Для оцінки термодинамічної ефективності використання ВЕР в котлі утилізаторі необхідно знати температуру і ентальпію продуктів згоряння суміші відхідних газів з природним. Зазначені параметри визначаються на основі термохімічного розрахунку процесу горіння. Цей розрахунок включає визначення теоретично необхідного для повного спалювання горючої газової суміші об'єму повітря, дійсного об'єму повітря, що подається в топку котла, обсягів продуктів згоряння (ПС), теплоти згоряння газової суміші, теоретичної температури продуктів згоряння. При цьому для газоподібних палив зазначені обсяги прийнято знаходити в розрахунку на 1 м 3 обсягу сухої частини спалюваного газу.
При горінні горючі елементи палива (CO, H 2 , H 2 S, CH 4 та інші) взаємодіють з окислювачем - киснем повітря, і утворюють оксиди CO 2 , SO 2 , H 2 O та ін Крім того, в продукти згоряння входять негорючі газоподібні компоненти палива і азот, що міститься в повітрі.
Якщо при повному згорянні 1 м 3 горючих газів обсяг поданого в топку повітря такий, що прореагує весь вхідний в нього кисень, то такий обсяг (, м 3 /м 3 ) називається теоретично необхідним. Отриманий в цьому випадку обсяг продуктів згорання (, м 3 /м 3 ) називається також теоретичним. Зазначимо, що тут і надалі обсяги повітря та інших газів беруться за нормальних фізичних умовах (p = 101,3 кПа і T = 273 К), а розмірність м 3 /м 3 означає обсяг повітря або компонента продуктів згоряння, який припадає на 1 м 3 обсягу сухої частини спалюваної газової суміші.
Теоретичний обсяг продуктів згоряння складається з обсягів таких компонентів:
, (4.1)
де <В
обсяг сухих трьохатомних газів (, так як вміст сірки в паливі мало);, - теоретичні обсяги азоту і водяної пари.
У дійсності, через недосконалість сумішоутворення подача в топку теоретичного кількості повітря не забезпечує повного згоряння палива. За цієї причини зазвичай в топку подають повітря більше теоретично необхідного:
, (4.2)
де - Дійсно поданий в топку об'єм повітря, - коефіцієнт надлишку повітря.
Дуже часто для видалення продуктів згоряння з котельного агрегату їх відсмоктують димососом, в результаті чого в газоходах котла створюється розрядження. Внаслідок цього через нещільності в обмуровці котла в газоходи може підсмоктуватиметься атмосферне повітря і величина a буде кілька зростати по довжині газового тракту. При роботі котла з повітродувкою тиск в газоходах вище атмосферного, тому підсосів повітря немає і значення a зберігається незмінним.
При a> 1 в продуктах згоряння з'являється надлишкове повітря:
. (4.3)
Наслідком надлишку повітря, що надходить в топку, є збільшення в продуктах згоряння обсягу водяної пари на величину відповідну змісту водяної пари в надмірному повітрі. З урахуванням дійсний обсяг водяної пари в продуктах згоряння
, (4.4)
де - теоретичний об'єм водяної пари в продуктах згоряння при a = 1.
4.2 Визначення витрат горючих газів і повітря
4.2.1 Витрата горючих газів
У предтопке котла-утилізатора типу ПКК спалюється суміш відведених газів з природним газом (ОГ з ПГ). Об'ємна частка природного газу в цій суміші становить:
, (4.5)
де , - Витрати відповідно відходять і природного газів; тут і далі індекси "ог", "пг" означають відповідно відходять гази і природний газ. Значення вибирають, виходячи з параметрів та теплоти згорання газів, що відходять. У цій курсовій роботі це значення вказано вихідних даних. Величина при розрахунках також відома, так як вона визначається продуктивністю сажі виробництва. Таким чином, виходячи з формули (4.5) можна знайти реквізит витрата природного газу:
. (4.6)
Сумарний витрата горючих газів становить:
. (4.7)
4.2.2 Витрата повітря на горіння
Теоретично необхідний обсяг (м 3 /м 3 ) повітря для повного спалювання 1 м 3 суміші ОГ з ПГ визначається за формулою
, (4.8)
де і - відповідно теоретичні об'єми повітря для спалювання газів, що відходять сажі виробництва і природного газу.
У свою чергу
, (4.9)
де СО, Н 2 , Н 2 S та інші - об'ємні частки відповідних компонентів у відхідних газах,%.
Величина також може бути розрахована за формулою (4.9) або узята з довідника (табл. 3).
Дійсний об'єм повітря в м 3 /м 3 для згоряння 1 м 3 суміші ОГ з ПГ обчислюється за формулою (4.2).
4.3 Обсяг продуктів згоряння
Обсяг продуктів згоряння 1 м ...
