Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Основные характеристики природного газа приведены в табл. 4.14, а основные физические свойства газов приведены в Приложении 5. Более подробно физические свойства газов и других топлив изложены в специальных изданиях, ссылки на которые есть в списке литературы.
138
В настоящее время для теплотехнических расчетов при использовании любых топлив в большинстве случаев применяют упрощенную методику М. Б. Равича для определения тепловых потерь в энергетических и технологических процессах и установках, в том числе и во вращающихся печах. Поэтому изложим здесь общие положения упрощенной методики теплотехнических расчетов при использовании природного газа и мазута.
1.4.1. Общие положения упрощенной методики теплотехнических расчетов
Упрощенная методика основывается не на таких сильно изменяющихся величинах, как теплота сгорания топлива и его состав, а на характеристиках, испытывающих значительно меньшие колебания при изменениях элементарного состава горючей массы топлива. Такими характеристиками являются: t*mm — максимально возможная температура, развиваемая при полном горении топлива в теоретически необходимом для горения количестве воздуха без подогрева воздуха и топлива. Данный параметр определяют также как жаро-производительность топлива;
Р — количество теплоты, выделяемое при полном горении рабочего топлива в теоретически необходимом для полного горения объеме воздуха, отнесенное к 1 м3 сухих продуктов горения;
В — отношение объемов влажных и сухих продуктов горения; h — изменение объема сухих продуктов горения в реальных условиях по сравнению с теоретическим объемом по данным анализа уходящих дымовых газов, который отличается от теоретического вследствие разбавления воздухом и иной полноты горения;
сг — отношение средней теплоемкости не разбавленных воздухом продуктов горения в температурном интервале от 0 до t к их теплоемкости в температурном интервале от 0 до ?ти*;
к — отношение средней теплоемкости 1 м3 воздуха в температурном интервале от 0 до ?ух к теплоемкости 1 м3 не разбавленных воздухом продуктов горения в температурном интервале от 0 до tmax*.
Применение обобщенных характеристик продуктов горения позволяет значительно упростить теплотехнические испытания и расчеты. Остановимся более подробно на важнейших характеристиках, на которых строится упрощенная методика теплотехнических расчетов.
Температуру tmm* определяют, не учитывая потери теплоты, связанные с диссоциацией С02 и водяного пара при высоких температурах, и принимая равной О °С температуру топлива и воздуха:
t * = о KVс 'l (4.166)
139
где QH — низшая теплота сгорания топлива, МДж/м3 (МДж/кг); Vx — объем продуктов полного горения 1 м3 (или 1 кг) топлива в теоретически необходимом для горения объеме воздуха, м3/м3 (м3/кг); — средневзвешенная
объемная теплоемкость продуктов горения при постоянном давлении, кДж/ (м3-°С), в интервале температур от 0 до /тах*. Например, для метана tmsx* = = 35830/(10,52-1,666) = 2043 °С.
В табл. 4.17 приведены теплотехнические характеристики некоторых горючих газов. Как видно из таблицы, tmax* различных газов изменяется очень незначительно по сравнению с теплотой сгорания.
Величина Р определяется как отношение низшей теплоты сгорания газового топлива к теоретическому объему сухих продуктов горения. Она также испытывает значительно меньшие колебания, чем теплота сгорания газа, и является, по существу, константой. Остальные величины, применяемые при использовании упрощенной методики, приведены в таблицах и не требуют специальных пояснений.
В теплотехнических расчетах применяют также калориметрическую температуру горения, т.е. максимальную температуру, развиваемую при полном горении топлива с избытком воздуха без учета потерь теплоты при температуре газа и воздуха, отличной от 0 °С:
Таблица 4.17
Расчетные теплотехнические характеристики горючих газов (по данным М. Б. Равича)
Газ f*max, °С Р, кДж/м3 В СОгтах в сухих продуктах горения, %
Водород 2235 5745 0,65 —
Оксид углерода 2370 4400 1,00 34,7
Метан 2040 4200 0,81 11,8
Этан 2100 4200 0,81 13,2
Пропан 2100 4300 0,84 13,8
Бутан 2110 4300 0,85 14,0
Этилен 2250 4450 0,87 14,1
Пропилен 2200 4300 0,87 15,1
Ацетилен 2580 4900 0,92 17,5
Природный 2010 4200 0,80 11,8
Нефтепромысловый 2020 4200 0,84 13,2
Сжиженный 2100 4200 0,84 14,0
Коксовый 2090 4500 0,77 10,4
Генераторный 1650 3000 0,93 20,0
Доменный 1470 2600 0,98 24,5
140
, _Qn + ^3tB+V4c4tT
;—¦ ( 4
где V3 — объем нагретого воздуха, поступающего на горение, м3; с3 — средняя теплоемкость воздуха, кДж/(м3-°С), от 0 до tj tB — температура нагретого воздуха, °С; F, — количество сжигаемого газа, м3; с4 — средняя теплоемкость газа, кДж/(м3-°С), от 0 до f.; tr — температура газа, °С; F, — объем не разбавленных воздухом продуктов горения 1 м3 газа, м3/м3; с{ — средневзвешенная теплоемкость, кДж/(м3-°С), не разбавленных воздухом продуктов горения от О до t^, °С (табл. 4.18); V2 — объем избыточного воздуха, м3; с2 — средняя теплоемкость воздуха, кДж/(м3-°С), от 0 до tw, °С.
Упрощенная методика позволяет довольно просто определить теоретическую температуру горения с учетом диссоциации продуктов горения:
