Топливо и котельные установки

Полное и неполное горение

При полном горении топлива в конечном результате соедине­ния горючих элементов топлива с кислородом создаются только продукты полного горения и выделяется вся химическая энергия
топлива. Дымовые газы при этом состоят из углекислоты СОг, сернистого ангидрида БОг, водяного пара Н20, азота N2, посту­пившего в топку как составной элемент воздуха, а также избы - точного кислорода О2, не вступившего в химическую реакцию с топливом.

По содержанию избыточного кислорода Ог в дымовых газах можно судить о величине коэффициента избытка воздуха.

Таким образом, при полном горении объем дымовых газов состоит из суммы:

С02 302 Н20 N3 -)~ Оа =100%

Или

И02 “1“ Н20 “1~ N3 —02 = 100%, где К02 выражает сумму:

И02=С02 302%.

При неполном горении в дымовых газах, наряду с перечи­сленными газами, могут присутствовать: окись углерода СО, во­дород Н2, метан СН4 и другие недогоревшие газы.

Таким образом, при неполном горении состав продуктов сго­рания будет:

С02 + Э02 + СО + П2 -Ь СН4 + 2СтН„ +

— Н20 —1~ N 2 —}— 02 100 %,

Где: С02, 502,С0, Н20, N2, 02 и т. д.— попрежнему содержание в дымовых газах отдельных газов в проценте по объему.

При химической неполноте горения создаются потери тепла, а следовательно, и топлива, обусловленные неполным выделе­нием химической энергии топлива.

Объем дымовых газов (Уг) слагается из объема водяных па­ров (Ув. п) и объема сухих газов (Ус. <*), к которым относятся к02, СО, N2, 02 и другие.

По содержанию КО2 и 02 в сухих газах можно судить о сте­пени совершенства процесса горения, а также подсчитать коэф­

Фициент избытка воздуха и объем сухих газов.

Анализ дымовых газов может быть осуществлен при помощи ручного химического газоанализатора (рис. 4) в описанном ниже порядке.

Заборную трубку для отбора пробы газа герметически соеди­няют резиновым шлангом с газоходом котла. При помощи рези­новой груши 5, снабженной клапаном для выпуска газа, проду­вают заборную трубку и фильтр. Затем нужно опустить склянку 8 при открытом трехходовом кране 11 и заполнить дымовыми га­зами измерительную бюретку 6. Кран 11 закрывают, склянку 8 поднимают, а газ выпускают в атмосферу через кран, имеющийся на гребенке 12. Так делают несколько раз для того, чтобы хорошо продуть стеклянную гребенку 12. Опуская вторично склянку 8 при открытом положении крана И, набирают в измерительную бюретку 100 см3 газа, для чего уравнивают уровень воды в склянке 8 с уровнем воды в бюретке 6 на метке 0. Закрыв кран //, открывают кран поглотительного сосуда 9, заполненного раство­ром едкого кали. Затем поднимают склянку 8, прокачивают за - бранную порцию газа в сосуд 9. Потом, опуская склянку 8, про­качивают эту порцию газа обратно в измерительную бюретку 6.

Полное и неполное горение

Рис. 4. Ручной химический газоанализатор:

/ — фильтр; 2 — заборная трубка; 3 — фильтрующая вата; 4 — водяной затвор; 5 — резиновая груша; 5 — измерительная бю­ретка; 7 — охладительный сосуд; 8 — склянка; 9 — поглотитель­ный сосуд с раствором едкого кали; Ю — поглотительный со­суд г раствором пирогалловой кислоты; // — трехходовой кран;

12 — стеклянная гребенка

Такую прокачку пробы газа через поглотительный сосуд 9 произ­водят 3—4 раза. После этого нужно довести уровень поглотитель­ной жидкости в сосуде 9 до первоначальной метки, закрыть кран сосуда 9 и заметить уровень воды в измерительной бюретке, предварительно уравняв его с уровнем воды в склянке 8. В изме­рительной бюретке уровень воды окажется выше 0 ввиду того, что объем первоначально набранной пробы газа (100 смъ) умень­шился вследствие поглощения С02 + 502 = 1Ю2 раствором едкого кали, залитым в поглотительный сосуд 9. Если, напри­мер, уровень воды - в измерительной бюретке окажется на метке 12,5 смг, то это будет означать, что в набранной порции дымовых газов содержание Н02 = С02“Ь502 равняется 12,5%.

Поглотительный сосуд 10, заполненный раствором пирогал­ловой кислоты в смеси с едким кали, предназначен для по­глощения кислорода 02. Оставшуюся порцию газа (в случае, приведенном в данном примере,— 87,5 см3) прокачивают для этого 5—8 раз через сосуд 10 так же, как это делалось при про­качке газа через сосуд 9. Если уровень воды в измерительной

Бюретке после этого поднимется, то это укажет на уменьшение объема набранной пробы газа в результате поглощения 02 жид­костью сосуда 10. Если, например, после прокачки газа через сосуд 10 вода в измерительной бюретке поднимется до отметки 20,2 см3, то содержание 1Ю2 + 02 в пробе газа будет И02 + 02 = = 20,2% и, следовательно, содержание кислорода 02 = 20,2 — -12,5 = 7,7%.

