Презентация - Реакции горения и материальный баланс котла

Теоретическими продуктами полного сгорания топлива являются CO2,SO2,H2O и азот воздуха N2 (окислением азота обычно пренебрегают). Теоретическими продуктами полного сгорания топлива являются CO2,SO2,H2O и азот воздуха N2 (окислением азота обычно пренебрегают). Пользуясь уравнениями реакций окисления горючей массы топлива и её составом, можно подсчитать теоретическое количество воздуха, – необходимое для полного сгорания топлива, и объемы продуктов сгорания.

Балансы элементарных реакций позволяют рассчитать массовые расходы кислорода и продуктов реакции, приходящиеся на единицу массы данного горючего элемента. Балансы элементарных реакций позволяют рассчитать массовые расходы кислорода и продуктов реакции, приходящиеся на единицу массы данного горючего элемента. Деление массы газообразных реагентов на их плотность дает их объемы в нормальных (н)м3 при нормальных условиях (н. у. ) : 273 К (0 оС) и 0. 98105 Па (760 мм рт. ст. = 1 атм)

Массовый баланс реакции полного горения углерода Массовый баланс реакции полного горения углерода C+O2=CO2 12 кг С + 32 кг О2 = 44 кг СО2 С +(32/12)О2= (44/12)СО2 С+2. 67 О2 =3. 67 СО2 кг/(кг С) Объём газовых реагентов С+ (2. 67/1,429)О2 =(3. 67/1,977) СО2 С+1,866 О2 = 1,86 СО2 нм3/(кг С)

Молярная и атомная массы реагентов и продуктов горения

Плотность газов при нормальных физических условиях

Теоретический объем (расход) воздуха Теоретический объем (расход) воздуха – это объем воздуха (при нормальных условиях), необходимый для полного сгорания 1 кг рабочей массы твердого или жидкого топлива (м3/кг) или 1 м3 газообразного топлива (м3/м3)

Теоретический объем воздуха (0,21О2+0. 79N2), м3/кг Теоретический объем воздуха (0,21О2+0. 79N2), м3/кг Здесь предполагается, что имеющийся в топливе водород частично уже окислен кислородом топлива с образованием воды (Н2О = 2 кг Н2 + 16 кг О). Поэтому в окислении кислородом воздуха нуждается только свободный водород (Нр – 0. 125Ор). kвозд = 0. 033 для органич. серы, kвозд= 0. 0456 для колчеданной серы, а так как вся сера в расчетах считается органической для обеих принимают kвозд ≈ 0. 033.

Теоретический объем воздуха для полного сгорания сухого газообразного топлива, м3/м3

Теоретический объем сухих продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг твердого/жидкого топлива в теоретически необходимом объеме воздуха, м3/кг

Теоретическое количество водяного пара Теоретическое количество водяного пара Кроме сухих газов в состав продуктов сгорания входит водяной пар, который включает в себя: пар, образующийся в результате полного сгорания водорода топлива (как свободного, так и связанного); пар, полученный при испарении влаги топлива; пар, вносимый в топку с теоретическим количеством воздуха (содержание влаги в воздухе принимают обычно d = 10 г/кг = 0. 01 кг/кг или 0. 0161 м3/м3); пар, используемый иногда для распыления мазута в форсунках (Gф , кг/кг).

Теоретическое количество водяного пара, м3/кг

Теоретический объем продуктов сгорания, м3/кг

Действительные объёмы продукты сгорания. Избыток воздуха в топке Скорость горения в топочной камере определяется концентрациями топлива и окислителя, а также интенсивностью их перемешивания друг с другом. В процессе горения по мере расходования топлива и кислорода их концентрации уменьшаются, и скорость горения падает. При этом вследствие ограниченной скорости перемешивания топлива и воздуха трудно добиться полного выгорания топлива при теоретическом количестве воздуха. Поэтому в топку всегда подаётся больше воздуха, чем теоретически необходимо.

Коэффициент избытка воздуха на входе в топку – это отношение количества воздухаVв , действительно подаваемого в топку, к его теоретически необходимому количеству V о

Для вновь проектируемых котлов  т выбирают в зависимости от вида сжигаемого топлива, метода сжигания и конструкции топки Для пылеугольных топок  т = 1. 2-1. 25, при этом нижний предел относится к бурым и каменным углям, а верхний – к тощим углям и антрацитам. При размоле бурых и каменных углей в молотковых мельницах рекомендуется выбирать верхний предел, т. е. 1. 25. При жидком шлакоудалении из-за повышения температуры в топке и уменьшения присосов воздуха т может быть снижен для однокамерных топок до 1. 2, Для двухкамерных и циклонных топок - до 1. 1. При сжигании природных газов и мазута в котлах, снабженных автоматикой горения и регуляторами давления в газопроводе, т может быть снижен до 1. 05. При сжигании древесного и альтернативных местных топлив в котлах малой мощности принимают  т = 1. 2-1. 3

