|
Вид на газообразно гориво
|
Състав на горивото, об. %
|
Топлина на изгаряне на суха маса, Qid
| |
CH4
|
C2H6
|
C2H4
|
C3H8
|
C3H6
|
C4H10
|
C5H12
|
H2
|
CO
|
H2S
|
CO2
|
O2
|
N2
|
kJ/m3
| |
Природен газ внесен от Русия
|
90,0
|
3,5
|
-
|
2,0
|
-
|
1,0
|
0,5
|
-
|
-
|
-
|
1,0
|
-
|
2,0
|
38 180
| |
Доменен газ (кокс)
|
0,3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1,7
|
29,1
|
0,3
|
13,2
|
-
|
55,4
|
4 040
| |
Доменен газ (кокс с вдухване на прир. газ)
|
0,3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
4,6
|
27,8
|
0,3
|
12,9
|
-
|
54,1
|
4 190
| |
Коксов газ
|
22,5
|
-
|
1,0
|
-
|
0,9
|
-
|
-
|
57,5
|
6,8
|
0,4
|
2,3
|
0,8
|
7,0
|
16 500
| |
Нефтозаводски газ
|
Атмосферна дестилация
|
5,3
|
16,2
|
-
|
45,1
|
-
|
30,6
|
2,8
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
79 170
| |
Каталитичен крекинг
|
22,7
|
11,0
|
7,4
|
6,7
|
10,1
|
4,8
|
-
|
37,3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
41 880
| |
Термичен крекинг
|
39,6
|
23,6
|
12,6
|
2,6
|
1,8
|
-
|
-
|
19,8
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
41 870
| |
Каталитичен риформинг
|
16,4
|
29,6
|
-
|
9,6
|
-
|
4,4
|
1,3
|
38,7
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
41 660
|
7.1.5.
Определяне обема на въздуха, необходим за горенето
Количеството на сухия въздух, теоретично необходим за изгарянето на 1 kg гориво, на основата на кинетика на горенето е:
Тази зависимост се използва във вида:
Ако се раздели тази зависимост на плътността на въздуха при нормални условия , ще се получи формулата за пресмятане на теоретичното количество въздух, необходим за изгарянето на 1 kg гориво в обемни единици т.е.
Формулата за пресмятане на теоретичното количество въздух, необходим за изгаряне на 1 m3 газово гориво се получава въз основа на количествените съотношения при реакциите на окисление на горимите компоненти на газовото гориво. Тя се записва във вида:
където n и m са съответно броят на въглеродните и водородните във въглеводородните съединения на газовото гориво. От изразите се вижда, че колкото е по-високо съдържанието на горимите елементи, съответно топлината на изгаряне на горивото, толкова по-голямо количество въздух е необходим за неговото пълно изгаряне. V0 може да се определи приблизително въз основа топлината на изгаряне ( ) и влагосъдържанието ( ) на горивото по израза:
е коефициентът, който в зависимост от вида на горивото приема следните стойности: 1,05 за дърва; 1,08 за торф; 1,09 за кафяви лигнитни въглища; 1,1 за антрацитни въглища и мазут и 1,2 за природен газ. С V0 се свързва един от най-важните показатели, характеризиращи горивните процеси и работата на парогенераторите, т.н. коефициент на излишък на въздуха (). По определение е отношението на действителното количество въздух (VД), подавано за изгарянето на 1 kg (1 m3) гориво към теоретично необходимото, изчислено по уравнения Действително употребеното количество въздух за изгаряне на килограм гориво тогава може да се пресметне по формулата:
а обемът на излишния въздух (Vизл.) по израза:
. Най-често в пещите на котлите се подава малко по-голямо количество въздух от теоретически необходимото ( > 1). Това компенсира в известна степен несъвършенството на горивните уредби и пещните камери за осигуряване на условия за пълно изгаряне на горивото в стехиометрични условия ( = 1). Значителното увеличаване на коефициента на излишък на въздух от друга страна не винаги гарантира пълно изгаряне на горивото и води до снижаване на общата топлинна ефективност на парогенератора. Тъй като по-голяма част от парогенераторите работят при условия на разреждане в пещта и по газоходите им, то поради просмукването на въздух от околното пространство, коефициентът се увеличава по посока на движението на газовете.
