Розділ 3 теплотехнічна частина

3.1 Розрахунок горіння палива

Паливом називаються горючі рідини, які в процесі хімічного перетворення – горінния – виділяють значну кількість теплової енергії. Однак не всі горючі рідини, що виділяють велику кількість тепла, відносяться палива. Цілий ряд додаткових ознак уточнює поняття про паливо, головні з них такі:

- газоподібний стан продуктів горіння палива і їх нешкідливість;

- достатні запаси в природі цієї речовини і економічна вигідність його видобутку;

- можливість управління процесом спалювання.

Паливо можна розділити на енергетичне, коли воно спалюється безпосередньо для отримання теплової енергії, і технологічне, коли воно використовується для отримання коксу, газу та інших продуктів.

Паливо розрізняють по агрегатному стану - тверде, рідке і газоподібне, за походженням - природне і штучне.

Тверде паливо складається з вуглецю, водню, азоту, кисню, сірки, золи та води. Рідке паливо являє собою суміш важких вуглеводнів з домішками і невеликої кількості вологи. Газоподібне паливо складається з метану та інших вуглеводневих сполук, окису вуглецю, водню, вуглекислого газу, азоту та парів води [5].

Склад палива (табл.3.1) визначається аналізом. Розрізняють технологічний і повний аналіз палива.

Горіння - процес хімічної взаємодії горючих елементів палива з окислювачем, що супроводжується виділенням великої кількості тепла. Процес нагріву складається з:

- нагрівання палива до температури займання з частковим розкладанням та виділенням газоподібних речовин;

- змішування палива і продуктів його теоретичного розкладання з повітрям;

- окислення горючих складових палива з киснем повітря;

- видалення продуктів горіння.

Розрахунок горіння палива є необхідною складовою частиною теплотехнічного розрахунку печей. При розрахунку визначають:

а) кількість необхідного повітря або збагаченого О₂ дуття;

б) кількість і склад продуктів згоряння;

в) температуру горіння.

3.2 Визначення витрати повітря та кількості продуктів згорання.

В основі розрахунку витрати повітря покладені реакції горіння, які становлять для всіх горючих компонентів палива.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O;

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O;

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O;

2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O

Визначення витрати повітря та кількості продуктів згорання. В основі розрахунку витрати повітря покладені реакції горіння, які становлять для всіх горючих компонентів палива. [10].

V_д = αV_теор, (3.1)

де α –коефіцієнт витрат повітря

Якщо α <1 - горіння неповне; якщо α> 1 - паливо згорає в надлишку повітря.

Визначаємо витрату повітря і кількість продуктів згоряння при α = 1.

Розрахунок кількості необхідного O₂ для спалювання палива:

93,2∙2 + 0,5∙3,5 + 0,6∙5 + 0,6∙6,5 = 195,05 (м³), (3.2)

Якщо спалювання відбувається в сухому повітрі, то частка O₂ в ньому становить 21%, а все інше N₂ - 79%.

Таким чином, кількість N₂ в повітрі в 3,762 раза > O₂. Тому витрата повітря буде дорівнювати:

195,05 + 3,762∙195,05 =928,8 (м³). (3.3)

За реакцією горіння аналогічно O₂ визначаємо кількість продуктів CO₂ і H₂O які утворилися в процесі горіння. Так як α = 1, кількість O₂ в продуктах згоряння дорівнює 0. Обсяг N₂ визначається як сума вмісту азоту в паливі і в повітрі. Отримані результати занесені в табл. 3.1.

Таблиця 3.1