Действительный объем продуктов сгорания при т 1 больше теоретического на Действительный объем продуктов сгорания при т 1 больше теоретического на объем избыточного воздуха на входе в топку ( –1)Vo и объем водяных паров, содержащихся в избыточном воздухе, 0. 0161( – 1)Vо. Поэтому общий действительный объем продуктов сгорания, м3/кг

Действительный объём сухих газов

Масса продуктов сгорания Gг (кг/кг) Масса продуктов сгорания Gг (кг/кг) Согласно закону сохранение вещества масса газообразных продуктов сгорания складывается из беззольной массы топлива и массы воздуха, подаваемого для горения:

Для горючих сланцев объём трёхатомных газов Для горючих сланцев объём трёхатомных газов

Газообразное топливо – состав в об. %

Теоретический объем продуктов сгорания ( т = 1) газообразного топлива, м3/м3

Теоретический объём водяных паров в продуктах сгорания газообразного топлива Теоретический объём водяных паров в продуктах сгорания газообразного топлива (пар-продукт + влага топлива + влага теоретич. воздуха)

Определение реального коэффициента избытка воздуха по составу дымовых газов Часто в топочных камерах с помощью дымососа поддерживается небольшое разрежение для предотвращения выбросов газов в помещение котельной. В последующих за топкой газоходах котла разрежение больше, чем в топке на величину их гидравлического сопротивления. Через неплотности в металлической обшивке и обмуровке котла, через лазы и гляделки в газоходы, находящиеся под разрежением, подсасывается атмосферный воздух. За счет этого увеличивается объем продуктов сгорания Современные котельные агрегаты имеют газоплотные топочные камеры и газоходы, предотвращающие подсосы воздуха α т = α ух.

В балансовых испытаниях котла коэффициент избытка воздуха определяется с помощью газового анализа проб продуктов сгорания, отбираемых из газоходов (по составу дымовых газов). В балансовых испытаниях котла коэффициент избытка воздуха определяется с помощью газового анализа проб продуктов сгорания, отбираемых из газоходов (по составу дымовых газов). Обычно в газоанализаторах исследуется осушенный газ, т. е. определяется состав сухого газа (в % по объёму). Коэффициент избытка воздуха при полном сгорании топлива можно определить по концентрациям кислорода и азота в сухих газах ("азотная" формула)

При сжигании чистого углерода в теоретическом количестве воздуха ( = 1) концентрация СО2 в сухих продуктах: При сжигании чистого углерода в теоретическом количестве воздуха ( = 1) концентрация СО2 в сухих продуктах: RО2 макс = СО2макс = 21 %.

Топливный коэффициент Бунте Топливный коэффициент Бунте – величина, зависящая только от элементарного состава топлива (т. е. – характеристика топлива) и равная отношению (объём О2 на окисление свободного водорода топлива) / (объём О2 на образование 3-атомных газов). При полном сгорании топлива и  > 1, т. е. при наличии в газах остаточного кислорода, концентрация CO2 будет ещё меньше:

Физический смысл: при полном сгорании топлива объем подаваемого для горения воздуха приближенно равен объему сухих продуктов, а процент "лишнего" кислорода – концентрации свободного кислорода в сухих газах О2. Физический смысл: при полном сгорании топлива объем подаваемого для горения воздуха приближенно равен объему сухих продуктов, а процент "лишнего" кислорода – концентрации свободного кислорода в сухих газах О2. Тогда коэффициент избытка воздуха можно выразить как отношение объёмного содержания кислорода в воздухе, подаваемом для горения, к процентной доле "сгоревшего" кислорода.

При неполном сгорании топлива коэффициент избытка воздуха определяется по модифицированной азотной формуле При неполном сгорании топлива коэффициент избытка воздуха определяется по модифицированной азотной формуле

Так как концентрация свободного кислорода в продуктах сгорания О2 в основном зависит от избытка воздуха, то эксплуатационный контроль за поддержанием необходимого αт в топке и за плотностью газоходов производится по измеренным значениям О2. Так как концентрация свободного кислорода в продуктах сгорания О2 в основном зависит от избытка воздуха, то эксплуатационный контроль за поддержанием необходимого αт в топке и за плотностью газоходов производится по измеренным значениям О2. С этой целью применяются автоматические кислородомеры.

Компактный анализатор дымовых газов

Тesto 330-1/2

Тesto 300 М/XL

Базовая версия: - управляющий модуль, - анализатор и - газозаборный зонд. Измеряет: - О2 , СО, NO (опция), NO2 или CO2 (опция), (максимум 4 модуля; встроенный датчик, в зависимости от подключенных внешних зондов), - температуру, - дифференциальное давление. Управляющий модуль может использоваться как прибор для измерения: - температуры, - влажности, - скорости воздуха, - дифференциального давления, - концентрации атмосферного CO и СО2 , - скорости вращения. Имеется встроенный блок пробоподготовки.