Определение теоретически необходимого для горения

количества воздуха (при α=1)

Материальный баланс

Используя стехиометрические уравнения процессов горения можно определить теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания топлива.

Продуктами полного сгорания топлива является двуокись углерода СО₂, сернистый газ SO₂ и водяные пары Н₂О. Так при полном сгорании углерода образуется:

С + О₂ = СО₂; 12,0кг + 32,0кг = 44,0кг

То же для водорода и серы:

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О; S + O₂ = SO₂ ,

1 кг + 8 кг = 9 кг 1 кг +1 кг = 2кг

Зная молекулярный вес и плотность, после преобразований получим:

Теоретическое количество воздуха, необходимое:

- для сжигания 1 м³ газообразного топлива, м³/м³:

Пример:

- для сжигания 1 кг твердого или жидкого топлива, м³/кг:

Примечание: содержание элементов твердого и жидкого топлива выражается в процентах по весу, а состав горючих газов в процентах по объему.

Теоретическое количество продуктов сгорания (Vго)

Используя стехиометрические выражения можно определить и теоретическое количество продуктов полного сгорания, которая представляет собой сумму:

где: – соответственно, теоретические объемы диоксида углерода, диоксида серы, азота и водяных паров, м³/м³ ( или м³/кг), теоретический объем сухих газов:

,

Для газообразного топлива, м³/м³:

где d_т – влажность газообразного топлива (для осушенного газа принимается 10 г/м³).

Полный теоретический объем продуктов сгорания газообразного топлива, м³/м³:

Для твердого и жидкого топлива, м³/кг:

= 0,0187(С^р + 0,375S^р_л),

,

Количество водяных паров складывается из воды, получаемой в результате окисления водорода топлива, воды содержащейся изначально в топливе и воды содержащейся в воздухе (13г на 1 кг воздуха), м³/кг:

,

Коэффициент избытка воздуха

Для обеспечения полного сжигания топлива в топочный объем вводят воздуха больше, чем требуется расчетом химических реакций. Дополнительное количество вводимого воздуха оценивается коэффициентом избытка воздуха α_т, равному отношению количества воздуха, введенного в топочный объем, к теоретически необходимому. Для полного сгорания 1 кг ( 1 м³ ) топлива α_т зависит от вида сжигаемого топлива, его качества, условий и параметров топливоподготовки, метода сжигания, конструкции топочного устройства. В нашем случае различаем α_т ( топки), α_к ( конвективной части ), α_э ( на входе в экономайзер ), α_э ( на выходе из экономайзера ).

Для полного сгорания топлива в топочные устройства подводят большее, чем теоретически необходимо, количество воздуха. Отноше­ние действительно поступившего количества воздуха V_д к теоретиче­ски необходимому количеству V⁰ называют коэффициентом из­бытка воздуха и обозначают через :

,

Величина коэффициента избытка воздуха для современных топоч­ных устройств колеблется от 1,02 до 1,451,70.

Расчет теплообменных процессов в котлоагрегатах основаны на одновременном решении уравнений теплового баланса и теплопередачи