МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ. ОБЪЕМЫ И ЭНТАЛЬПИИ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
Материальный баланс процесса горения устанавливает математическую связь между веществами, вступившими в реакцию (топливо и окислитель), и конечными продуктами (продукты сгорания).
Материальный баланс составляется на один килограмм твердого или жидкого топлива или на один кубометр газа.
Горючие составляющие топлива вступают в химическую реакцию с кислородом в определенном количественном соотношении, определяемым законом Дальтона.
Реакции полного горения:
С + О2 = СО2 ;
S + О2 = SО2 ;
2Н2 + О2 = 2Н2О .
Расход кислорода и количество образующихся продуктов сгорания определяются из стехиометрических соотношений реакций горения. Суммируя затраты кислорода на сжигание горючих составляющих на 1 кг топлива и учитывая кислород, содержащийся в топливе, получают теоретически необходимое количество кислорода для сжигания 1 кг (1 м3) топлива. Учитывая, что содержание кислорода в воздухе 21 % по объему, теоретически необходимое количество воздуха для горения Vо составляет:
- для твердого и жидкого топлива:
, м3/кг ;
- для газа:
, м3/м3.
Минимальный объем дымовых газов при полном сгорании 1 кг (1 м3) топлива с теоретически необходимым количеством воздуха (α=1) находят по формулам:
- объем сухих трехатомных газов:
для твердого и жидкого топлива:
, м3/кг ;
для газа:
, м3/м3 ;
- объем азота:
для твердого и жидкого топлива:
, м3/кг ;
для газа:
, м3/м3 ;
- объем водяных паров:
для твердого и жидкого топлива:
, м3/кг .
При наличии парового дутья или парового распыливания мазута с расходом пара Gф, кг/кг, к величине 
добавляется величина 1,24 Gф
для газа:
, м3/м3 ,
где dr.тл - влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м3 сухого газа, принимается равным 10г/м3.
Полный объем дымовых газов
, м3/кг (м3/м3) .
В процессе горения по мере расходования топлива и кислорода и уменьшения действующих концентраций выгорание замедляется. В камерах сгорания котлов условия реагирования ухудшаются из-за несовершенства аэродинамики топочных устройств и, как следствие, недостаточно полного смешения вступающих в процесс горения больших масс топлива и воздуха. Поэтому воздуха для горения подается больше его теоретически необходимого количества.
Отношение количества воздуха, действительно поступающего в топку Vв , к теоретически необходимому его количеству называется коэффициентом избытка воздуха
.
Коэффициент избытка воздуха в топке 
должен обеспечить практически полное сгорание топлива, он выбирается в зависимости от типа топочного устройства и вида сжигаемого топлива. Избыток воздуха 
включает в себя коэффициент избытка воздуха, подаваемого в горелку 
, и присосы холодного воздуха извне при работе топки под разрежением 
. Под присосами воздуха понимают ту часть балластного воздуха, которая поступает в газоходы котла, находящиеся обычно под разряжением, через неплотности в обмуровке. 
Избыток воздуха за каждой поверхностью нагрева после топочной камеры ai получают прибавлением к aт соответствующих присосов воздуха в отдельных поверхностях нагрева
.
Действительные объемы продуктов сгорания определяются по среднему значению коэффициента избытка воздуха aср в поверхностях нагрева, равному полусумме значений на входе и выходе из нее, м3/кг или м3/м3 .
Действительный объем водяных паров
.
Полный объем газов
.
Безразмерная концентрация золовых частиц в потоке дымовых газов определяется по формуле
,
где аун - доля золы, уносимая потоками газов, зависит от вида топки и способа сжигания:
для камерных топок с твердым шлакоудалением аун = 0,95;
при жидком шлакоудалении аун = 0,5- 0,7;
при слоевом сжигании аун = 0,15- 0,2;
в циклонных топках аун = 0,1- 0,15.
Gг - масса дымовых газов на килограмм топлива, при сжигании твердого топлива и мазута составляет
, кг/кг .
Объемные доли трехатомных газов и водяных паров, равные парциальным давлениям газов
; 
; 
.
Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Для всех видов топлив энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания (кДж/кг или кДж/м3) при коэффициенте избытка воздуха α=1
;
.
Энтальпия продуктов сгорания при избытке воздуха a > 1 равна
.
В приведенных формулах: (с 
)в , 
, 
, 
– энтальпии 1 м3 при постоянном давлении соответственно воздуха, трехатомных газов, водяных паров и азота.
Энтальпия золы 
рассчитывается по формуле
,
где (с )зл – энтальпия 1 кг золы, кДж/кг.
Энтальпия золы невелика по сравнению с другими составляющими и учитывается, когда приведенный унос летучей золы с потоком газов значителен aун 
> 1,4 (% ·кг)/МДж, где - приведенная зольность топлива.
= 
, ( % ∙кг)/МДж .
Дата добавления: 2015-07-10; просмотров: 1701;