7.1.6.
Определяне обема и енталпията на газовите продукти на горенето
Обемът на газовите продукти на горенето (при нормални условия), получен при изгарянето на 1 kg твърдо и течно гориво или 1 m3 се явява сума от обемите на съставящите го газове. При пълно изгаряне на органичното гориво тези газове са: въглероден двуокис (CO2), серен двуокис (SO2), водни пари (H2O), азот (N2) и кислород (O2). В такъв случай общият обем на газовете (VГ) се изразява чрез:
Първите три компоненти в тази формула са резултат от окислението на горимите химични елементи, азотът се “внася” с въздуха и горивото, а водните пари се получават от изгарянето на водорода, от изпарението на влагата в горивото и от влагата, внесена с въздуха. Въглеродният двуокис и серният двуокис обикновено се обединяват под общото наименование триатомни газове (RO2). Обемът на димните газове може да бъде разглеждан и като сума от две части – сухи газове (VСГ) и водни пари: Най-често, чрез газоанализаторите, използувани за определяне състава на димните газове, се получава информация за обемното съдържание на различните газови компоненти по отношение на сухите газове:
. Общият обем на газовите продукти на горене при пълно изгаряне на горивото и при > 1 се определя по формулата: Тази формула може да бъде опростено записана, като сума от две компоненти - обем на газовете, получени при стехиометрично ( = 1) пълно изгаряне на горивото, ( ) и обем на излишния въздух [( - 1 ) . V0]. Резултатите, получени за обемите на димните газове (по представените формули) се използуват при пресмятанията, избора или анализа на работата на елементите от газовия тракт на парогенераторната инсталация – пещна камера, газоходи (с намиращите се там нагревни повърхности), филтри, очистващи системи, димосмукатели, комини и др. В парогенераторите газовите продукти на горене играят ролята на топлоносител (греещ флуид), който отдава последователно част от съдържащата се в него топлинна енергия на нагревните повърхности (изпарителни, паропрегревателни, економайзерни и въздухоподгревателни), с които контактува. Топлообменът се осъществява при постоянно налягане, т.е. при изобарен процес. Мярка за количеството на обменената топлина при такъв процес се явява изменението на енталпията на участвуващите в топлообмена флуиди. Поради тази причина, определянето на енталпията на продуктите на горенето се явява задължителен елемент от топлинните пресмятания на парогенераторите. При топлотехническите разглеждания се приема, че всяка от компонентите на газовата смес има свойствата на идеален газ, енталпията на който може да се изчисли по израза:
където: е обемния специфичен топлинен капацитет на съответната компонента при изобарен процес , ; tг – температурата на газовете, С. Балансовите топлинни пресмятания свързани с горивната техника и парогенераторите най-често се отнасят към единица маса (обем) изразходвано гориво. Поради тази причина под енталпия на газовите продукти на горене (HГ) се разбира енталпията на обема газове получени в резултат на изгарянето на 1 kg твърдо и течно или 1 m3 газообразно гориво. На основата на формулите за определяне на обема на газовите продукти и израза за енталпията, може да се запишат следните уравнения за определяне на HГ:
В горните уравнения са съответно обемните специфични топлинни капацитети на триатомните газове, азота, водните пари и въздуха при температура , ;
- енталпия на димните газове получени при пълно изгаряне на 1 kg (1 m3) гориво и ;
- енталпия на теоретично необходимия за горенето обем въздух, определена при температура на газовете tг . От формулите за определяне на енталпията на продуктите на горене е видно, че за разглежданото гориво, енталпията зависи от температурата на димните газове и от коефициента на излишък на въздух:
диаграмата изобразяваща такава зависимост е представена на фиг.1. Построяването на подобни диаграми за конкретни горива е свързано с облекчаване на работата при топлотехническите пресмятания на парогенераторите. |
