Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
сСО, = 2,47 кдж/(м*-град) и cNj=l,51 кдж/(м*-град)\
12,65-10*
itR— 1-2,47+ 1,89-1,51 250 С>'
Сравнение эффективности достижения высоких ¦температур при сжигании топлива с кислородом «или с горячим воздухом. Для достижения высоких температур •горения топлива помимо подогрева воздуха применяется также обогащение воздуха кислородом. Так, в доменных печах воздух обогащают кислородом с 21% (естественное среднее содержание кислорода в атмосфере) до 30—35%. Кислород подают также в шахтные печи цветной металлургии, в нагревательные печи безокислительного нагрева и т. д. Можно достичь одной и той же калориметрической (а следовательно, и действительной) температуры горения двумя способами: во-первых, путем высокотемпературного подогрева воздуха, идущего на ’ •сгорание топлива в воздухоподогревателях рекуперативного или регенеративного типа, во-вторых, путем обогащения воздуха кислородом с концентрацией 96%, поступающим от кислородной установки (более высокая концентрация в данном случае не требуется)- Экономически .выгоднее применять высокотемпературный нагрев воздуха в воздухоподогревателях современного типа с нагревом воздуха до 700—1 000°С. Особенно целесообразны воздухоподогреватели с автономным обогревом природным или другим газом.
При обогащении воздуха кислородом повышение температуры го-фения достигается путем уменьшения количества продуктов горения за счет уменьшения содержания азота N2. Если обозначить буквой г содержание кислорода в воздухе (%), то дополнительный расход кислорода, поступающего с кислородной установки, отнесенный к единице количества топлива, будет:
(4-22>
где v° — теоретический расход воздуха на горение единицы топлива; *<2 — коэффициент избытка воздуха (или более широко — коэффициент ..расхода окислителя).
Количество азота при сжигании единицы количества топлива на обогащенном воздухе будет:
при жидком и твердом топливе
'N.=4Hl_'»)t’v+a8rai; <4-23>
при газообразном топливе
(4-24>
здесь № — содержание азота в рабочей массе топлива; Ыгт — то же в газообразном топливе, % по объему.
В остальном расчет не отличается от обычного расчета горения топлива. Для первого случая теоретический тепловой баланс топки (пренебрегая азотом топлива) напишется следующим образом:
где / — энтальпия горячего воздуха; cRt — средняя теплоемкость двухатомных газов.
Для второго случая—при сжигании на обогащенном воздухе
Полагая калориметрические температуры горения одинаковыми и равными tK °С, вычитаем из уравнения (4-25) уравнение (4-26):
, Из этого уравнения определим температуру воздуха tB, до которой необходимо нагреть его, чтобы получить ту же калориметрическую температуру горения, что будет иметь место при сжигании топлива на обогащенном воздухе с концентрацией кислорода z %: •
Легко определить, что температура подогрева воздуха 800 °С будет соответствовать концентрации кислорода в обогащенном воздухе примерно 30%.
Диаграмма It полного горения топлива и примеры ее использования. При проектировании промышленных печей, рекуператоров, регенераторов и котлов-утилизаторов приходится выполнять много расчетов, в частности делать подробные расчеты горения для различных избытков воздуха, вычислять калориметрические температуры горения при различных подогревах воздуха и топлива и т. п. Эти расчеты значительно упрощаются при пользовании диаграммами горения для типичных топлив. В отдельных случаях, когда заданный состав топлива сильно отличается от типичного, приходится делать вычисления и строить соответствующую диаграмму It, но при этом труд,, затраченный на построение диаграммы, вполне компенсируется упрощением дальнейших расчетов.
На рис. 4-1 показана диаграмма It горения для природного газа. По оси ординат отложены значения энтальпии дымовых газов, отнесенные к единице количества топлива (в нашем случае Мдж/м3), а по оси абсцисс — температура газов. На диаграмме нанесено семейство кривых I=f(tr) для различных избытков воздуха при полном горении топлива. Кроме того, даны кривые для калориметрических температур горения при различных коэффициентах избытка воздуха tK=f(tb, а),
^+(•- 1)]4+Wh,o}'.=Q’i+/. (4-2Ь>
{
^RO^CO,
+»” [4(1 - -ш)+-I- -1 >] с«.+Ww}'.=^
^{(0,79 +(«- 1)1- [f-(l - щ)+-|-(«' - К]} V.= *A. (4-27).
6*
83
.а для газообразных топлив также в зависимости от одновременного подогрева воздуха и газа tK=f(tв, it, а).
Помимо указанных кривых на диаграмме часто приводятся данные
о расходе воздуха, необходимого для полного сгорания единицы количества топлива i>n='f(a), о количествах продуктов горения, получаемых
‘Рис. 4-1. /^-диаграмма горения природного газа с Qjj= 35,60 Мдж/м* (8 500 ккал/м*)
Пример. Линия АВ — охлаждение газов при 0—1,1 с 1800*С до !500°С; линия ВС — охлаждение газов за счет присоса воздуха с а—1.1 до а—1А линия DC — гаэатермичесхий процесс.
цри сгорании единицы количества топлива vr=f(a), а также о содержании СОг и Ог при различных избытках воздуха в сухих дымовых газах и о содержании НгО во влажных дымовых газах.
4-2. РАСЧЕТ НЕПОЛНОГО ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА
Неполное горение топлива имеет место: при диссоциации двуокиси углерода С02 и водяного пара НгО в условиях высоких температур (более 1500°С); при недостатке окислителя (воздуха) и при недостаточном смесеобразовании в условиях обычных температур. Неполное горение вызывает потерю тепла от химического недожога топлива и понижение вследствие этого температуры горения.
