Судовые котельные и паропроизводящие установки. Гаврилов С.В. - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

КамчатГТУ | Петропавловск-Камчатский

Составители: 

Рубрика: 

25
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ВОЗДУХА
И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
Считая сгорание полным, рассмотрим реакции окисления основных
химических компонентов топлива:
12 32 44 32 32 64 4 32 36
C + O
2
= CO
2
S + O
2
= SO
2
2H
2
+ O
2
= 2H
2
O
1 кмоль 1 кмоль 1 кмоль 1 кмоль 2 кмоль 1 кмоль 2 кмоль
22,4м
3
22,29м
3
22,4м
3
21,89м
3
22,4м
3
2⋅22,4м
3
Как следует из них, для полного сгорания всего углерода, содержаще-
гося в 1 кг топлива, потребуется (1/12)С
р
кмоль или (22,4/12)С
р
= 1,866С
р
м
3
кислорода и при этом образуется (22,29/12)С
р
= 1,857С
р
м
3
углекислого
газа СО
2
.
Аналогично, для полного сгорания всей серы в 1 кг топлива потребу-
ется (22,4/32)S
р
=0,7S
р
м
3
кислорода, при этом образуется объем сернисто-
го газа SO
2
, равный (21,89/32) или 0,683S
р
м
3
. Для полного сгорания всего
водорода топлива нужно затратить (22,4/4)Н
р
= 5,6Н
р
м
3
кислорода, при
этом образуется 11,2Н
р
м
3
водяного пара.
Таким образом, теоретически необходимый объем воздуха для полно-
го сгорания 1 кг топлива с учетом того, что кислорода в атмосферном
воздухе содержится 21 % по объему, а его плотность при нормальных
условиях (НУ)
ρ
о
составляет 1,44 кг/м
3
, равен, м
3
/кг
V
о
= (1/0,21)(1,866C
р
+ 0,7S
р
+ 5,61H
р
−
0,694O
р
). (5.2)
Действительный объем воздуха, поступающий в топку, м
3
/кг:
V
о
=
α
V
о
, (5.3)
где
α
— коэффициент избытка воздуха, равный для вспомогательных котлов, ра-
ботающих на номинальном режиме, 1,05—1,3.
Полный объем газообразных продуктов сгорания, покидающих котел,
м
3
/кг:
V
пс
= VN
2
+ VH
2
O + VR
2
O + VO
2
, (5.4)
где VN
2
— объем азота; VH
2
O — объем водяного пара; VR
2
O — объем трехатомных
газов; VO
2
— объем двухатомных газов.
Рассмотрим метод определения составляющих уравнения (5.4).
Объем азота V
N
2
, м
3
/кг, складывается из поступающего с воздухом,
в котором его по объему содержится 79 %, и азота топлива. Суммарный
объем азота равен:
V
N
2
= 0,79
α
V
о
+ 0,8N
р
;
(5.5)
Объем кислорода V
O
2
, м
3
/кг, неиспользованного на окисление при го-
рении с
α
> 1, составляет: 
                2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ВОЗДУХА
                      И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

   Считая сгорание полным, рассмотрим реакции окисления основных
химических компонентов топлива:
           12   32    44             32   32      64          4     32      36
           C + O2 = CO2             S + O2 = SO2            2H2 + O2 = 2H2O
         1 кмоль     1 кмоль       1 кмоль        1 кмоль   2 кмоль 1 кмоль 2 кмоль
           22,4м3    22,29м3       22,4м3         21,89м3           22,4м3 2⋅22,4м3
    Как следует из них, для полного сгорания всего углерода, содержаще-
гося в 1 кг топлива, потребуется (1/12)Ср кмоль или (22,4/12)Ср = 1,866Ср
м3 кислорода и при этом образуется (22,29/12)Ср = 1,857Ср м3 углекислого
газа СО2.
    Аналогично, для полного сгорания всей серы в 1 кг топлива потребу-
ется (22,4/32)Sр=0,7Sр м3 кислорода, при этом образуется объем сернисто-
го газа SO2, равный (21,89/32) или 0,683Sр м3. Для полного сгорания всего
водорода топлива нужно затратить (22,4/4)Нр = 5,6Нр м3 кислорода, при
этом образуется 11,2Нр м3 водяного пара.
    Таким образом, теоретически необходимый объем воздуха для полно-
го сгорания 1 кг топлива с учетом того, что кислорода в атмосферном
воздухе содержится 21 % по объему, а его плотность при нормальных
условиях (НУ) ρо составляет 1,44 кг/м3, равен, м3/кг
           Vо = (1/0,21)(1,866Cр + 0,7Sр + 5,61Hр − 0,694Oр).                         (5.2)
   Действительный объем воздуха, поступающий в топку, м3/кг:
                                          Vо = αVо,                                   (5.3)
где α — коэффициент избытка воздуха, равный для вспомогательных котлов, ра-
ботающих на номинальном режиме, 1,05—1,3.
    Полный объем газообразных продуктов сгорания, покидающих котел,
м3/кг:
                             Vпс = VN2 + VH2O + VR2O + VO2,            (5.4)
где VN2 — объем азота; VH2O — объем водяного пара; VR2O — объем трехатомных
газов; VO2 — объем двухатомных газов.
    Рассмотрим метод определения составляющих уравнения (5.4).
    Объем азота VN2, м3/кг, складывается из поступающего с воздухом,
в котором его по объему содержится 79 %, и азота топлива. Суммарный
объем азота равен:
                           VN2 = 0,79αVо + 0,8Nр;               (5.5)
                               3
   Объем кислорода VO2, м /кг, неиспользованного на окисление при го-
рении с α > 1, составляет:


                                             25

Страницы