Коефіцієнт використання палива

Коефіцієнт використання палива (КВП) – це відношення кількості теплоти, яка залишається в печі при згорянні одиниці палива (кг, м³), до його теплотворної здатності. Іншими словами, КВП показує, яка частина від підведеної теплоти залишається в печі.

Розраховують коефіцієнт використання палива за формулою:

η_квп = , (2.21)

де Q_фіз – фізична теплота палива і повітря, яка вводиться в процес горіння:

Q_фіз=Q_фіз^пал+Q_фіз^пов=С_пал·t_пал + С_пов·t_пов·L^’_α , кДж;

Q_від^д – теплота, що уноситься димовими газами, які утворюються при горінні одиниці палива, при температурі з якою вони відходять із печі:

Q_від^д=V_α·С_д·t_д, кДж;

Q_{недопал} – тепло, яке втрачається за рахунок недопалу палива. Тепло втрачається за рахунок механічних втрат палива та хімічних (неповноти горіння). Визначається хімічний недопал по вмісту горючих елементів в димових газах:

Q^хім_{недопал}=V_α·СО·12650, кДж (2.22)

де СО – об’ємна частка СО в димових газах (1 %=0,01);

12650 – теплота, яка виділяється при повному згорянні 1 м³ СО до СО₂.

Аналізуючи рівняння (2.21) можна виявити фактори, які впливають на коефіцієнт використання палива:

- теплотворна здатність впливає незначно в бік збільшення;

- фізична теплота повітря впливає дуже сильно, особливо, якщо воно підігріто за рахунок теплоти димових газів, що відходять із печі;

- зниження температури димових газів, які відходять із печі, підвищує коефіцієнт використання палива. Тому температура димових газів, що відходять із печі не повинна перевищувати 150 – 200⁰С;

- чим менша кількість димових газів, тим вище значення коефіцієнта використання палива. Тому треба зменшувати підсоси повітря в печі;

- для підвищення коефіцієнта використання палива необхідно ліквідувати його механічні та хімічні втрати, застосовувати пальники із повним змішуванням палива і повітря.

2.8. Контрольні питання та задачі до розділу “Розрахунок горіння палива”

1. Що називається паливом? Вимоги до палива. Види палива, наведіть приклади природних і штучних палив.

2. Чим характеризується склад палива? Як перераховують склад палива в робочий?

3. Що таке теплотворна здатність (теплота горіння) палива, які вони бувають, як визначити Q^р_н?

4. Що таке умовне паливо, як перевести паливо в умовне?

5. Що визначається при розрахунку горіння палива і де використовуються отримані дані?

6. На підставі чого визначається кількість повітря, що йде на горіння, об’єм продуктів горіння?

7. Що показує коефіцієнт надлишку (витрати) повітря та як він впливає на процес горіння палива?

8. Як і з якою метою складаються матеріальний та тепловий баланси

процесу горіння палива?

9. Які Ви знаєте температури горіння палива, як вони знаходяться?

10. Як підвищити (знизити) температуру горіння палива?

11. Для чого введене поняття “коефіцієнт використання палива”, від яких факторів він залежить?

ЗадачІ

1. Визначте робочий склад палив, %:

1.1. СН₄=90; С₂Н₆=5; С₃Н₈=3; С₄Н₁₀=2; W^р=1;

1.2. С^г=75; Н^г=5,5; N^г=1,5; О^г=12; S^г=6; А^с=19,6; W^р=13;

1.3. С°=80; Н°=5; N^о=10; O^о=5; S^г=10; А^с=7; W^р=10.

2. Визначте Q^р_н для палив, зазначених у п. 1.

3. Q^Р_н= 25000 кДж/м³, ω= 1,0 м³/м³. Перерахуйте у Q^Р_в

Q^р_в= 30000 кДж/кг, Н^г= 10%, W^р= 5%. Розрахуйте Q^р_н.

4. Визначте теоретичні витрати повітря і об’єм продуктів горіння при спалюванні 6 кг вуглецю, 16 м³ СН₄ (різними способами).

5. На заводі №1 витрачається для одержання 1 кг продукції 2 кг палива з Q^р_н=20000 кДж/кг, на заводі №2 - 1,5 кг палива з Q^р_н=30000 кДж/кг. Розрахуйте кількість одиниць умовного палива, що витрачається на зазначених заводах для одержання одиниці продукції. Який завод працює більш ефективно?

6. Склад сухого газу, %: СН₄=93; С₂Н₆=4,4; С₃Н₈=0,8; С₄Н₁₀=0,6; С₅Н₁₂=0,3; СО₂=0,1; N₂=0,8; W^р=1; піч тунельна. Розрахуйте Q^р_н. Визначте, при якому α у печі буде досягнута температура 1430°С, складіть матеріальний баланс процесу горіння. Знайдіть, до якої температури необхідно підігріти повітря, щоб дійсна температура горіння палива складала 1800°С при α =1,2.

7. Зробіть повний розрахунок горіння палива. Дані для розрахунку: склад, %: С^р=66,6; Н^р=1,3; S^Р=1,6; О^р=1,8; N^р=0,7; А^р=20; W^р=8. Температура випалу 950°С; η _n=0,6; d=10 г/кг сухого повітря, t_пов=300°С.

