Примеры решения задач. Задача 1.Определить энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки котельного агрегата паропроизводительностью D=10 т/ч

Задача 1. Определить энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки котельного агрегата паропроизводительностью D=10 т/ч, получаемых при полном сгорании 1 кг каменного угля марки Д (длиннопламенный) состава: C^P=58,7%, H^P=4,2%, О^Р=9,7%, S_ор^P=0,15%, S_к^P=0,15%, N^P=1,9%, W^Р=12%, А^Р=13,2%, если известно, что температура газов на выходе из топки t_ух=300 ⁰С.

Решение. Элементарный рабочий состав твердого топлива из задания:

С^Р+Н^Р+О^Р+ S +N^P+W^Р+А^Р=100%,

58,7+4,2+9,7+(0,15+0,15)+1,9+12+13,2=100%.

Определяем низшую теплоту сгорания топлива по формуле (1):

= 339,15 ^. С^Р + 1256 ^. Н^Р - 109× (О^Р - S ) - 25,1× (9× Н^Р + W^P)=

= 339,15 ^. 58,7 + 1256 ^. 4,2 - 109 × (9,7 – 0,3) - 25,1× (9 ^. 4,2 + 12) =22908,7 кДж/кг.

В зависимости от вида топлива и паропроизводительности котла выбираем тип топки - топка с забрасывателем и неподвижным слоем (табл. 12 приложения 2).

Значение коэффициента избытка воздуха в зависимости от способа его сжигания (вида топки) и топлива выбираем из табл. 5 Приложения: a=1,4. Величину присоса воздуха принимаем _Da = 0,3.

Коэффициент избытка воздуха за последней поверхностью нагрева определяем по формуле (4):

a_ух = a + _Da =1,4+0,3=1,7.

Определяем теоретически необходимое количество воздуха, необходимое для сгорания топлива по формуле (5):

V⁰ = 0,0889 × (С^P + 0,375 × S ) + 0,265 × Н^Р - 0,0333 ^.О^Р,

V⁰ = 0,0889 × (58,7 + 0,375^.0,3) + 0,265^. 4,2- 0,0333^.9,7= 6,02 м³/кг.

Действительное количество воздуха с учетом присоса воздуха по газовому тракту из формулы (3):

V_В=V^0. a_ух=6,02^.1,7=10,23 м³/кг.

Находим объемы компонентов, содержащихся в продуктах сгорания:

- объем сухих трехатомных газов по формуле (7):

= 1,866^. (С^Р + 0,375 ^. S )/100=0,0186× (58,7+0,375 ^. 0,3)=1,09 м³/кг;

- теоретический объем азота по формуле (8):

= 0,79 ^. V⁰ + 0,008 ^. N^P=0,79 ^. 6,02+0,008 ^. 1,9=4,771 м³/кг;

- объем избыточного воздуха по формуле (9):

= (a_ух - 1)^. V⁰=(1,7 – 1)^.6,02=4,214 м³/кг;

- объем водяных паров по формуле (10):

= 0,111^. Н^Р + 0,0124 ^. W^P + 0,016 ^. V^0. a_ух =

=0,111 ^. 4,2+0,0124 ^. 12+ +0,016 ^. 6,02 ^. 1,7=0,779 м³/кг.

Суммарный объем продуктов сгорания по формуле (6):

=1,09+4,771+4,214+0,779=10,854 м³/кг.

С помощью табл.14 приложения 2 по температуре t_ух=300⁰С определяем (ct)_i- произведение объемной теплоемкости данного газа на температуру:

(ct) =558,8 кДж/м³; (ct) =329,0 кДж/м³;

(ct)_возд=395,2 кДж/м³; (ct) =462,7 кДж/кг;

Вычисляем энтальпию уходящих продуктов сгорания по формуле (16):

× (ct) + ^. (ct) + ^. (ct)_возд. + ^. (ct) =

= 1,09 ^. 558,8 + 4,771 ^. 329,0 + 4,214 ^. 395,2 + 0,779 ^. 462,7 = 4204,6 кДж/кг.

Задача 2. В топке котла сжигается природный газ из газопровода «Саратов – Москва». Определить действительное количество воздуха необходимого для полного горения топлива при коэффициенте избытка воздуха a=1,15.

Решение. Находим состав природного газа из газопровода «Саратов – Москва» из табл.10 приложения 2:

СH₄=84,5%, С₂H₆=3,8%, С₃H₈=1,9%, С₄H₁₀=0,9%,

С₅H₁₂=0,3%, CO₂=0,8%, N₂=7,8%.

+H₂+CO₂+CO+H₂S+N₂+O₂=100%,

СH₄ + С₂H₆ + С₃H₈ + С₄H₁₀ + С₅H₁₂ + CO₂ + N₂ =

=84,5 + 3,8 + 1,9 + 0,9 + 0,3 + 0,8 + 7,8= 100%.

Находим низшую теплоту сгорания отдельных горючих газов из табл. 11 приложения 2:

метан - Q_{C H} ^.= 35800 кДж/м³; этан - Q_{C H} = 63800 кДж/м³;

пропан - Q_{C H} = 91300 кДж/м³; бутан - Q_{C H} = 119000 кДж/м³;

пентан - Q_{C H} = 146000 кДж/м³.

Определяем низшую теплоту сгорания топлива по формуле (2):

= 0,01× [ ^. H₂S + ^. CO + H₂ + S ( ^. С_mН_n )]=

=0,01× [Q_CH ^. СH₄ +Q_{C H} ^.C₂H₆ +Q_{C H} ^.C₃H₈ +Q_{C H} ^.C₄H₁₀ +Q_{C H} ^.

^. C₅H₁₂] = 0,01 × [35800 ^. 84,5 + 63800 ^. 3,8 + 91300 ^. 1,9 + 119000 ^. 0,9 + 146000 ^. 0,3]=

= 35919,1 кДж/м³.

Определяем теоретически необходимое количество воздуха по формуле (11):

V⁰ =0,0476^. [0,5 ^. CO + 0,5 ^. H₂ + S(m + n/4)^.C_mH_n +1,5 ^. H₂S - O₂]=

=0,0476^. [(1+4/4) ^. СH₄ +(2+6/4) ^. C₂H₆ +(3+8/4)^.C₃H₈ + (4+10/4)^.C₄H₁₀ +

+ (6+12/4)^.C₅H₁₂]=0,0476^.[2 ^. 84,5 +3,5 ^. 3,8 + 5 ^. 1,9 + 6,5 ^. 0,9 + 9 ^. 0,3]=

= 9,54 м³/м³.

Коэффициент избытка воздуха за последней поверхностью нагрева определяем по формуле (4):

a_ух = a + _Da =1,15+0,3=1,45.

Действительное количество воздуха с учетом присоса воздуха по газовому тракту определяем по формуле (3):

V_В=V^0. a_ух=9,54 ^. 1,45=13,83 м³/кг.

Поиск по сайту: