31 июля, 2013 
admin 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 галоп и потребления тепла покрывают путем сжигания природного газа, мазута и угля.
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.
В ряде случаев осуществляют совместное сжигание нефтепромыслового газа и мазута, природного и нефтепромыслового газов и мазута, доменного газа и каменного угля, мазута и угля.
Использование токсичных горючих газов с низкой жаропроизводитель — иостыо, получаемых в промышленной теплотехнике при выплавке чугуна в вагранках, при производстве сажи и в других технологических процессах, ложно значительно упростить, если сжигать низкокалорийные газы в топках воздухоподогревателей или котлов совместно с природным газом или мазутом. При этом наряду с использованием потенциального тепла отбросных промышленных газов устраняется загрязнение воздушного бассейна городов.
При совместном сжигании двух видов топлива теплотехнические расчеты п 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, папримор, при сжигании доменного газа и мазута жаропроизводительность может изменяться в зависимости от соотношения газа и мазута от 1500 до 2100°, теплосодержание сухих продуктов сгорания — от 620 до 960 ккал/нм3, С0.2шах — 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 продуктов сгорания и их температуры. 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 [210—212].
Методика проведения теплотехнических испытаний и обработки результатов следующая.
1. Анализируются продукты сгорания, образующиеся при работе топки или печи на двух видах топлива. При неполноте сгорания топлива и содержании в продуктах горения окиси углерода, водорода и метана они дожигаются 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. о соотношении в продуктах сгорания С02 и 02, достаточны для определения СОашах топлива или смеси сжигаемых видов топлива. С02тах можно подсчитать по формуле
СО — 100-СОг
Ьи2тах 100 —4,7()Ог /о
Или, не прибегая к подсчету, определить по табл. 19 (стр. 64).
С02тах можно подсчитать также по составу продуктов неполного сгорания, не прибегая к их дожиганию, по формуле
Гп _ 100(С02 + С0 + СИ0
Шах — ‘
100 — 4,76 (О* — 0.4СО — 0,2Нг — 1,6СН„)
Однако в этом случае необходимо определить содержание в продуктах горения не только С02 и О,, но и СО, Н2 и СН4.
2. После определения С02 Шах или 1Ю3 шах 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 tшax при сжигании топлива в воздухе, содержащем около 1% влаги по весу; <тах при сжигании топлива в абсолютно сухом воздухе примерно на 30° выше, чем в воздухе, содержащем 1% влаги;
Б) низшая теплота сгорания Р, отнесенная к 1 нм3 сухих продуктов сгорания и 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 £тах, Р и В при сжигании двух видов топлива приведено в табл. 110—120. В этих же таблицах приведено соотношение совместно сжигаемых видов топлива в зависимости от 1Ю2тах продуктов сгорания. Так, например, при 1Ю2тах = 13,3%, определенной по табл. 19, жаропроизводительность природного газа, сжигаемого совместно с мазутом, *тах = 2030°, теплота сгорания, отнесенная к 1 нм3 сухих продуктов
|
Таблица 115 Теплотехнические характеристики коксового газа и мазута
|
|
Таблица 116 Теплотехнические характеристики доменного газа и мазута
|
Коэффициент разбавления продуктов сгорания воздухом к равен го
7 ____________ 2 шах
— С02 + СО + СШ ’
3. Определив и qъ, подсчитывают коэффициент использования топлива к. и.т. = 100 — (д2 + д3) %.
4. В тех случаях, когда потери тепла в окружающую среду д5 легко определить (например, при сжигании топлива в котлах), можно подсчитать не
|
Max сухих продуктов сгорания, % |
Соотно Топлив Маэ ут, кг |
Шение А Уголь, Кг |
Жароприэводи — тельность при сжигании в воздухе, содержащем 1% влаги (по массе) ^тах’ °С |
Низшая теплота сгорания, отнесенная н 1 нм9 сухих продуктов сгорания, Р, ккал/им8 |
Низшая теплота сгорания, отнесенная к 1 ЯМ3 влажных продуктов сгорания, Rt ккал/пм* |
Отношение объемов сухих и влажных продуктов сгорания, В |
|
16,5 |
1 |
0 |
2100 |
1 160 |
1 840 |
0,88 |
|
17,1 |
1 |
0,5 |
2100 |
О Со |
840 |
0,88 |
|
17,5 |
1 |
1 |
2100 |
950 |
850 |
0,89 |
|
17,8 |
1 |
1,5 |
2110 |
«50 |
850 |
0,8» |
|
18,0 |
1 |
2 |
2110 |
050 |
850 |
0,89 |
|
18,2 |
1 |
3 |
2110 |
840 |
850 |
0,50 |
|
18,4 |
1 |
4 |
2110 |
<40 |
850 |
О. СО |
|
18,5 |
1 |
5 |
2110 |
940 |
860 |
