teplotekhnika (852911), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Объем продуктов приполном сгорании топлива І/г будет меньше, чем при неполном сгорании,на величину объема кислорода, который затрачивается на дожиганиеСО. Эта разница ничтожно мала в сравнении с величиной Уг, поэтомуобъем продуктов сгорания определяют в предположении, что горениеполное.
При этом с достаточной для практических расчетов точностьюможно пренебречь таюке азотом топлива, так как в жидких топливах егосодержится очень мало.Таким образом, объем Уг продуктов полного сгорания І кг топливаможно найти и как сумму объемов следуюших газов:І/г = УСО2 +1/502+І/Н2О+І/М2+1/02.(14.26)Полный объем продуктов сгорания может быть условно разделен наобъем сухих газов и объем водяных паров:ц= ус., + 14,20.(14.27›І/г= І/с02+ І,$о2+ [391 2(14.28)Теоретически при а = І (отсутствует избыточный воздух, а следовательно, и избыточный кислород) объем сухих газов равен полному объеМУгде 141,2 - теоретический объем азота при а = І.На основании соотношений, полученных из расчетных реакций горения (см.
табл. 14.4), определим объемы СО2 и 802:уС°2-187Ср-у`юо' 502-0753`1оо'(1429)'При химическом анализе продуктов сгорания процентное содержание углекислого газа СО2 и сернистого газа ЅО2 определяем в совокупности, поэтому их суммарное содержание обозначают через КО2. ОбъемЭТИХ ГЗЗОВ ПрИНЯТО ОПРЄДЄЛЯТЬ ТЗКЖЄ ВМЄСТС, 116.=14,02 І/СО2 + 1/502.(14.30)После подстановки в (14.30) выражений (14.29) получим расчетнуюформулу313Ущ = 0,0187кр,(14.31)где КР - приведенный углерод топлива; Кр = СР + 0,37ЅЅР. Объем водяных паровун209Нр“іро о=1,24-і-0-ї+1,24-1Ы+1,24Сф+ 1,24даув рв.(14.32)где 1,24 - удельный объем водяных паров, м3/кг; СЗФ - удельный расходраспыливающего пара, кг/кг топлива; с! - влагосодержание атмосферного воздуха, кг/кг сухого воздуха; в расчетах применяется с! = 1,01 кг/кг.Первое слагаемое в (14.32) представляет собой количество влаги, образующейся от сгорания водорода, второе - количество влаги, содержаще'йся в топливе, третье - количество влаги, вносимой паром, используемым для распыливания топлива в котлах, четвертое - количество влагиатмосферного воздуха.После преобразований (14.32) примет вид:УН2О = 0,112НР + 0,0124\НР + 1,246ф + І,6Іс1аІ/°.(14.33)При а = І теоретический объем водяных паровИН2О=0,ІІ2НР+0,ОІ24\/УР+ І,246ф+1,6ІсІІ/°.(14.34)Объем, м3/кг, азота и избыточного кислорода можно легко определить на основании расчета необходимого количества воздуха и приведенного ранее его процентного состава:ум = 0,79аи>,1/02 =о,21(<×-1›и>.(14.35)(14.36)Если потребуется учесть азот топлива, то в (14.35) следует ввести поправку в виде второго слагаемого 0,008МР.Теоретический объем (а = І) продуктов сгорания, м3/кг, на основании (14.26) будет равен:И;= ущ + 19,2 + 14120.(14.37)При а > І объемы продуктов сгорания будут больше за счет избыткавоздуха.
В этом случае объем водяных паров, мЗ/кг)полный объем продуктов сгоранияУг= УКО2+УІ<212+ УН2О+(а-І)І/°.(14.39)Соответствующие объемы, м3/м3, для газообразных топлив при (х = Іподсчитывают следующим образом:314теоретический объем азотаУ~2 = 0,791/О + 0,011\12,(14.40)где Н2 - содержание азота в топливе, %.Обьем сухих трехатомных газов, рассчитанный по уравнениям горения,14,02 = 0,0цсо2 + со + н25 + 2 т<стнп›1;(14.41)теоретический объем водяных паров, рассчитанный по уравнениям горения,_ун20ї-0,01[н2 +Н2Ѕ+Х 2(СІІІНП)+О'І24СІГ.Т]+],61уО,(14.42)где дп - влагосодержание газового топлива, г/м3.При а > 1 объемы водяных паров и полный объем продуктов сгорания газового топлива вычисляются по (14.38) и (14.39). Масса продуктовсгорания твердых и жидких топлив, кг/кг,мгАР=1-І-ОБ+1,30601\/°,(14,43)где Ар - зольность рабочей массы топлива, %.Масса продуктов сгорания газообразных топлив, кг/м3,(1г.т +Мг = ріт И1»306°1\/°,(14.44)где рсжт - плотность сухого газа, кг/м3; сіт - влагосодержание газообразного топлива, кг/кг сухого газа при нормальных условиях.Для контроля процесса горения топлив и определения степени полноты его сгорания и избытка воздуха осуществляется анализ продуктовсгорания топлива с помощью приборов - газоанализаторов.Объем газов можно выразить как сумму объемов их сухой части и водяных паров:уг= уп + 14,20,(14.45)ҐДЄ ДЛЯ СЛУЧЗЯ ПОЛНОГО СГОраНИЯ ТОПЛИВЗ1/с_г= 14,02 + ущ + 1/02.(14.46)КО2 + М2 + О2 = 100%,(14.47)В процентном выражении уравнение (14.46) имеет вид:где КО2 = (УКО2/ Ус.г)100%; Н2 = (УМ2/ Ус.г)100% и т.п.315СООТВЄТСТВЄННО, При НЄПОЛНОМ СГОраНИИко2+ы2+о2+со= 100%,(14.48)Основным элементом неполного сгорания является окись углеродаСО.
Простейшие газоанализаторы дают возможность определить проЦентное содержание трехатомных газов 1102 и кислорода 02. С помощьюэтих данных и элементарного состава топлива можно рассчитать процентное содержаниеСО=21-во2<1-в›_о20,605 +в,“449)где В - характеристический коэффициент топлива;В=2.37НР + 0,1260рср +0,з75$};°(14.50)Из (14.49) можно найти максимальное содержание КО2 при теоретическом количестве воздуха (О2 = 0) и отсутствии СО:(К02)та×2І(14.51)=']+_В.Величины В и (КО2)тах являются постоянными для каждого вида топлива. Коэффициент избытка воздухаа:2І02 'О'ЅСО21-79 ІОО-(КО2-02 -СО)(14.52)или приближенно(К02)таха=_-.КО2(14.53)Для выполнения тепловых расчетов топливоиспол ьзующего оборудования необходимо знать энтальпию продуктов сгорания, отнесенную к Ікг твердого или жидкого топлива, кДж/кг, или к І м3 газообразного топ-лива, кДж/мЗ, в виде суммы энтальпий газов 12 при а = І и энтальпии избыточного воздуха 1% так, что1г= І2+(а-1)І<;.316(14.54)Рис.
14.3. Диаграмма Іг - ггПЭнтальпия газов при от = І и температуре газов Іг1,Г = (Ущ арщ + Ищї'рщ + ун2О'Є/рн2оуг.(14.55)а энтальпия теоретически необходимого количества воздуха (а = 1) притемпературе іР= Уос'ІрВГ(14.56)Объемы І/°, УКУ° иоопределяются по уравнениям, получен2, ~2 І/Н2ным ранее. Средние изобарные объемные теплоемкос_ти или энтальпииІ м3 углекислоты с'рсазота с'водяных паров си влажногорсо2,ры?рн2овоздуха с'рвберутся из справочных таблиц при температуре гг.При знрачениях от > І в составе продуктов сгорания будет присутствовать избыточный кислород [см. (І4.26)].В ходе выполнения теплового расчета котлов часто используется диаграмма ІІГ - гг (рис. 14.3), расчеты для построения которой удобно выполнять втабличной форме.
Диаграмма позволяет в значительной сгепени упростить оп-ределение энтальпии газов по их температуре и выполнение обратной операции - определение температуры газов по известному значению энтальпии.Из (14.55) очевидно, что при увеличении объема продуктов сгорания(при одинаковом значении их температуры) наблюдается рост энтальпии.В первую очередь это происходит в результате увеличения объема азота иизбыточного кислорода, не участвующего в процессе горения топлива.Поскольку объем данных компонентов главным образом зависит откоэффициента избытка воздуха, очевидно, что на рис.