При вивченні цього розділу необхідно звернути увагу на те, що до теперішнього часу з промислових способів отримання теплоти найбільш розповсюджений спосіб – спалювання палива. Необхідно знати характеристику та галузі використання природного і штучного палив, яким чином характеризується їх склад, вміти проводити перерахунок складу палива на робочий. З'ясуйте, що таке теплота горіння палива (теплотворна здатність), різницю вищої та нижчої теплот горіння, яким чином вони розраховуються, навчіться перераховувати паливо в умовне. Запам'ятайте, що розрахунок горіння палива базується на реакціях горіння компонентів палива з киснем повітря – теоретичних та з надлишком повітря. Навчіться розраховувати вихід (об'єм) продуктів горіння та температуру горіння палива (калориметричну, теоретичну і дійсну) за допомогою I – t-діаграм та таблиць тепловмісту. Запам'ятайте, що матеріальний баланс процесу горіння дозволяє перевірити правильність проведених розрахунків, а тепловий – визначити температуру горіння, а також знайти температуру підігріву повітря (іноді палива) для підвищення температури горіння або розрахувати коефіцієнт надлишку повітря для досягнення необхідної температури. Проаналізуйте поняття коефіцієнт використання палива та з’ясуйте яким чином його можна підвищити. Перевірте своє вміння розв’язувати задачі. Пам’ятайте наведені вище правила відносно цього.

Приклад 1. Умовно органічний склад палива (мас.%): С⁰=80; Н⁰=15; О⁰=5. Перерахуйте паливо у робоче, якщо S^г=5, А^с=10, W^р=20%.

Рішення. Відомо, що для перерахунку палива з органічного складу у робочий необхідно вміст кожного компонента органічного палива помножити на коефіцієнт К= . Таким чином, нам спочатку треба знайти А^р та S^р. А^р знаходимо помноженням А^с на коефіцієнт = =0,8; А^р=10·0,8=8%. S^р знаходимо помноженням S^г на коефіцієнт =

=0,72. S^р=5·0,72=3,6%. Тепер знаходимо основний коефіцієнт перерахунку К= =0,684 та розраховуємо вміст вуглецю, водню

і кисню: С^р=80·0,684=54,72; Н^р=15·0,684=10,26; О^р=5·0,684=3,42%.

В склад робочого палива входять всі вищезазначені компоненти, їх сума повинна складати 100%. Перевіримо: 20+8+3,6+54,72+10,26+3,42=100%. Розрахунок проведено правильно.

Приклад 2. Знайти склад димових газів, які утворюються при горінні вуглецю з коефіцієнтом надлишку повітря α=1,1.

Рішення 1. Знаходимо теоретичні і дійсні витрати повітря (сухого і атмосферного) та вихід продуктів горіння за відомими формулами:

L₀=0,0889·С^р=0,0889·100=8,89 м³/кг

L^’₀=L₀ ^. (1+0,0016 ^. d)=8,89 ^.( 1 + 0,0016 ^. 10)=9,03 м³/кг

L_α=L₀·α =8,89·1,1=9,78 м³/кг

L^’_α=L_α·(1+0,0016·d)=9,78·(1+0,0016·10)=9,94 м³/кг

V_СО2=0,01855·С^р=0,01855·100=1,855 м³/кг

V_Н2О=0,0016·d·L_α=0,0016·10·9,78=0,16 м³/кг

V_N2=0,79·L_α=0,79·9,78=7,73 м³/кг

V_О2=0,21·(α–1)·L₀=0,21·(1,1-1)·8,89=0,187 м³/кг

Всього димових газів V_α=1,855+0,16+7,73+0,187=9,932 м³/кг

Склад димових газів в об’ємних частках: СО₂= =0,187; Н₂О= =0,016; N₂= =0,778; О₂ = =0,019. Всього=0,187+0,016+0,778+0,019=1.

У відсотках: СО₂=0,187·100%=18,7%; Н₂О=0,016·100%=1,6%; N₂=0,778·100%=77,8%; О₂=0,019·100%=1,9%. Всього=18,7+1,6+77,8+1,9=100 %.

Рішення 2. Якщо ми не пам’ятаємо розрахункові формули, то пишемо реакцію горіння вуглецю та визначаємо потребу в кисні, що йде на горіння 1 кг вуглецю і кількість діоксиду вуглецю, який при цьому утворюється:

С + О₂ СО₂

12 кг - 22,4 м³ - 22,4 м³

1 кг - 1,867 м³ - 1,867 м³

Пам’ятаючи, що об’ємний вміст кисню в повітрі складає 21% та що теоретичний вологовміст повітря дорівнює 10 г/кг сухого повітря, знаходимо витрати повітря сухого і атмосферного, теоретичні і дійсні, а також кількість водяних парів, азоту і кисню, які перейдуть із повітря в димові гази.

L₀ =1,867· =8,89 м³/кг; L^’₀=L₀ ^. (1+0,0016 ^. d)=8,89 ^.( 1 + 0,0016 ^. 10)=9,03 м³/кг

L_α=L₀·α=8,89·1,1=9,78 м³/кг; L^’_α=L_α·(1+0,0016·d)=9,78·(1+ 0,0016·10)=9,94 м³/кг

V_СО2=1,867 м³/кг

V_Н2О=0,0016·d·L_α=0,0016·10·9,78=0,16 м³/кг

V_N2=0,79·L_α=0,79·9,78=7,73 м³/кг

V_О2=0,21·(α–1)·L₀=0,21·(1,1-1)·8,89=0,187 м³/кг

Всього димових газів V_α=1,855+0,16+7,73+0,18=9,932 м³/кг.

Об’ємні частки компонентів: СО₂= =0,187; Н₂О= =0,016; N₂= =0,778; О₂ = = 0,019. Всього = 0,187+0,016+0,778+0,019=1

У відсотках: СО₂=0,187·100%=18,7%; Н₂О=0,016·100%=1,6%; N₂=0,778·100= 77,8%; О₂=0,019·100%=1,9%. Всього=18,7+1,6+77,8+1,9=100 %.

Поиск по сайту: