Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
А*пг (8-7)
v =
Де„
где Аеп.г — приращение эксергии продуктов горения, полученное в результате подогрева воздуха; Аеясх — приращение эксергии воздуха при подогреве.
1 Для необратимых, химических реакций, протекающих при постоянном давлении изменение энтальпии равно тепловому эффекту реакции, т. е. h—ii = QP.
11* 163
При изобарном процессе сжигания топлива без диссоциации коэффициент уменьшения необратимости составляет:
(8-8)
г.-г.
О-?)¦
Гк Т'-
где Тл Т' и То — соответственно абсолютные температуры: калориметрическая температура, температура подогретого воздуха и температура окружающей среды.
Чем выше температура подогрева воздуха, тем меньше потери от необратимости при горении.
Величина подогрева воздуха влияет и на потерю эксергии при необратимости теплообмена в камере сгорания и на потерю эксергии с уходящими газами. Эти потери также заметно сокращаются при подогреве воздуха.
Ухедящие еазы к котлу 21,9%
Потера
котлом
На производство пара 36,9%
Топливо
78,6%
Реакции в вампе 8%
Чугун 8,8%
Уходящие газы !после котла 8%
О ар 25,2%
На выработку пара 10,9%
Распылитель 4,6% Сталь 28,4% а)
Вртр 6 котло
Верхнее строение
Нижнее _ _ 21,7%
строение о,Э%
Шлак 4,5%
Топливо
85%
Реакции в ванне 8,1%
Потери ограждениями, котла 0,7%
Уходящие еазы 'после котла
| /Пар 4,5(5,0)%
*77У/-Л- _ _
"Весь пар 10,6(11,8)%
Испарительное охлаждение 6,1(6,8)%
огражЬвнаями. 15,1%
• Чугун 6,3% Распылитель 0,6% Сталь 21,5% Шлак 3,2%
()
Рис. 8-7. Тепловой баланс сталеплавильной мартеновской печи (а) и эксергети-ческий баланс для той же лечи (б), составленный для паза 15 бар и 300 °С и для пара 35 бар и 350°С (иа рисунке в скобках).
В качестве примера на рис. 8-7 приведены тепловой (а) и эксергети-ческий (б) балансы 150-тонной мартеновской печи, работающей на мазуте при скрап-рудном процессе (с испарительным охлаждением). Тепловой к. п. д. этой печи составляет 54,3%. эксергетический к. п. д. 32,1%.
Эксергетические балансы являются дополнительной характеристикой промышленной печи; они составляются дополнительно к тепловым балансам в сложных случаях, когда определяется наивыгоднейшее размещение поверхностей нагрева для использования тепла отходящих газов: котлов-утилизаторов, регенераторов или рекуператоров, т. е. анерготехнологических установок.
164
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
ГАЗОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИИ И ГАЗОВОЕ ХОЗЯЙСТВО ЗАВОДОВ
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ ГОРЮЧИЕ ГАЗЫ
9-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ
Горючими газами называются смеси горючих и негорючих газообразных веществ, используемые в технике в качестве топлива или сырья для химической промышленности. В дальнейшем они рассматриваются лишь как топливо для промышленных предприятий.
Количество горючих газов измеряется в кубических метрах при нормальных условиях (0°С и 760 мм рт. ст.) или иногда при стандартных условиях (20°С и 760 мм рт. ст.). Горючие газы обычно содержат некоторое количество примесей — водяных паров, смолы, пыли и пр. Содержание примесей обычно дается в граммах на 1 м3 сухого газа при нормальных условиях.
Горючие газы обычно характеризуются составом их сухой части в процентах по объему. В общем случае состав сухого природного газа в процентах по объему может быть выражен равенством, в котором горючие компоненты составляют горючую часть, а негорючие — балласт:
СО + H2 + CH4 + CmHn + H2S + СО2 + О2 + N2— 100%. (9-1)
Иногда дается состав влажного горючего газа, тогда
СО+«2 + СН4+CmH„ + H2S.+ С02 + О2 + N2 + Н20=100%. (9-2)
Химические формулы, молекулярные массы, плотности и другие характеристики компонентов приведены в табл. 9-1.
Таблица 9-1
Характеристика компонентов, входящих в состав газообразного топлива
Наименование газа Химическая формула Молекулярная масса Плотность, кг{м* Теплота Aids высшая сгорания, к/м* низшая Жаропроизво-дительность, *С
Водород нг 2.016 0,090 12,758 10,790 2 230
Окись углерода со 28,01 1,250 12,628 12,628 2 370
Метан сн* 16,042 0,717 39,792 35,832 2030
Этилеи с,н4 28,052 1,260 63,047 59,058 2290
Этан с2н, 30,068 1,356 69,717 63,789 2 090
Пропилен С,н, 42,078 1,915 91,996 85,967 2 220
Пропан с,н8 44,094 2,004 99,219 91,321 2 105
Бутилен С4н. 56,104 — 121,485 113,595 2 195
Бутаи С4Н10 58,120 2,703 128,607 118,680 2 170
Ацетилен CSHS 26,036 1,171 58,052 56,083 2 620
Сероводород KsS 34,082 1,539 • 25,425 23,401 1 850
Азот N1 28,016 1,250 — — —
Двуокись углерода со, 44,010 1,977 — — —
Кислород 0S 32,000 1,429 — — ¦—
165
Теплота сгорания 1 м3 сухого газа определяется по формуле смешения
Q° =0>01[QcoCO + QHH2 + QCHCH4 + QHaSH2S + S(QCmHnCmHn)], (9-3)
где Qco, QHj ит, д. — теплоты сгорания горючих компонентов, приведенные в табл. 9-1.
Подставляя в эту формулу значения низших теплот сгорания компонентов, получаем формулу для определения низшей теплоты сгорания
1 м3 сухого газа:
Qcu = 0,12628СО + 0,1079На + 0,35832СН4 + 0,23401 H2S + 0,59058С2Н4 + + 0,63789С2Нв + 0,91321С3Нв + 0,85967С3Нв, Мдж/м3. (9-4)
Углеводородные газы, содержащиеся в горючих газах, по своим химическим свойствам делятся на предельные, или насыщенные (алка-ны), и непредельные, или ненасыщенные (алкены).
