Расчет горения природного газа

Природный газ Верхне-Омринского месторождения. Содержание влаги в газе W^р = 1,0 об.%.

Содержание компонентов сухого топлива, % по объему

Коэффициент избытка воздуха при сжигании газа в горелке частичного смешивания a = 1,15. Влагосодержание атмосферного воздуха d = 10 г/кг сухого воздуха (в этом и других примерах).

Определяем состав рабочего топлива. Пользуясь формулой (3), находим содержание элементов в рабочем топливе:

СН₄^вл = % = = 85,0·0,9926 = 84,37%;

С₂Н₆^вл = 3,90·0,9926 = 3,87%;

С₃Н₈^вл = 1,40·0,9926 = 1,39%;

С₄Н₁₀^вл = 0,41·0,9926 = 0,41%;

С₅Н₁₂^вл = 0,23·0,9926 = 0,23%;

СО₂^вл = 0,10·0,9926 = 0,099% » 0,10%;

N₂^вл = 8,70·0,9926 = 8,64%;

Н₂О^вл = 1,00%.

Результаты пересчета состава сводим в таблицу.

Состав влажного рабочего топлива, объемные %

Рассчитываем теплоту сгорания природного газа по формуле (8):

= 358,2·84,38 + 637,5·3,87 + 912,5·1,39 + 1186,5·0,41 + 1460,8·0,23 =

= 34773 кДж /нм³.

Тепловой эквивалент согласно формуле (9) составляет:

Э_т = = 1,187.

Теоретически необходимое количество сухого воздуха находим по формуле (11):

L₀ = 0,0476·(2·84,37 + 3,5·3,87 + 5·1,39 + 6,5·0,41 + 8·0,23) = 9,22 нм³/нм³.

Определяем действительное количество атмосферного воздуха при a = 1,15 по формуле (12):

L_д = 1,15 · 9,22= 10,60 нм³/ нм³.

Рассчитываем действительное количество атмосферного воздуха по формуле (13):

L_д¢ = (1 + 0,016 d) L_д = 1,016·10,60 = 10,77 нм³/ нм³.

Количество продуктов горения газа при a = 1,15 по формулам (14) ‑ – (17):

V_СО2= 0,01 (0,10 + 84,37 + 2·3,87 + 3·1,39 + 4·0,41 + 5·0,23) =

= 0,991 нм³/нм³;

V_Н2О = 0,01 (2·84,37 + 3·3,87 + 4·1,39 + 5·0,41 + 6·0,23 + 0,99 +

+ 0,16·10·10,60) = 2,073 нм³/нм³;

V_N2= 0,79·10,60 + 0,01·8,64 = 8,463 нм³/нм³;

V_О2= 0,21 (1,15 – 1) 9,22 = 0,290 нм³/нм³.

Находим общий объем продуктов горения при a = 1,15 по формуле (22):

V_a = 0,991 + 2,073 + 8,464 + 0,290 = 11,818 » 11,82 нм³/ нм³.

Процентный состав продуктов горения:

j _CO2= ·100% = 8,39%; j _Н2O = ·100% = 17,54%;

j _N2= ·100% = 71,61%; j _О2= ·100% = 2,46%.

Всего 100,00 %.

Составляем материальный баланс процесса горения на 100 нм³ природного газа при a = 1,15.

Материальный баланс процесса горения природного газа

Невязка баланса составляет: = 0,061%.

Определяем теоретическую температуру горения природного газа. Для этого находим общее теплосодержание продуктов горения по формуле (23), пренебрегая теплосодержанием природного газа и воздуха и теплотой диссоциации:

i _общ = = 2942 кДж/нм³.

По i–t-диаграмме (рис. 2) находим теоретическую температуру горения при коэффициенте a = 1,15: t_теор = 1780°С.

Находим расчетное теплосодержание продуктов горения с учетом пирометрического коэффициента, который примем равным h = 0,78:

i¢_общ = i _общ ^. h = 2942 · 0,78 = 2295 кДж/нм³.

По i–t-диаграмме (рис. 2) находим действительную температуру горения природного газа t_действ = 1450°С.

Допустим, требуется создать в печи температуру 1680ºС.

Для этого необходимо повысить теплосодержание ПГТ. Определяем по i–t-диаграмме, что при 1680ºС i¢_общ = 2724 кДж/нм³.

Снизить коэффициент избытка воздуха α ,чтобы уменьшился общий объем ПГТ V_a и таким образом повысилось их теплосодержание i _общ, нельзя, так как a = 1,15 близко к минимально допустимому значению и в результате снижения a ухудшится смешивание потоков топлива и воздуха.

Общее теплосодержание продуктов горения топлива i _общ может быть повышено за счет теплоты подогретого воздуха i _возд, идущего на горение. Определим температуру подогрева. Вклад в теплосодержание ПГТ от нагретого воздуха:

Δi _общ = = = 550 кДж/нм³.

Приравниваем добавочную теплоту величине теплосодержания воздуха. При сжигании газа доля вторичного воздуха может достигать 100%, т.е. в формуле (23) k = 1,00.

Δi _общ = i _возд = , т.е.

i _возд = = 550 = 613 кДж/нм³.

По i–t-диаграмме (рис. 1) определяем, что воздух обладает теплосодержанием i _возд = 613 кДж/нм³ при подогреве до t_возд = 420ºС.

Поиск по сайту: