При испытаниях топливоиспользующих установок определяют состав сухих продуктов сгорания. На основе этих данных и состава топлива подсчитывают объем сухих и влажных продуктов сгорания, используе­мый для определения тепла Продуктов сгорания, потерь тепла с уходя­щими газами и вследствие неполноты сгорания, эффективности исполь­зования топлива и других целей. Объем продуктов сгорания подсчиты­вают по содержанию углерода в продуктах сгорания и в сжигаемом топливе, причем следует иметь в виду, что при проведении большинства испытаний установок, работающих на твердом и жидком топливе, огра­ничиваются определением содержания в топливе золы и влаги, а содер­жание углерода в горючей массе топлива принимают по усредненным табулированным данным.

Поскольку содержание углерода в горючей массе твердого и жидко­го топлива выражают в процентах по массе, а в газообразном топливе определяют не содержание углерода, а присутствие углерод — содержащиХ компонентов СН4, С2Нв, СО и др. в процентах по объему, при подсчете объемов продуктов сгорания учитывают это различие в исходных данных.

Подсчет при сжигании твердого и жидкого топлива. 1 кг-атом угле­рода сгорает с образованием 1 кмоль (22,41 м3) С02.

Следовательно, при полном сгорании 1 кг углерода образуется 22,41 : 12 = 1,87 м3 С02, или 1,87-100/С02 сухих продуктов сгорания топли­ва в воздухе, содержащих С02% двуокиси углерода, а при сгорании 1 кг топлива, содержащего С% углерода, 1,87- 100/С02 • С/100 =1,87 С/С02 м3 сухих газов.

При неполном сгорании 1 кг-атом углерода образуется 22,41 м3 сум­мы углеродсодержащих газов, т. е. С02, СО и СН4. Следовательно, при сгорании 1 кг углерода образуется 22,41 : 12=1,87 м3 (С02+С0+СН4).

При анализе продуктов сгорания определяют поглощением щелочью не С02, а сумму кислотных окислов C02+S02, обозначаемую /?02. По­этому при сжигании сернистого топлива объем продуктов сгорания под­считывают, исходя из содержания в них /?02, а в сжигаемом топливе «условного углерода» Кр, т. е. суммы углерода и эквивалентного ему по расходу кислорода количества горючей серы:

Kp=Cp b0,375Sr %.

Следовательно, при сгорании 1 кг топлива с содержанием Кр% «условного углерода» образуется 0,01-1,87 Кр м3 газов, содержащих углерод и серу. Отсюда объем сухих продуктов сгорания равен

100

Ro2 + со + сн,

Яо2+со + сн4 м/к •

Или с учетом потерь топлива

Р02 + СО + СН4 ‘ 100"

53

Где <74 — процент потерь в результате провала не сгоревшего топлива через колосники, уноса с дымовыми газами и т. д.

При сжигании топлива с малым выходом летучих веществ (антра­цит, тощие каменные угли, коме и др.) содержание водорода и метана в продуктах сгорания практически равно нулю, и, следовательно, при­ходится считаться при неполноте сгорания лишь с содержанием в про­дуктах сгорания R02 и СО. В этих случаях

1 МЗ/КГ’ (HL37)

Объем водяного пара УНїо» образующийся при сжигании 1 кг топ­лива, подсчитывают по формуле (III.12) или (III.12а).

Установив объем сухих газов Ус. г, образующийся при сгорании 1 кг топлива, и объем водяного пара УНа0, фиксируют суммарный объ­ем продуктов сгорания lVx=Vc. r + VHt0.

Подсчет

Определить объем продуктов сгорания мазута Vj. при содержании в сухих продуктах сгорания 12,2% #02 и 0,2% СО. Состав мазута,.%: ,85 Ср; 1 Sp; 10,5 Нр; 0,5 Np; 3 W". Фиксируем величину Кр.

Кр=Ср+0,375 Sp =85,3,7% По формуле >(111.35) находим./ і ** КР 1,87-85,37

С-Г ‘ /?02 СО ~ 12,2 + 0,2 -13’1 ^z®—

По формуле (III.12)

VHjO = 0,1 ПНР+0,0124^ = 0,11Ы0,5+ 0,0124-3 = 1,2 м»/хг. Тогда

| Vj. = Vc. r + Vh, o = 13,1 + 1,2 = 14,3 м»/кг.

Подсчет при сжигании газообразного топлива. Объем сухих продуктов сгорания Vc. r можно подсчитать по балансу углерода в ‘Сжигаемом газе и образующихся продук­тах сгорания:

СН« + 2С, Н6 + ЗСзН8 + 4С4Н10 + 5С5Н12 + 2С2Н4 + СО + С02 = = Vc. r(C02 + СО + CHJ.

В левой части уравнения приведен состав углеродсодержащих компоненто® в газе, а в правой части — в продуктах сгорания. Отсюда

СН4+2С2Н6 + ЗС, Н8 + 4С4Н10 + 5С5Н12 + 2СаН4 + СО + С02 Ve. r _ со, + СО’ + СЩ ‘ газа-

(III.38)

Объем водяного иара Ун2о, образующийся при полном сгорании газообразного топлива, подсчитывают по формулам (111.31) или (111.32), а при неполном сгорании газа и содержании в продуктах сгорания Н2 и СН« — по формуле

V’H2O = [3]‘H2o-0,01Fc. r(H2 + 2CH4) м3/м3 газа. (III.39>

Суммарный объем продуктов сгорания

V-z = Vc. r + Vh2o м3/м3 газа.

Подсчет

В продуктах сгорания природного газа содержится, %: 8,0 С02; 0,2 СО’; 0,2 Н2;

0,1 сщ.

Состав природного газа, %: 96 СН4; 1 С2Нв; 0,6 С3На; 0,4 C4Hi0; 1 СОг; 2 N2.

По формуле (111.38)

„ СН4 + 2С2Н, + ЗСзН8 + 4С4Н10 + С02 Кс г ~ СО» + СО _

95 + 2.1+3-0,6+4.0,4+1 ,„ Л = 8 + 0 2 = 12,50 м3/м3 газа.

По формуле (111.31) объем водяного пара без учета неполноты сгорания vh2o = 0,01 (2СН4 + 3c, h, + 4Сзн8 + 5c4h10) =

= 0,01 (2.95 + 3-l+4.0,6+5.0,4) = 1,97 м^м3 газа.

По формуле i(III.39) объем водяного пара в продуктах сгорания с учетом неполноты сгорания газа

V’hzO = Ун.0 —-0,01 Vc. r (Н, + 2CHJ = 1,97 — 0,01-12,5(0,2 + 2-0,1) = 1,92 м"; Vs = 12,50+1,92=>14,42 м3 (без учета содержания влаги в воздухе).

ПОДСЧЕТ ПРИ СОВМЕСТНОМ СЖИГАНИИ ДВУХ ВИДОВ ТОПЛИВА

При совместном сжигании твердого и жидкого топлива объем сухих газов подсчитывают по формуле

V =-»—(К’ + БК") м8 (III Ш

#о2 + со+сн4 ‘

Где К’ — содержание углерода и горючей серы в одном виде топлива, например в каменном угле (K’ = C’+0,375Sr ), % (по массе); К" — со­держание углерода и горючей серы во втором виде топлива, например в мазуте; Б — количество мазута, кг, сжигаемое совместно с 1 кг угля; R02, СО и СН4 — углеродсодержащие компоненты в сухих продуктах сгорания, % (объемн.).

Объем водяного пара в продуктах сгорания подсчитывают по фор­муле

Ун, о=Ун, о + БУн, о м8 (III.41)

С определением объемов водяного пара, образующихся при сжигании 1 кг угля (Vh2o) и мазута (Унао) по формулам (III.12) и (III.12а).

При совместном сжигании твердого или жидкого топлива с газооб­разным объем сухих продуктов сгорания подсчитывают по формуле