Расчет процесса горения топлива и установки для его сжигания

Министерство образования и науки Российской Федерации ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра металлургии цветных металлов наименование кафедры Курсовая работа по дисциплине: Металлургическая теплотехника Расчет процесса горения топлива и установки для его сжигания Выполнил Наумов Е.В.

Иркутск, 2014 г.

• Содержание
• Введение
• 1. Теоретическая часть
• 1.1 Классификация металлургических печей
• 1.1.1 Классификация печей по принципу теплогенерации
• 1.1.2 Классификация печей по технологическому назначению и по режиму работы
• 1.2 Печи для рафинирования меди
• 1.2.1 Основные характеристики и конструкция
• 1.2.2 Конструкция стационарной отражательной печи для рафинирования меди
• 1.2.3 Чертеж отражательной печи для огневого рафинирования и её техническая характеристика
• 2. Расчет горения топлива
• 2.1 Задание
• 2.2 Перевод состава топлива на рабочую массу (масс. %)
• 3. Итоговая таблица. Характеристика различных условий процесса горения топлива
• Заключение
• Список используемой литературы
• Введение
• Топливо — вещество или несколько веществ, из которых с помощью определённой реакции может быть получена тепловая энергия.
• Энергетическим топливом называются горючие вещества, которые экономически целесообразно использовать для получения в промышленных целях больших количеств тепла. Основными его видами являются органические топлива: торф, горючие сланцы, угли, природный газ, продукты переработки нефти.
• По способу получения различают природные и искусственные топлива. К природным относятся натуральные топлива: уголь, сланцы, торф, нефть, природные газы. Из твердых топлив к искусственным относятся кокс, брикеты угля, древесный уголь. Из жидких — мазут, бензин, керосин, соляровое масло, дизельное топливо. Из газовых — газы доменный, генераторный, коксовый, подземной газификации.
• Торф, бурые угли, каменные угли и антрациты образовались в процессе последовательной углефикации отмершей растительной массы.
• Основная выработка электрической и тепловой энергии производится на твердом топливе.
• Характеристики и состав твердого топлива, в том числе выход летучих, спекаемость кокса, оказывают сильное влияние на процесс горения угля. С увеличением выхода летучих и содержания в них более реакционно-способных газов воспламенение топлива становится легче, а кокс благодаря большей пористости получается более реакционно-способным.
• По этим свойствам каменных углей проводят их классификацию. Ископаемые угли подразделяются на три основных типа: бурые, каменные угли и антрацит.
• Характеристика каменного угля.
• Каменный уголь — это твёрдое горючее вещество (полезное ископаемое) растительного происхождения. Представляет собой плотную и каменистую породу черного, иногда серо-черного цвета с блестящей, полуматовой или матовой поверхностью.
• Формула каменного угля это его состав.
• Химический состав и свойства каменного угля: -углерод 75−97%; -водород 1,5−5,7%; -кислород 1,5−15%; -сера 0,5−4%; -азот до 1,5%; -летучие вещества 2−45%; -влага варьируется от 4 до 14%; -зола от 2 до 45%. -удельная теплота сгорания каменного угля (калорийность) колеблется от 7200 до 8600 ккал/кг (30−36 МДж/кг).
• Физический состав и свойства каменного угля: -плотность (удельный вес) — 1,2−1,5 г/см³; -механическая прочность — 40−300 кг/см²; -удельная теплоемкость С — 0,26−0,32 ккал/г•град; -коэффициент преломления света — 1,82−2,04.
• 1. Теоретическая часть
• 1.1 Классификация металлургических печей
• 1.1.1 Классификация печей по принципу теплогенерации
• Генерация теплоты в печи происходит путем превращения химической или электрической энергии в теплоту. В зависимости от источника тепловыделения печи делятся на топливные, автогенные и электрические.
• Топливные печи. В топливных печах источником теплоты является химическая энергия твердого, жидкого или газообразного топлива. Теплота выделяется в результате сгорания топлива. Теплоносителями являются газообразные продукты сгорания топлива — дымовые газы. Топливные металлургические печи подразделяются на два класса: пламенные и слоевые.
