Определить, на сколько изменится теоретическая температура горения в топке котельного агрегата за счет подачи к горелкам предварительно подогретого воздуха, если температура воздуха в котельной tB = 30°C, температура горячего воздуха tг.в=250°С , коэффициент избытка воздуха в топке αт=1,15, присос воздуха в топочной камере Δαт = 0,05 и потери тепла от химической неполноты сгорания q3 = 1 %. Котельный агрегат работает природном газе состава: CO2; СН4; С2Н6; С3Н8; C4H10; N2.
Исходные данные Вариант
15
CO2, % 0,2
CH4, % 93,9
C2H6, % 0,5
C3H8, % 4,2
C4H10, % 0,1
N2, % 1,1
Решение
Низшую теплоту сгорания рабочей массы определяем по формуле:
Q=358CH4+638C2H6+913С3Н8+1187С4Н10=358·93,9+638·0,5+913·4,2+1187·0,1= =37888,5 кДж/м3.
Теоретически необходимый объем воздуха:
V0=0,0478[0,5(CO+H2)+1,5H2S+2CH4+Σ(m+n/4)CmHn-O2]=
=0,0478(2·93,9+3,5·0,5+5·4,2+6,5·0,1)=10,1 м3/м3.
Теплоту, вносимую в топку воздухом, подогретым вне котлоагрегата, определяем по формуле:
Qв.вн=αтV0cΔtв=1,15·10,1·1,33·220=3398,55 кДж/м3.
Располагаемую теплоту находим по формуле:
Q=Q+Qв.вн=37888,5+3398,55=41287 кДж/м3.
Теплота, вносимая в топку с воздухом, по формуле:
Q=(αт-Δαт)V0(сθ)гв+ΔαтV0(сθ)хв=(1,15-0,05)-10,1*334+0,05*10,1*40 = 3731,5 кДж/м3.
Значения энтальпий (сθ)гв и (сθ)хв находим по табл.1 (см
. Приложение).
Полезное тепловыделение в топке при подаче к горелкам подогретого воздуха находим по формуле:
Qm1=Qрр100-q3100+Qв-Qвн=41287100-1100+3731,5-3398,55=41207 кДж/м3
Полезное тепловыделение в топке при подаче к горелкам воздуха без предварительного подогрева определяем, пользуясь формулой:
Qm2=Qнр100-q3100+αтV0(cΘ)хв+ΔαтV0(cΘ)хв=37888,5100-1100+1,15*10,1*40+0,05*10,1*40=37994 кДж/м3
Зная полезные тепловыделения в топке, находим теоретические температуры горения с помощью Iθ-диаграммы. Для этого задаем два значения температуры газов (1400 и 2000°С) и вычисляем для них энтальпии продуктов сгорания.
Объем трехатомных газов, по формуле:
V= 0,01[CO2+CO+H2S+ΣmCmHn]=0,01(0,2+93,9+2·0,5+3·4,2+4·0,1)=1,08 м3/м3.
Теоретический объем азота, по формуле:
VN20=0,79V0+N2100=0.79*10,1+1,1100= 7.99 м3/м3
Теоретический объем водяных паров, по формуле (1.41),
V=0,01[H2S+H2+Σ(n/2)СmНn+0,124dг]+0,0161V0= =0,01(187,8+1,5+16,8+0,5)+0,0161·10,1=2,228 м3/м3.
Энтальпия продуктов сгорания при αт=1 и θг=1400°С, по формуле:
Iг0= VRO2(cΘ)CO2+V0N2(cΘ)N2+V0H2O(cΘ)CO2=
I=V(cθ)+V(cθ)+V(cθ)=1,08·3240+7,99·2009+2,228·2558= =25250,3 кДж/м3.
Энтальпия воздуха при αт=1 и θг=1400°С:
I=V0(cθ)в=10,1·2076=20967,6 кДж/м3.
Энтальпия продуктов сгорания, по формуле при θг=1400°С
Im=I+(αт-1)I=25250,3+(1,15-1)*20967,6=28395 кДж/м3;
при θг=2000°С
Im=I+(αт-1)I= =V(cθ)+V(cθ)+V(cθ)+(αт-1)V0(cθ)в=1,08·4843+7,99·2964+2,228·3926+(1,15-1)*10,1·3064= 42302 кДж/м3.
По найденным значениям энтальпий продуктов сгорания строим Iθ-диаграмму (рис.1)
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
