В промышленных печах и котлах часто сжигают совместно два ви­да топлива. Жидкое топливо, большей частью мазут, используют для повышения светимости факела горящего газа.

На металлургических заводах неравномерность поступления кок­сового и доменного газов и потребления тепла покрывают, сжигая при­родный газ, мазут и уголь.

Топливо с высокой жаропроизводительностью (коксовый и природ­ный газы, мазут) применяют для повышения температуры горения до­менного газа и других видов газообразного топлива с высоким содержа­нием азота и соответственно пониженной жаропроизводительностью.

Быстрое увеличение ресурсов сжиженных газов в стране позволяет рассчитывать на возможность их применения в некоторых случаях для повышения температуры горения генераторного газа на заводах, рас­полагающих собственными газогенераторными станциями и не подклю­ченных пока к газопроводам природного газа.

Во многих случаях совместно сжигают нефтепромысловый газ и мазут, природный и нефтепромысловый газы и мазут, доменный газ и каменный уголь, мазут и уголь.

Использование токсичных горючих газов с низкой жаропроизво­дительностью, получаемых в промышленной теплотехнике при выплавке чугуна в вагранках, при производстве сажи и в других технологических процессах, можно значительно упростить, если сжигать низкокалорий­ные газы в топках воздухоподогревателей или котлов совместно с при­родным газом или мазутом. При этом наряду с использованием потен-

Циального тепла отбросных промышленных газов устраняется загрязне­ние воздушного бассейна городов.

При совместном сжигании двух видов топлива теплотехнические расчеты и испытания печей и котлов, основанные на замере расхода каждого вида топлива, отборе средней пробы, анализе топлива и опре­делении его теплоты сгорания, существенно осложняются. В этом слу­чае желательно применять упрощенную методику теплотехнических рас­четов, не требующую замеров расхода топлива и его анализа и основан­ную на применении обобщенных констант продуктов горения, мало меняющихся для определенных видов топлива даже при значительных колебаниях в их составе и теплоте сгорания. Однако при совместном сжигании двух видов топлива значения теплотехнических величин могут «сильно колебаться. Так-, например, при сжигании доменного газа и мазу­та жаропроизводительность может изменяться в зависимости от соот­ношения газа и мазута от 1500 до 2100 °С, теплосодержание сухих продуктов сгорания — от 620 до 960 ккал/м3, C02max— от 16 до 24%.

На первый взгляд может показаться, что при работе на двух видах топлива использование простых методов расчета, основанных на обоб­щенных константах продуктов сгорания, невозможно. Однако в дейст­вительности разработанную методику можно использовать и при рабо­те на двух видах топлива, не прибегая к замеру их расхода и анализу горючего и ограничиваясь лишь определением состава и температуры продуктов сгорания. Благодаря этому упрощаются теплотехнические ис­пытания и расчеты, облегчается труд испытателей и появляется возмож­ность систематически определять эффективность использования топлива и потери тепла непосредственно силами эксплуатационного персонала предприятий [195—197].

Методика проведения теплотехнических испытаний и обработки ре­зультатов следующая:

1. Анализируют продукты сгорания, образующиеся при работе топ­ки или печи на двух видах топлива. При неполноте сгорания топлива и содержании в продуктах сгорания окиси углерода, водорода и метана их дожигают в петле газоанализатора с добавлением в случае необхо­димости воздуха. Количество добавляемого воздуха можно не фиксиро­вать.

Данные о составе продуктов полного сгорания топлива в произволь­ном количестве воздуха, т. е. соотношении в продуктах сгорания С02 и 02, достаточны для определения С02 max топлива или смеси сжигаемых ВИДОВ топлива. С02 max можно подсчитать по формуле

Гп _ юосо2 0/

2 max 100 — 4,7602 ‘

Или, не прибегая к подсчету, определить по табл. 31.

СОг max можно подсчитать также по составу продуктов неполного сгорания, не прибегая к их дожиганию, по формуле

Гп _______________ 100(С02 + С0+Сн4)________ 0/

2 тах 100 — 4,76 (02 — 0,4СО — 0,2Н2 — 1 .бСН^ /0,

Однако в этом случае необходимо определить содержание в про­дуктах сгорания не только С02 и Ог, но и СО, Н2 и СН4.

2. После определения C02max или і?02тах устанавливают на осно­вании этой величины обобщенные характеристики продуктов сгорания смешанных газов или продуктов сгорания газообразного и жидкого или

Газообразного и твердого топлива при одновременном их сжигании в топке или печи.

К таким характеристикам относятся:

А) жаропроизводительность fmax при сжигании топлива в воздухе, содержащем около 1 % (по массе) Н20; /Шах при сжигании топлива в абсолютно сухом воздухе примерно на 30 град выше, чем в воздухе, содержащем 1% Н20;

Б) низшая теплота сгорания Р, отнесенная к 1 м3 сухих продуктов сгорания в стехиометрическом объеме воздуха;

В) отношение объемов В сухих, т. е. не содержащих водяного пара, конденсирующегося в процессе газового анализа, и влажных продуктов горения, содержащих водяной пар, образующийся в результате сгора­ния водорода топлива.

Значение величин /max, Р и В при сжигании двух видов топлива приведено в табл. 143—152. В этих же таблицах дано соотношение со­вместно сжигаемых видов топлива в зависимости от R02 max продуктов сгорания. Так, например, при R02 max = 13,3%, определенной по табл. 31, жаропроизводительность природного газа, сжигаемого совместно с ма­зутом, t шах =2030 °С, теплота сгорания, отнесенная к 1 м3 сухих про­дуктов горения Я=990 ккал/м3, отношение объемов сухих и влажных продуктов горения В = 0,82.

На основании этих данных и температуры продуктов сгорания мож­но подсчитать потери тепла с уходящими газами q2 по формуле

Qt = [С’ + (ft — 1) ВД’] • 100 %

‘max

(здесь С" и К — поправочные коэффициенты, приведенные в табл. 40) и потери тепла вследствие химической неполноты горения qz по фор­муле

_ (30,2с0 + 25,8нг+85,5сн4)-100 0/

Q3— р /о.

Коэффициент разбавления йродуктов сгорания воздухом h равен

И_______ СОг max____

П~ С02+ СО +СН4 •

Теплотехнические характеристики мазута и каменного угля (тощего)

(<74 — потери тепла вследствие механической неполноты горения при сжигании газообразного и жидкого топлива практически равны нулю).

5. Определяя коэффициент использования топлива до и после уста­новки котла-утилизатора или иного устройства для использования тепла уходящих газов, можно подсчитать достигаемое при этом повышение эффективности использования топлива.

6. Установив по таблицам жаропроизводительность совместно сжи­гаемых видов топлива, можно подсчитать tKал по формуле

F __________ ^max____

1кзл~ С’ + (Л — 1 )КВ •

Подсчет. При совместном сжигании в печи природного газа и мазута получают продукты сгорання следующего состава, %: 11,0 #02; 2,0 Ог-, 0,3 СО; 0,1 Н2; 0,4 СН<. Расход газа и мазута и теплота их сгорания неизвестны. Требуется определить:

1) примерное соотношение совместно сжигаемых видов топлива;

2) жаропроизводительность при совместном сжигании мазута и природного газа; ,3) коэффициент разбавления продуктов сгорания;

А) калориметрическую температуру горения;

Потери тепла с уходящими газами прн их температуре 900 °С и температуре воздуха 20 °С;

Ф) потери тепла вследствие химической неполноты сгорания; — Ъ) коэффициент использования топлива в печи;

; 8) коэффициент использования топлива в котле-утилизаторе при температуре про­дуктов сгорания перед котлоїм 900 °С и после котла 300 °С. "Прежде всего найдем величину Я02 max при совместном сжигании в печи природ — , ного газа и мазута на основании анализа продуктов сгорания

________ (11,0+0,3 + 0,4).100________

К02тах — 100 — 4,76. (2,0—0,4.0,3 — 0,2-0,1 —1,6 0,4) ~ 12.4л-

"Затем легко решаем поставленные задачи.

1. Прн RO2 max = 12,4% на 1 м[11] природного газа приходится около 0,15 кг мазута, (табл. 144).

2. Жаропроизводительность при совместном сжигании природного газа и мазута (при КОгтах = 12,4%) равна 2010 °С.

3. Коэффициент разбавления продуктов сгорания данного состава (при R02 т»х"~ •= 12,4%) равен

H =12,4 : (11,0 + 0,3 + 0,4) = 1,06.

Теплотехнические Характеристики смеси ваграночного и природного газов

4 Исходя из жаропроизводительности и коэффициента разбавления продуктов сгорания, устанавливаем примерную величину калориметрической температуры горения г’„ал = г’тах:Л=2010: 1,06= 1900 °С.

В интервале температур от 0 до 1900 °С С’ = 1 и К = 0.9 (см. табл. 40). С учетом этих величин определяем калориметрическую температуру горения по формуле

F_______________ 2010_____________ і очл °С

‘кал 1 +(1,06-1) .0,9-0,81 ~ 1Ус5и U

5. Потери тепла с уходящими газами находим по формуле

900 — 20

<7з=—20І0——— [0,91+ (1,06- 1)0,84-0,81].100 = 41,5%.

(По табл. 40 при t7.?=900 °С, С’=0,91, К=0№; по табл. 144 В=0,81).

6. Потери тепла вследствие химической неполноты сгорания </з = (3000 • 0,3+2500 • 0,1 + 8500 • 0,4) • 1,06 : 1000 = 4,8 %.

(по табл. 144 при ROj m«x = 12,4%, Р=1000 ккал/м3).

7. Коэффициент использования топлива в печи к. и.т. = 100—(41,5+4,8) =53,7%.

8. Располагаемое тепло продуктов сгорания перед котлом-утилизатором 9=41,5%. Потери тепла с уходящими газами после котла-утилнзатора

300 — 20

Чш = 2010 [0.84+ (1,06 — 1).0,79-0,81].100 = 12,2%,

Откуда коэффициент использования топлива в котле-утилизаторе равен:

А) по отношению к потенциальному теплу сжигаемого топлива к. и.т. = 41,5—12,2=29,3%;

Б) по отношению к располагаемому теплу продуктов сгорания, поступающих в ко­тел-утилизатор:

(41,5—12,2).100 к-"-т-= 41,5 7°0/"

Подсчет потерь тепла и определение эффективности использования топлива по упрощенной методике, разработанной автором, получили широкое применение при совместном сжигании двух видов топлива.