• Основной объем рабочего пространства заполнен пламенем и дымовыми газами, передающими теплоту материалу. К классу пламенных печей относятся сталеплавильные (мартеновские) печи, печи для плавки медных концентратов на штейн, печи для рафинирования меди, разнообразные печи прокатного и кузнечно-прессового производства: нагревательные колодцы, методические, кольцевые, роликовые печи, печи с выкатным подом, вращающиеся трубчатые печи для обжига сыпучих материалов. Известны три разновидности слоевых топливных печей: с плотным, «кипящим» и со взвешенным слоем обрабатываемого материала. В печах с «кипящим» слоем под действием движущихся снизу вверх газов размельченная шихта, в состав которой может входить и размельченное топливо, разуплотняется. Отдельные частицы шихты потоком газов поднимаются над слоем подобно кипящей жидкости. Иногда вместе с воздушным дутьем снизу в печь подают газообразное топливо. В печах со взвешенным слоем обрабатывают материалы, доведенные до пылевидного состояния. Каждая частица материала находится во взвешенном состоянии под действием потока газов, идущего снизу вверх, и движется вместе с потоком. Применяют в этих печах размолотое и газообразное топливо. Их используют в цветной металлургии для плавки сульфидов цветных металлов.
• Автогенные печи. Источником теплоты в этих печах является тепловой эффект экзотермических реакций окисления и горения ряда элементов, содержащихся в обрабатываемых материалах. В черной металлургии примером автогенных печей являются кислородные, сталеплавильные конвертеры и двухванные сталеплавильные печи. В них при продувке жидкого чугуна кислородом происходит окисление углерода и ряда других элементов с выделением теплоты. Этот процесс не требует расхода топлива.
• Электрические печи. По способу преобразования электрической энергии в теплоту можно выделить три класса печей, применяемых в металлургии: электродуговые, индукционные и печи сопротивления.
• В дуговых печах используется принцип пропускания электрического тока через газовый промежуток между двумя электродами. В газовом промежутке возникает электрическая дуга, представляющая собой яркосветящуюся смесь электронов, положительных ионов, атомов и молекул. Дуга является зоной, в которой энергия электричества преобразуется в теплоту, при этом температура дуги составляет от 3000 до 20 000 К.
• В индукционных печах используется свойство переменного электрического тока создавать вокруг проводника переменное магнитное поле. Если поместить в такое поле нагреваемое тело, являющееся проводником, то в нем будут индуктироваться вихревые токи. В печах сопротивления можно использовать постоянный и переменный ток. В металлургии электрические печи применяют для выплавки стали, производства ферросплавов, для нагрева металла перед обработкой давлением и при термической и термохимической обработке металлоизделий.
• 1.1.2 Классификация печей по технологическому назначению и по режиму работы
• По технологическому назначению металлургические печи разделяют на плавильные и нагревательные.
• Плавильные печи служат для получения и переплавки металлов. В этих печах материалы, как правило, изменяют своё агрегатное состояние. Плавильные печи могут быть чугуноплавильными, сталеплавильными, медеплавильными и т. д. Нагревательные печи служат для нагрева материалов без изменения их агрегатного состояния. Нагревательные печи применяют в металлургии для обжига огнеупорных изделий, известняка, магнезита, для сушки литейных форм, руды, песка, для придания металлу пластических свойств перед обработкой давлением, для термической обработки металла с целью изменения его структуры и механических свойств.
• По режиму работы печи можно разделить на два класса: непрерывного и периодического (циклического) действия. К печам непрерывного действия относятся рудовосстановительные дуговые печи, шахтные слоевые печи, печи «кипящего» и взвешенного слоя, туннельные печи для обжига огнеупорных изделий, трубчатые вращающиеся печи, такие печи прокатного производства, как методические печи с шагающими подом или балками, кольцевые и роликовые печи.
• К печам периодического действия относятся сталеплавильные дуговые и мартеновские печи, конвертеры, нагревательные колодцы, садочные камерные печи с выкатным и с неподвижным подом, применяемые в кузнечно-прессовом производстве и в термических цехах и отделениях. Эти печи работают циклами.
• 1.2 Печи для рафинирования меди
• 1.2.1 Основные характеристики и конструкция

К пламенным плавильным печам для рафинирования меди относятся в основном стационарные анодные и вайербарсовые печи, которые различаются в зависимости от емкости, состава перерабатываемой шихты и применяемого топлива. Техническая характеристика этих агрегатов приведена на рис. 1.

Рис. 1 техническая характеристика анодных и вайербарсовых печей В анодных печах можно перерабатывать как первичную так и вторичную черновую медь. Первая получается из руд и концентратов, вторая при переплавке вторичных металлов. В первичной черновой меди количество примесей, к которым относятся мышьяк, сурьма, свинец, олово, сера, железо и т. п., составляет от десятых долей до одного процента; во вторичной 2—4%.

Загружаемый материал может подаваться в печь как в твердом, так и в жидком состоянии. Соотношение между твердой и жидкой фазами зависит от условий конкретного производства. Когда загрузка целиком состоит из расплавленной черновой меди для анодной плавки, используют печи типа конвертера, которые не могут быть отнесены к плавильным агрегатам. В вайербарсовых печах переплавляется катодная медь повышенной чистоты (99,90 — 99,99% Сu). Однако в ней содержатся растворенные газы: оксид углерода, водород, сернистый ангидрид в количестве — 80 см³/кг металла, которые удаляются в процессе плавки.

Технологический процесс, осуществляемый в рафинировочных печах, протекает в четыре стадии, которые включают в себя: загрузку и плавление металла, окисление содержащихся в нем нежелательных примесей кислородом воздуха, восстановление переокисленной меди и разливку металла в изложницы. К недостаткам анодных и вайербарсовых печей можно отнести: повышенный удельный расход топлива; низкий коэффициент использования вспомогательного оборудования (механизмы для загрузки металла и разливочные машины), обусловленный периодичностью процесса; применение ручного труда (съемка шлака, загрузка шихты и т. п.). Основным направлением в совершенствовании конструкций анодных печей следует считать создание агрегатов подового типа с непрерывным режимом работы. Для переплавки катодов в последнее время все чаще применяют шахтные печи, а также индукционные, дуговые и вакуумные электропечи, в которых получается металл, обладающий высокими механическими свойствами и имеющий электропроводность на 4—5% выше обычной вайербарсовой меди.

1.2.2 Конструкция стационарной отражательной печи для рафинирования меди Общий вид печи представлен на рис. 2. Ее возводят на мощном фундаменте, выполненном из бетона в виде монолитной плиты с наклонной поверхностью корытообразной формы, на которой установлены опорные столбики из шамотного кирпича, сечением 700×700 мм и высотой от 0,5 до 1,0 м.

Рис. 2. Общий вид анодной печи

Опорные столбики и уклон фундамента предназначены для того, чтобы обеспечить беспрепятственный сток металла в аварийной ситуации при его прорыве через подину, а также для создания условий эффективного охлаждения элементов металлического каркаса печи (поперечных тяг) за счет естественной циркуляции воздуха. На опорные столбики укладывают чугунную плиту толщиной ~ 25 — 50 мм, которая служит основанием подины.

Под печи выполняют в виде трехслойной обратной арки, имеющей уклон в сторону летки для выпуска металла. Между чугунной плитой и подом располагается прослойка из жаропрочного бетона. Нижний слой арки выкладывают из шамотного кирпича. Материал последующих слоев зависит от состава ванны. Для кислых ванн используют динасовые огнеупоры, для основных — хромомагнезитовые, магнезитохромитовые или периклазошпинелидные.

Стены печи возводят преимущественно из хромомагнезитового и магнезитохромитового огнеупорного кирпича. Для теплоизоляции стен используют шамот-легковес. Свод большегрузных печей имеет распорно-подвесное или подвесное исполнение, обычно он изготовляется из магнезитохромитового огнеупорного кирпича и имеет толщину 380 мм. В хвостовой части печи к своду примыкает вертикальный боров, который служит для отвода продуктов сгорания топлива.

Рафинировочные печи в основном отапливают природным газом, реже используют газо-мазутное отопление. Устройства для сжигания газа устанавливают в специальных отверстиях, расположенных в передней торцевой стенке печи, к которой со стороны печи примыкает камера для предварительного сжигания топлива. В отдельных случаях для отопления рафинировочных печей используют комбинированные газо-мазутные горелки. На большинстве заводов применяют горелки типа «труба в трубе».

Шихтовые материалы и жидкая черновая медь подаются в печь через специальные загрузочные окна в боковой стенке печи, размеры которых зависят от габаритов загружаемых слитков и способа загрузки. Обычно ширина рабочих окон составляет. 1,5 м, высота 1,0 м. Шлаковое окно расположено в задней торцевой стенке печи. Отверстие для выпуска металла имеет форму щели, высота которой соответствует уровню ванны. Оно расположено в боковой стенке печи и заделано специальной набивочной массой. Снаружи щель закладывают съемными чугунными плитами. При выпуске металла плиты и набивную массу из выпускной щели удаляют постепенно по мере понижения уровня ванны. Внутренние размеры щели зависят от емкости и назначения печи. Отношение длины ванны к ее ширине составляет величину порядка 3,5:2.

Для утилизации тепла отходящих газов рафинировочных печей используют в основном радиационно-конвективные рекуператоры, в которых осуществляется подогрев дутьевого воздуха до 500 — 550 °C независимо от периода плавки. Применение рекуператоров позволяет на одной печи получить экономию топлива за счет нагрева дутья до 4 — 5 млн. м³ в год.

1.2.3 Чертеж отражательной печи для огневого рафинирования и её техническая характеристика Рисунок 3

Таблица 1. Техническая характеристика

2. Расчет горения топлива

2.1 Задание Рассчитать процесс горения топлива, заданного состава на воздухе. Состав воздуха: 21 об. % О₂ и 79 об. % N₂. Коэффициент избытка воздуха б = 1. Состав топлива: С^г = 90,0%; Н^г = 4,2%; N^г = 1,5%; О^г = 2,1%; S^г = 2,2%; А^с = 12,0%; W^р = 3,0%.

Рассчитать процесс сжигания топлива заданного состава на воздухе. Состав воздуха: 30 об. % О₂ и 70 об. % N₂. Коэффициент избытка воздуха б = 1.

Рассчитать количество кислорода воздуха, продукт полного сгорания топлива. Определить теплотворную способность топлива, калориметрическую и действительную температуру процессов сгорания.

Рассчитать процесс горения топлива на воздухе, обогащённом кислородом. Состав воздуха: 100 об. % О₂. Коэффициент избытка воздуха б = 1.

Рассчитать процесс сгорания топлива в обогащённом кислородом воздухе. Состав воздуха: 21 об. % О₂ и 79 об. % N₂. Коэффициент избытка воздуха б = 1,3.

Рассчитать количество кислорода воздуха, продукт полного сгорания топлива, определить калориметрическую и действительную температуру полного сгорания.

Рассчитать процесс горения топлива в атмосфере чистого кислорода.

Состав воздуха: 30 об. % О₂ и 79 об. % N₂. Коэффициент избытка воздуха б = 1.3.

Рассчитать процесс горения топлива заданного состава в атмосфере чистого кислорода. Состав воздуха: 100 об. % О₂. Коэффициент избытка воздуха б = 1,3.

Рассчитать количество кислорода воздуха, продукт полного сгорания топлива, определить калориметрическую и действительную температуру полного сгорания.

Сопоставить результаты расчета.

2.2 Перевод состава топлива на рабочую массу (масс. %)

Проверка:

Мольные объёмы O₂ на 100 кг топлива заданного состава.

Расход кислорода на горение топлива заданного состава Так как в топливе уже имеется 0,056 мольных объёмов O₂ > из воздуха нужно добавить 7,3575 — 0,056 =7,3015 мольных объёмов.

Определение теплоты сгорания топлива

1. Расчет процесса горения топлива при составе воздуха: O₂ — 21 об. %; N₂ — 79 об. %; б = 1.

N₂ из воздуха:

мольных объемов.

Общее количество воздуха поступившее в топку при сжигании 100 кг топлива заданного состава:

мольных объемов.

Количество воздуха необходимое на сгорание 1 кг (удельный расход):

Т — теоретическая (когда все идет по стехиометрическим коэффициентам);

д — действительный удельный расход.

Определение состава и количества продуктов горения при теоретическом расходе топлива (табл. 1)

Состав и количество продуктов горения: O₂ — 21 об. %; N₂ — 79 об. %; коэффициент избытка воздуха б = 1

Таблица 2

V_Г — объем газа = V_пр — продуктов сгорания.

V_Г = м³/кг.

При сгорании 1 кг топлива заданного состава образуется 8,050 м³ газа.

1 м³ газов имеет вес 1,355 кг.

Таблица 3. Балансовая таблица сжигания топлива O₂ — 21 об. %; N₂ — 79 об. %; б = 1

Определение калориметрической температуры горения топлива в необогащенном воздухе

i₀ — начальная энтальпия.

m — масса сгоревшего топлива.

V_пр. сг. — объем продуктов сгорания, м³. V_пр. сг. = 8,050 м³/кг.

= 28 866,74 кДж/кг.

CO₂ 0,2581 1041,48 = 268,806 ккал/м³;

H₂O 0,0324 819,18 =26,541 ккал/м³;

SO₂ 0,0035 1000,80 = 3,503 ккал/м³;

N₂ 0,7060 632,16 =446,305 ккал/м³;

t₂ = 2100

CO₂ 0,2581 1238,79 = 319,732 ккал/м³;

H₂O 0,0324 984,68 = 31,903 ккал/м³;

SO₂ 0,0035 1265,00 =4,427 ккал/м³;

N₂ 0,7060 748,02 =528,102 ккал/м³;

Рисунок 4

2. Расчет процесса горения топлива при составе воздуха: O2 — 30 об. %; N2 — 70 об. %; б = 1.

N₂ из воздуха:

мольных объемов.

Общее количество воздуха поступившее в топку при сжигании 100 кг топлива заданного состава:

мольных объемов.

Количество воздуха необходимое на сгорание 1 кг (удельный расход):

Определение состава и количества продуктов горения при теоретическом расходе топлива (табл. 3)

Состав и количество продуктов горения: O₂ — 30 об. %; N₂ — 70 об. %; коэффициент избытка воздуха б = 1

Таблица 4

V_Г = V_пр. сг.

V_Г = м³/кг.

При сгорании 1 кг топлива заданного состава образуется 5,71 м³ газа.

1 м³ газов имеет вес 1,399 кг.

Таблица 5. Балансовая таблица сжигания топлива O₂ — 30 об. %; N₂ — 70 об. %; б = 1

Определение калориметрической температуры горения топлива в обогащенном воздухе

i₀ — начальная энтальпия.

m — масса сгоревшего топлива.

V_пр. сг. — объем продуктов сгорания, м³. V_пр. сг. = 5,71 м³/кг.

= 28 866,74 кДж/кг.

t₁ = 1800

CO₂ 0,3525 1041,48 = 367,122 ккал/м³;

H₂O 0,0442 819,18 = 36,208 ккал/м³;

SO₂ 0,0047 1000,80 = 4,704 ккал/м³;

N₂ 0,5986 632,16 = 378,411 ккал/м³;

t₂ = 2100

CO₂ 0,3525 1238,79 = 436,673 ккал/м³;

H₂O 0,0442 984,68 = 43,523 ккал/м³;

SO₂ 0,0047 1265,00 = 5,946 ккал/м³;

N₂ 0,5986 748,02 = 447,765 ккал/м³;

Рисунок 5

3. Расчет процесса сгорания топлива в атмосфере чистого O₂: O₂ — 100 об. %; б = 1.

N₂ из воздуха:

Общее количество воздуха поступившее в топку при сжигании 100 кг топлива заданного состава:

мольных объемов.

Количество воздуха необходимое на сгорание 1 кг (удельный расход):

Определение состава и количества продуктов горения при теоретическом расходе топлива.

Состав и количество продуктов горения: O₂ — 100 об. %; б = 1

Таблица 6

V_Г = м³/кг.

При сгорании 1 кг топлива заданного состава образуется 1,897 м³ газа.

1 м³ газов имеет вес 1,697 кг.

Таблица 7. Балансовая таблица сжигания топлива O₂ — 100 об. %; б = 1

Определение калориметрической температуры горения топлива

i₀ — начальная энтальпия.

m — масса сгоревшего топлива.

V_пр. сг. — объем продуктов сгорания, м³. V_пр. сг. = 1,897 м³/кг.