В современных котельных установках применяются преиму­щественно автоматические электрические газоанализаторы, дей­ствие которых основано на изменении электрического сопротив­ления проводника в зависимости от состава среды, в которой он находится. Эти приборы снабжаются дистанционной передачей показаний на тепловой щит, причем показания содержания 1?02 и СО + Н2 в дымовых газах записываются непрерывно на дви­жущейся бумажной ленте. Такие газоанализаторы должны полу­чить распространение и в небольших котельных установках.

При помощи более совершенных и сложных газоанализаторов (ВТИ и др.), в которых производится дожигание несгоревших газов, кроме содержания в дымовых газах И02 и 02, может быть определено также содержание СО, Н2, СН4 и тяжелых угле­водородов.

По результатам анализа дымовых газов определяется, как указывалось выше, полнота сгорания. Если содержание угле­кислоты и сернистого ангидрида в дымовых газах составляет И02%, а кислорода — 02 (в процентах по объему), то при пол­ном горении будет иметь место равенство:

21-рщ> = 1Ю2+02. (19)

'Коэффициент 3, представляющий собой характеристику топ­лива, подсчитывается по формуле:

8 = 2,3(20) Кр

Если состав топлива неизвестен, то характеристика топлива Р может быть принята приближенно в следующих значениях:

Дрова, донецкий антрацит, челябинский бурый уголь 0,05

TOC o "1-5" h z Торф. . . 0,08

Подмосковный бурый уголь 0,1

Каменный уголь 0,12

Мазут 0,35

При химической неполноте сгорания имеет место неравенство:

21-^02> ИОз + Оо.

Обозначая

(21-01Юг)—(1Ю2-К02)=г, где г > 0,

Можно определить содержание окиси углерода СО в дымовых газах, пользуясь формулой:

TOC o "1-5" h z со = ^ ^ (21 - р ио,) - ою2 + о-,) Г21

0.6 + 3 0,6 + р ' ]

Коэффициент избытка воздуха находится по следующим фор­

Мулам:

А) при полном сгорании:

1 (22)

ЮО - {R02 + 02)

Б) при неполном сгорании:

А =----------------- -1------------ - . (23)

1-3,76. O.-0-SCO

100 — (ROs + О,)

Пример. Подсчитать степень полноты сгорания торфа, имеющего следующий состав: С—33,9%; Нр - 3,5%; =

=0,2%; Л^ = 1,5%; Ор=19,6%; Л? = 6,3%, 1Р=35,0%, атак же найти коэффициент избытка воздуха, если согласно газо­вому анализу дымовые газы содержат: Р02=12,1%; 02=7,3%.

Решение. Определяем характеристику топлива (3 по фор­муле (20):

Нр 0,1260/4-о,04Л^

3 = 2,35-

Кр

2,35■ 3.5-0.126.Щ6 + 0.04.1.5 _0 0?6 33,9 - f - 0,375*0,2

По формуле (21) находим:

СО = г

0,6 + р ’

Где: г = (21 - р1?02)-(1*0а + 02) - (21 - 0,076-12,1)-

-(12,14- 7,3) = 0,68.

Так как г ф 0, то устанавливаем, что сгорание происходит с некоторой неполнотой. Подсчитываем содержание в дымовых газах продуктов неполного сгорания:

Со =—^— 1,о%.

* 0,6 + 0,076

Коэффициент избытка воздуха по формуле (23) равен:

TOC o "1-5" h z а =--------------- !-------------- =----------------- 1--------------- =1,47

1 3 76 °?~ О^СО 1 3 76 7,3 - 0,5-1

’ ’ 100 - (ИО, + 05) 100 — (12,1 + 7,3)

Объем и теплосодержание дымовых газов

Объем дымовых газов (Уг) составляется, как сказано вы­ше, из объема сухих газов (усг) и водяных паров [Ув п),т. е.

Уг = I/ г+ Уйп нм51кг топлива. (24)

При полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива объем сухих газов может быть найден по формуле:

Кр

ЪМШ.

К. г = —(25)

Где попрежнему

Кр = Ср-(-0,3755^ и 1Ю2=С02+802.

В свою очередь, объем сухих газов состоит из объема трех­атомных газов (Кво), к которым относятся СОг и ЭОг, и объема

Двухатомных газов (Ур2).

Таким образом, можно подсчитать объем сухих газов также по следующей формуле:

(26)

Где, сохраняя принятые ранее обозначения,

1/ко = 1,85 нм*/кг

Ж 100

4 = 0,79 1/0 + (*-1)1/0 + 0,8|^ нм*/кг.