0,91 |
|
18,7 |
1 |
10 |
2120 |
І’30 |
860 |
0,92 |
|
19,0 |
0 |
1 |
2120 | |
О СО |
860 |
0,f» |
|
Таблица 118 |
|
Теплотехнические характеристики дсменнсго газа и каменного угля
|
Только коэффициент использования топлива, но и коэффициент полезного действия
К. п.д. = = 100 — (д2 +д3 +д5)%
(?4 — 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 табл. 19 жаропроизводительность совместно сжигаемых видов топлива, можно подсчитать ^ал по формуле
/ — ^шах
Кал’ С’—{к-)КВ’
|
К<-*2 тах Сухих продуктов сгорания, % |
Соотношение газов о смеси |
Низшая Теплота Сгорания, <?н> 7СК(М/н. М3 |
Жаропроизводи- Тельность |
Низшая теплота сгорания, отнесенная к 1 нм* сухих продуктов сгорания, Р, ккал/нм* |
Низшая теплота сгорания, отнесенная К 1 НИ1® влажных продуктов сгорания И, пкал1}{м3, |
Теоретический объем „о Воздуха VB, пм’/н. н3 |
Теоретический объем сухих продуктов сго- Рання, Vсг имя/пм3 |
Теоретический объем влажных продуктов сгорания Уд, нмэ/нм3 |
Отношение объемов сухих и влажных продуктов сгорания, В |
||
|
Вагра Ночный, VM1 |
Природ Ный, Тм> |
(піах’ °С |
*inax> °С |
||||||||
|
20,5 |
100 |
0 |
490 |
1020 |
1200 |
377 |
366 |
0,39 |
1,30 |
1,34 |
0,97 |
|
20,0 |
100 |
1,0 |
572 |
1110 |
1270 |
416 |
400 |
0,48 |
1,37 |
1,43 |
0,96 |
|
19,6 |
100 |
2,0 |
654 |
1190 |
1350 |
450 |
430 |
0,57 |
1,45 |
1,52 |
0,95 |
|
19,1 |
100 |
3,0 |
725 |
1260 |
1410 |
480 |
453 |
0,65 |
1,51 |
1,60 |
0,94 |
|
18,8 |
100 |
4,0 |
799 |
1320 |
1460 |
505 |
472 |
0,74 |
1,58 |
1,69 |
0,94 |
|
18,4 |
100 |
5,0 |
878 |
1380 |
1520 |
532 |
494 |
0,83 |
1,65 |
1,78 |
0,93 |
|
17,1 |
100 |
10,0 |
1226 |
1600 |
1700 |
627 |
563 |
1,22 |
1,96 |
2,18 |
0,90 |
|
11,8 |
0 |
100 |
8500 |
2010 |
1000 |
800 |
9,5 |
8,5 |
10,5 |
0,80 |
|
Примечание. При подсчете (* температура ваграночных газов принята равной 300*(206], |
|
Таблица 120 НОз ша1 ваграночные газов при работе вагранок на коксе и природном газе
|
Подсчет.
При совместном сжигании в печи природного газа и мазута получают продукты сгорания следующего состава:
ГЮг = 11,0; 02 = 2,0; СО = 0,3%; Н2 = 0,1; СН4 = 0,4%.
Расход газа и мазута и их теплота 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;
4) калориметрическую температуру горения;
5) потери тепла с уходящими газами при их температуре 900° и температуре воздуха 20е;
6) потери тепла вследствие химической неполноты сгорания;
7) коэффициент использования топлива в печи;
8) коэффициент использования топлива в котле-утилизаторе при температуре продуктов сгорания перед котлом 900° и после котла 300°
Прежде всего найдем величину ИОгтах при совместном сжигании в печи природного газа и мазута на основании анализа продуктов горения
_________ (П. О + О. З + 0,4) 100
|
= 12,4%. |
|
2 гпах |
БО,
110 —4,76 (2,0 —0,4-0,3 — 0,2 0,1 — 1,С-0,4)
Затем легко решаем поставленные задачи.
1. При Й01тах = 12,4% на 1 нм3 природного газа приходится около 0,15 кг мазута (табл. 112).
2. Жаропроизводительность при совместном сжигании природного газа и мазута (при
|
ВО. |
|
Гшах |
= 12,4%) равна 2010°.
3. Коэффициент разбавления продуктов сгорания данного состава (при 1Ю2тах = 12,4%) равен
Н = 12,4 : (11,0 + 0,3 + 0,4) = 1,06.
4. Исходя из жаропроизводительности и коэффициента разбавления продуктов сгорания, устанавливаем примерную величину калориметрической температуры горения
А = 2010 -.1,06 = 1900°
Б интервале температур от 0 до 1900° С ^ 1 и К = 0,9 (см. табл. 28). С учетом этих величин определяем калориметрическую температуру горения по формуле
/_______________ 20Ю__________ 1930°
Гкал 1 +(1,06-1)0,9-0,81 “ и *
5. Потери тепла с уходящими газами находим по формуле чпо 90
92 = ^010^ Ю,91 + (1,06 — 1)0,84-0,81] 100 = 41,5%.
(По табл. 28 при гу. г =900°, С’ = 0,91, К — 0,84; по табл. 112 В = 0,81).
6. Потери тепла вследствие химической неполноты сгорания д3=(3000-0 34-
-|- 2500 0,1 -(-8500 0,4) 1,06 1000 = 4,8% (по табл. 112 при
И02 шах = 12,4% Р = 1000 ккал/нм3).
7. Коэффициент использования топлива в печи
К. и.т. 100 — (41,5 + 4,8) = 53,7%.
8. Располагаемое тепло продуктов сгорания перед котлом-утилизатором равно <7з = 41,5%. Потери тепла с уходящими газами после котла-утилиза — тора
92 = 3°2о7о2° [0’&4 + С*.06 ~ 1)0,79-0,811-100 = 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 кстел — утилизатор
(41,5 — 12,2)100 н. и. Т. = ^ = 70°/о-
Опубликовано в рубрике 