14.3 о:І > 0:2 > 013,так как с увеличением значения а, вследствие роста объема продуктовсгорания, растет их энтальпия.Использование диаграммы Іг - гг удобно при выполнении немашинного расчета теплоэнергетического оборудования. В случае использования ЭВМ рацИональнее применять функциональные зависимости4=дтид=лду317ГЛАВА 15ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА15.1. Энергопотребление на объектах водного транспортаБереговые промышленные предприятия и порты потребляют значительную часть топлива от всего топливопотребления отрасли.Теплоэнергетическое хозяйство промышленных предприятий водного транспорта включает производство или получение извне различныхвидов энергии, ее распределение между объектами и потребление.
К основным видам энергии, используемой на судоремонтных и судостроительных предприятиях, помимо электрической, относятся пар, горячаявода и сжатый воздух. Пар и горячая вода расходуются на отопление,вентиляцию и горячее водоснабжение. Паровая энергия используется влитейных цехах, на сушку леса, нагрев воды в ваннах и т.д. На приведение в действие пневматического инструмента, испытание механизмов,работу пневматических подъемных устройств, краскораспылителей рас-ходуется сжатый воздух. Пар и горячая вода вырабатываются в производственно-отопительных котельных установках, сжатый воздух - в компрессорных установках. Для обеспечения проведения сварочных работна судостроительных и судоремонтных заводах используются установкипо производству кислорода и углекислоты.В перегрузочной технике (автопогрузчики, краны и т.д.) в качествепервичных двигателей наряду с электрическими широко используютсятепловые двигатели, в частности двигатели внутреннего сгорания, преобразующие тепловую энергию в механическую.Основными потребителями топлива на береговых предприятиях отрасли являются заводские и отопительные котельные.
На предприятиях водного транспорта эксплуатируется более 2000 котлов различных марок.В заводских котельных установлены в основном паровые котлы. Давление в котлах обычно не превышает 1,3 МПа. Во многих заводских ко-тельных одновременно с паровыми размещают водогрейные котлы различных типов. Одним из показателей, характеризующих режим работы итехническое состояние заводских котельных, является коэффициент использования номинальной мощности котельной К", равный отношениюгодовои теплопроизводительности котельной к ее номинальной установленной тепловой мощности за тот же период. Этот коэффициент характеризует напряженность работы котельной, ее резервы и предопределяет стоимость отпускаемой котельной теплоэнергии.Существенная неравномерность графиков загрузки котельной в течение года и суток предопределяет низкие значения этого коэффициента,318который для заводских котельных колеблется от 0,2 до 0,5. Чем нижезначение Кн, тем выше стоимость отпускаемой тепловой энергии.
Повысить указанный коэффициент можно увеличением времени работы котлов и повышением их удельного паро- или теплосъема с поверхности нагрева.Во многих случаях тепловое снабжение ремонтно-эксплуатационныхбаз (РЭБ) флота, портов и жилого фонда осуществляется от мелких отопительных котельных с суточным расходом топлива менее 2 т. Наличиемелких теплоисточников ведет к увеличению расходов энергии на получение теплоты, увеличению капитальных вложений на их строительствои эксплуатацию. Большинство этих котельных оборудованы чугуннымикотлами, работающими на твердом топливе и имеющими относительнонизкий КПД, вследствие чего удельные расходы топлива в них достигают 55 кг/ГДж.
Эксплуатация мелких котельных нежелательна и по другим причинам, к которым следует отнести: плохо налаженную системувозврата и использования конденсата, полное или частичное отсутствиемеханизации и автоматизации, отвлечение большого числа рабочих дляработы в котельных, неудовлетворительный учет отпускаемой теплотыпотребителям.Большой экономический эффект может быть получен при подключении тепловых потребителей к крупным источникам теплоснабжения,например ТЭЦ. Однако для предприятий водного транспорта, особенноречного флота, во многих случаях это трудно выполнить по следующимпричинам:во-первых, многие промышленные предприятия и их жилищныйфонд расположены вне зоны больших городов, и они сами являютсякрупными предприятиями в районе их расположения;во-вторых, часто мощности теплоснабжения крупных городов, гдерасположены эти предприятия, оказываются недостаточными, чтобы кним можно было подключиться.Однако, несмотря на эти сложности, намечаются ликвидация рядамелких малоэффективных котельных на предприятиях водного транспорта и подключение тепловых потребителей к крупным источникам теплоснабжения.В котельных предприятий водного транспорта сжигается большое количество твердого топлива, что снижает КПД таких котельных и повышает удельные расходы топлива.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
