Для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива

Расчет процесса горения. При проектировании топочных устройств необходимо определять количества потребного для горения топлива окислителя и газообразных продуктов сгорания. Данные для таких расчетов могут быть получены в результате анализа элементарных реакций горения горючих элементов, содержащихся в топливе.

Горение топлива может быть полным и неполным. Полное горение происходит при достаточном количестве окислителя и завершается полным окислением горючих элементов топлива. Продукты сгорания при этом состоят из СО₂, SO₂ и Н₂О. При недостаточном количестве окислителя происходит неполное сгорание углерода с образованием СО.

Количественные соотношения химических реакций горения могут быть получены при известных молекулярных массах m веществ и плотностях r= m/22,4 газов при нормальных физических условиях. Горение углерода с образованием углекислого газа можно представить уравнением

1 кг С + 32/12 кг О₂ = 44/12 кг СО₂ + 404/12 МДж/кг С.

Следовательно, на 1 кг углерода приходится 2,67 кг или 1,866 м³ кислорода и 3,67 кг или 1,866 м³ углекислоты СО₂.

Горение углерода с образованием окиси углерода СО

1 кг С + 32/2×12 кг О₂ = 28/12 кг СО + 119/12 МДж/кг С.

В этом случае на 1 кг углерода приходится 1,33 кг или 0,933 м³ кислорода и 2,33 кг или 1,867 м³ окиси углерода СО.

Горение окиси углерода с образованием углекислого газа

1 кг СО+ 32/2×28 кг О₂ = 44/28 СО₂ + 284/28 МДж/кг СО.

Здесь на 1 кг окиси углерода приходится 0,57 кг или 0,4 м³ кислорода и 1,57 кг или 0,8 м³ углекислоты.

Горение водорода с образованием водяных паров

1 кг Н₂ +32/2×2 О₂ = 18/2 Н₂О + 284×2(2×238) МДж/кг Н₂.

В этом уравнении тепловой эффект реакции, данный в числителе, учитывает теплоту конденсации водяных паров, образующихся при сжигании водорода и охлаждении конденсата до 273 К. В знаменателе приведен тепловой эффект 238 МДж/кмоль Н₂ при отсутствии конденсации паров воды. Таким образом, на 1 кг водорода приходится 8 кг или 5,55 м³ кислорода и 9 кг или 11,12 м³ воды.

Горение серы с образованием сернистого ангидрида

1 кг S + 32/32 кг О₂ = 64/32 S0₂ + 288/32 МДж/кг S.

Следовательно, на 1 кг серы приходится 1 кг или 0,698 м³ кислорода и 2 кг или 0,699 м³ сернистого ангидрида.

Горение метана с образованием СО₂ и Н₂0

1 кг СН₄ + 64/16 кг О₂ = 44/16 кг СО₂ + 36/16 кг Н₂О + 56,1/50,5 МДж/кг СН₄.

На 1 кг метана приходится 4 кг или 2,8 м³ кислорода, 2,75 кг или 1,4 м³ углекислоты и 2,25 кг или 2,79 м³ воды. На 1 м³ метана приходится 2 м³ кислорода, 1 м³ углекислого газа и 2 м³ воды.

На основе приведенных соотношений теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг твердого или жидкого топлива количество кислорода (в кг) определяется выражением

Lo₂ = (8/3C^p + 8H^p + S^p_л-O^p)/100. (8)

Если учесть, что массовая доля содержания кислорода в воздухе составляет 0,232, то теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг твердого и жидкого топлива

L° = (8/ЗС^р + 8Н^Р + S^p_л - О^Р)/(100×0,232). (9)

Разделив уравнение (5.9) на плотность воздуха (r_в = 1,293 м³/кг при нормальных физических условиях), получим теоретический объемный расход

V° = 0,0889 (С^р + 0,375S^p_л) + 0,265Н^Р – 0,0333О^Р. (10)

Теоретический объемный расход воздуха при сжигании 1 м³ сухого газа

(м³/м³)

V° = 0,0478 [0,5Н₂ + 0,5СО + 2СН₄ + 1,5Н₂S + S(m + n/4)С_mН_n-O₂]. (11)

В реальных условиях для полного сгорания топлива требуется подавать воздуха больше теоретически необходимого количества.

Дата добавления: 2018-11-26; просмотров: 393;