

2.2 Материальный баланс процесса горения для газообразного топлива при коэффициенте избытка воздуха 1,05; 1,10; 1,15

2.2.1 Теоретический (стехиометрический) расход окислителя , м³/м³ определяется по формуле:

, (2.11)

где и – количество атомов углерода и водорода, соответственно.

2.2.2 Действительный расход окислителя , м³/м³ вычисляется следующим образом:

. (2.12)

Объём трёхатомных газов и ( , м³/м³) определяется по формуле

. (2.13)

Объём азота ( , м³/м³) определяется по формуле

. (2.14)

Объём водяного пара ( , м³/м³) определяется по формуле

(2.15)

Теоретический объём продуктов сгорания ( , м³/м³) при :

. (2.16)

Действительный объём продуктов сгорания ( , м³/кг) при :

. (2.17)

2.2.3 Масса продуктов сгорания при сжигании 1 м³ газообразного топлива , кг/м³ определяется по формуле

, (2.18)

где – влагосодержание газообразного топлива, г/м³. г/м³.

– плотность сухого газа, кг/м³. Она определяется по формуле

(2.19)

Результаты расчета материального баланса процесса горения для газообразного топлива при изменении коэффициента избытка воздуха приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2

	1,05	1,10	1,15
, м3/м3		9,91
, м3/м3	10,40	10,90	11,39
, м3/м3		1,06
, м3/м3		7,84
, м3/м3		2,20
, м3/м3		11,11
, м3/км3	11,60	12,10	12,59
, кг/м3	14,37	15,02	15,66