= 28 866,74 кДж/кг.

t₁ = 1800

CO₂ 0,8746 1041,48 = 910,878 ккал/м³;

H₂O 0,1097 819,18 = 89,864 ккал/м³;

SO₂ 0,0117 1000,80 = 11,709 ккал/м³;

N₂ 0,0040 632,16 = 2,529 ккал/м³;

t₂ = 2100

CO₂ 0,8746 1238,79 = 1083,446 ккал/м³;

H₂O 0,1097 984,68 = 108,019 ккал/м³;

SO₂ 0,0117 1265,00 = 14,801 ккал/м³;

N₂ 0,0040 748,02 = 2,992 ккал/м³;

Рисунок 6

4. Расчет процесса горения топлива при составе воздуха: O₂ — 21 об. %; N₂ — 79 об. %; б = 1,3.

N₂ из воздуха:

мольных объемов.

Общее количество воздуха поступившее в топку при сжигании 100 кг топлива заданного состава:

мольных объемов.

Количество воздуха необходимое на сгорание 1 кг (удельный расход):

д — действительный удельный расход.

Определение состава и количества продуктов горения при действительном расходе топлива (табл. 9)

Состав и количество продуктов горения: O₂ — 21 об. %; N₂ — 79 об. %; коэффициент избытка воздуха б = 1,3

Таблица 8

V_Г = м³/кг.

При сгорании 1 кг топлива заданного состава образуется 7,35 м³ газа.

1 м³ газов имеет вес 1,377 кг.

Таблица 9. Балансовая таблица сжигания топлива O₂ — 21 об. %; N₂ — 79 об. %; б = 1,3

Определение калориметрической температуры горения топлива в необогащенном воздухе

i₀ — начальная энтальпия.

m — масса сгоревшего топлива.

V_пр. сг. — объем продуктов сгорания, м³. V_пр. сг. = 7,35 м³/кг.

= 28 866,74 кДж/кг.

t₁ = 1800

CO₂ 0,2782 1041,48 = 289,740 ккал/м³;

H₂O 0,0349 819,18 = 28,589 ккал/м³;

SO₂ 0,0037 1000,80 = 3,703 ккал/м³;

N₂ 0,6139 632,16 = 388,083 ккал/м³;

O₂ 0,0693 668,88 = 46,353 ккал/м³;

t₂ = 2100

CO₂ 0,2782 1238,79 = 344,631ккал/м³;

H₂O 0,0349 984,68 = 34,365ккал/м³;

SO₂ 0,0037 1265,00 = 4,681ккал/м³;

N₂ 0,6139 748,02 = 459,209ккал/м³;

O₂ 0,0693 791,7 = 50,590ккал/м³;

Рисунок 7

5. Расчет процесса горения топлива при составе воздуха: O₂ — 30 об. %; N₂ — 70 об. %; б = 1,3.

N₂ из воздуха:

мольных объемов.

Общее количество воздуха поступившее в топку при сжигании 100 кг топлива заданного состава:

мольных объемов.

Количество воздуха необходимое на сгорание 1 кг (удельный расход):

Определение состава и количества продуктов горения при действительном расходе топлива (табл. 9)

Состав и количество продуктов горения: O₂ — 30 об. %; N₂ — 70 об. %; коэффициент избытка воздуха б = 1,3

Таблица 10

V_Г = м³/кг.

При сгорании 1 кг топлива заданного состава образуется 7,348 м³ газа.

1 м³ газов имеет вес 1,336 кг.

Таблица 11. Балансовая таблица сжигания топлива O₂ — 30 об. %; N₂ — 70 об. %; б = 1,5

Определение калориметрической температуры горения топлива в обогащенном воздухе

V_пр. сг. = 7,384 м³/кг.

= 28 866,74 кДж/кг.

t₁ = 1800

CO₂ 0,2783 1041,48 = 289,844ккал/м³;

H₂O 0,0349 819,18 = 28,589ккал/м³;

SO₂ 0,0037 1000,80 = 3,703ккал/м³;

N₂ 0,6139 632,16 = 388,083ккал/м³;

O₂ 0,0692 668,88 = 46,286ккал/м³;

t₂ = 2100

CO₂ 0,2783 1238,79 = 292,231 ккал/м³;

H₂O 0,0349 984,68 = 58,884 ккал/м³;

SO₂ 0,0037 1265,00 = 1,139 ккал/м³;

N₂ 0,6139 748,02 = 452,402 ккал/м³;

O₂ 0,0692 791,7 = 78,062 ккал/м³;

Рисунок 8

6. Расчет процесса сгорания топлива в атмосфере чистого O2: O2 — 100 об. %; б = 1,3.

N2 из воздуха:

Общее количество воздуха поступившее в топку при сжигании 100 кг топлива заданного состава:

мольных объемов.

Количество воздуха необходимое на сгорание 1 кг (удельный расход):

Определение состава и количества продуктов горения при действительном расходе топлива (табл. 11)

Состав и количество продуктов горения: O₂ — 100 об. %; б = 1,5

Таблица 12

V_Г = м³/кг.

При сгорании 1 кг топлива заданного состава образуется 2,387 м³ газа.

1 м³ газов имеет вес 1,643 кг.

Таблица 13. Балансовая таблица сжигания топлива O₂ — 100 об. %; б = 1

Определение калориметрической температуры горения топлива в обогащенном воздухе

V_пр. сг. = 2,387 м³/кг.

= 28 866,74 кДж/кг.

t₁ = 1800

CO₂ 0,7183 1041,48 = 748,095 ккал/м³;

H₂O 0,0901 819,18 = 73,808ккал/м³;

SO₂ 0,0096 1000,80 = 9,608ккал/м³;

N₂ 0,0033 632,16 = 2,086ккал/м³;

O₂ 0,1787 668,88 = 119,529ккал/м³;

t₂ = 2100

CO₂ 0,7183 1238,79 = 889,823 ккал/м³;

H₂O 0,0901 984,68 = 88,720 ккал/м³;

SO₂ 0,0096 1265,00 = 12,144 ккал/м³;

N₂ 0,0033 748,02 = 2,468 ккал/м³;

O₂ 0,1787 791,70 = 141,427 ккал/м³;

Рисунок 9

3. Итоговая таблица. Характеристика различных условий процесса горения топлива

Все полученные результаты сгорания топлива при различных условиях приведены в таблице 14

Таблица 14. Характеристика различных условий процесса горения топлива

Заключение

Целью данного расчета являлось определение расхода воздуха, количества и состава продуктов горения, а также определение калориметрической и действительной температуры горения при разных составах воздуха и значений коэффициента избытка воздуха (б).

Результаты расчета показывают, что обогащение воздуха, расходуемого на горение топлива, кислородом уменьшает расход воздуха, количество продуктов сгорания, а следовательно, увеличивает калориметрическую температуру горения. По расчетам мы видим, что увеличение величины коэффициента избытка воздуха приводит к увеличению количества образующихся продуктов сгорания, что снижает начальную энтальпию и калориметрическую температуру горения.

Исходя из выше сказанного, наиболее предпочтительным вариантом для нас является состав воздуха: O₂ — 30 об. %; N₂ — 70 об. %; коэффициент избытка воздуха б = 1,3. Существует вероятность того, что из-за низкого коэффициента б в процессе будет недостаточно кислорода, поэтому желательно установить б = 1,3.

печь теплогенерация медь топливо

Список используемой литературы

1. Кузьмина М. Ю. Теплотехника: программа и методические указания к выполнению курсового проекта. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2005. 76с.

2. Гущин. С.Н., Телегин А. С., Лобанов В. И., Корюков В. Н. Теплотехника и теплоэнергетика металлургического производства: Учеб. Для вузов. Москва: Изд-во «Металлургия», 1993. 366 с.

3. Кривандин В. А., Арутюнов В. А., Мастрюков Б. С. и др. Металлургическая теплотехника. В 2-х томах. Т. 1. Теоретические основы: Учеб. Для вузов. Москва: Изд-во «Металлургия», 1986. 426 с.

4. Кривандин В. А., Неведомская И. Н., Кобахидзе В. В. и др. Металлургическая теплотехника. В 2-х томах. Т. 2. Конструкция и работа печей: Учеб. Для вузов. Москва: Изд-во «Металлургия», 1986. 592 с.

5. Кривандин В. А., Миткалинный В. И., Морозов В. А. и др. Металлургическая теплотехника. Атлас: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М. Москва: Изд-во «Металлургия», 1987.

6. Диомидовский Д. А. Металлургические печи цветной металлургии. Москва: Изд-во «Металлургия», 1970. 704 с.