Объем водяных паров определяется по формуле:

9ЦР + Іооі^б

80,4

Где Рв — вес водяного пара, вносимого с воздухом в топку на 1 кг топлива в кг/кг (0,804 — удельный вес водяного пара).

При сжигании 1 кг твердого или жидкого топлива (с химиче­ской неполнотой сгорания) объем дымовых газов равен:

TOC o "1-5" h z V = V - I - V —С к"________________ и

Г с'г ' в-п Ю,54 (ИО. + СО),

£

9Нр 4- Рр 4- юоггГ

НмЪ}кг. (28)

80.4 7

Вес газов на 1 кг топлива составляет:

Ар .

Ог=1-^+1,306 * 1/0 кг! кг. (28')

В том случае, когда часть топлива, загруженного в топку, не участвует в горении (например, проваливается через зазоры ко - лосников, выгребается со шлаками, уносится в газоходы и ды­мовую трубу), в формулу для определения объема дымовых

Газов вносится поправка на механический недожог, и тогда фор­

Мула приобретает вид:

_Г КР___________ и—1__ 100 ~~Я4 1

100

Нмъ/кг, (29)

подпись: 100
нмъ/кг, (29)
Ч 0,54 (И02 4- СО) 80,4 ]

Й7Р + QQWg

80,4

Где <7,— потеря тепла от механического недожога (в процентах от теплотворной способности топлива).

Для упрощенных расчетов можно пользоваться следующими приближенными формулами:

А) при сжигании твердых топлив с теплотворной способностью

С1Рн = 2500 4500 ккал/кг:

V = (1,15» —0,18) • • 100-Г-^1 нмЧкг; (30)

Г 4 1 ' 1000 100 ' ’ 4 '

Б) при сжигании мазута и твердых топлив с теплотворной способностью больше 4500 ккал/кг:

Уг = (1,11а + 0,05)--^- 100 — нмЧкг. (31)

Г 4 1 ' 1000 100 '

Теплосодержанием дымовых газов (Iгккал/кг) принято считать количество тепла, которое необходимо затратить для того, чтобы поднять температуру дымовых газов, получаемых при сгорании 1 кг топлива, от 0 до tг0C.

Теплосодержание дымовых газов подсчитывается по формуле: 1г=УгсгЬг ккал/кг топлива (32)

Или 4

= (Ко2ско2 + уе:псе. п) ккал/кг топлива, (33)

Где: сК02; с„. п ккал/нм3 град — средние объемные теплоем­

Кости при постоянном давлении трехатомных и двухатомных га­зов, а также водяных паров, зависящие от температуры и прини­маемые по табл. 7 в ккал/нм3 град.

Таблица

СЯО,

Св. п

Влажного

Воздуха

Гвл

Ьвз

0

0,3805

0,3092

0,3569

0,3150

100

0,4092

0,3096

0,3596

0,3163

200

0,4290

0,3106

0,3635

0,3181

300

0,4469

0,3120

0,3684

0,3206

400

0,4628

0,3143

0,3739

0,3235

500

0,4769

0,3171

0,3796

0,3268

600

0,4895

0,3201

0,3856

0,3303

700

0,5008

0,3233

0,3920

0,3338

800

0,5110

0,3264

0,3985

0,3371

900

0,5204

0,3294

0,4050

0,3403

1000

0,5288

0,3325

0,4115

0,3433

1100

0,5363

0,3354

0,4180

0,3463

1200

0,5433

0,3380

0,4244

0,3490

1400

0,5553

0,3430

0,4367

0,3542

1600

0,5655

0,3471

0,4482

0,3587

1800

0,5744

0,3509

0,4590

0,3625

2000

0,5820

0,3543

0,4689

0,3661

С некоторым приближением средняя объемная теплоемкость продуктов сгорания может быть определена по формуле:

= 0,323 + 0,018^^- ккал/нм3 град. (34)

Топливо и котельные установки

СЕБЕСТОИМОСТЬ ОТПУЩЕННОГО ТЕПЛА

Итоговым технико-экономическим показателем эксплуатации котельной является себестоимость 1 млн. ккал тепла, отпущен­ного котельной установкой. Анализ годовых затрат на выработку тепла в котельной установке позволяет выявить недостатки экс­плуатации и наметить мероприятия, …

КОМПОНОВКА ОТОПИТЕЛЬНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ КОТЕЛЬНЫХ

Под компоновкой котельной установки подразумевается раз­мещение котельных агрегатов и вспомогательного оборудования в помещении котельной. Компоновка должна обеспечить удоб­ство и безопасность обслуживания котельного оборудования и надлежащие условия труда, но не должна …

Трубопроводы

Паровые котельные установки снабжаются питательными ба­ками, емкость которых принимается равной двухчасовому рас­ходу воды при питании - всех работающих котлов. Обычно уста^- навливают два бака или один бак, разделенный перегородкой на …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.