Объемы и состав продуктов сгорания

При проектировании теплотехниче­ских агрегатов нужно знать количество образующихся газов, чтобы правильно рассчитать газоходы, дымовую трубу, выбрать устройство (дымосос) для уда­ления этих газов и т. д. Как правило, количества продуктов сгорания (как и подаваемого воздуха) относят на еди­ницу топлива (на 1 кг для твердого и жидкого и на 1 м³ в нормальных усло­виях для газа). Их рассчитывают исходя из уравнения материального баланса го­рения. Для грубых оценок можно счи­тать, что в нормальных условиях объем продуктов сгорания твердого и жидко­го топлив равен объему воздуха , а га­зообразного топлива , ибо объем основной составляющей дымовых газов — азота, так же как и «избыточного» кислорода, при горении не меняется. В реакциях C + O₂ = CO_2, S + O₂ = SO₂ объем газов тоже остается постоянным. Для более точных расчетов необходимо все же учитывать, что при сжигании твердого топлива > (обычно на 15—25 %) прежде все­го из-за испарения содержащейся в нем влаги, а также из-за образования во дяного пара при сгорании водородсодержащих соединений.

При полном сгорании

Здесь — избыточный кисло­род воздуха, «транзитом» проходящий в продукты сгорания; — азот воздуха, также проходящий «транзитом» (азотом топлива пренебрегаем); — объем сухих трех­атомных продуктов сгорания.

Поскольку при сгорании 1 кмоля уг­лерода и серы (соответственно 12 и 32 кг) по реакциям образует­ся по 1 кмолю CO₂ и SO₂, а объем 1 кмо­ля идеального газа в нормальных усло­виях равен 22,4 м³, то объем трехатом­ных продуктов сгорания, м³/кг, можно записать

При сгорании 1 кг водорода по реак­ции образуется 9 кг водяного па­ра, кроме того, испаряется и влага топ­лива. В идеально-газовом приближении плотность водяного пара в нормальных условиях равна 18/22,4 = 0,805 кг/м³. Водяным паром, содержащимся в воз­духе (около 10 г на 1 м³), можно прене­бречь. Следовательно,

Для всех топлив СССР значения , и табулированы.

Приведенные формулы позволяют рассчитать также состав продуктов сго­рания, т. е. процентное содержание в нем отдельных компонентов, например кон­центрацию кислорода , во­дяного пара и т.д.

ЛЕКЦИЯ 18

Вторичные энергоресурсы

Классификация ВЭР

Под ВЭР подразумевают энергетический потенциал продук­ции, отходов, побочных и промежуточных продуктов, образую­щихся в технологических агрегатах, который не используется в самом агрегате, но может быть частично или полностью исполь­зован для энергоснабжения других агрегатов.

Все ВЭР разделяются на 3 основные группы:

1. Горючие (топливные) ВЭР — горючие газы плавильных пе­чей, горючие отходы процессов химической и термохимической переработки углеродистого или углеводородного сырья (степень использования 90-95%).

2. Тепловые ВЭР — физическая теплота отходящих газов тех­нологических агрегатов, физическая теплота основной и побоч­ной продукции. Теплота рабочих тел системы принудительного охлаждения технологических агрегатов, теплота горячей воды и пара, отработавших в технологических и силовых установках.

3. ВЭР избыточного давления — потенциальная энергия газов и жидкостей, покидающих технологические агрегаты с избыточ­ным давлением, которую необходимо снижать перед последую­щей ступенью использования этих газов и жидкостей или выбро­сом их в атмосферу.