РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

Определяем теоретический объем воздуха, м³/м³, необходимый для полного сгорания топлива, т. е. при α = 1

 

(2)

где СО, H₂, H₂S, O₂ – соответственно содержание окиси углерода, водорода, сероводорода и кислорода в рабочем составе топлива;

C_mH_n – содержание углеводородов;

m, n – индексы углерода и водорода.

V₀ = 0.0476[(0,0476((1+4/4)^.98,9+(2+6/4)^.0,3+(3+8/4)^.0,1+(4+10/4)^.0,1+(5+12/4)^.0)];

V₀ = 9,52 м³/м³.

Определяем объем трехатомных газов в составе продуктов сгорания.

Определяем объемы трехатомных газов, м³/м³, по формуле

 

(3)

 

где СО₂ – содержание двуокиси углерода, %.

V_RO2 = 0,01^.(0,2+0+1^.98,9+2^.0,3+3^.0,1+4^.0,1+5^.0);

V_RO2 = 1,004м³/м³.

Определяем объем двухатомных газов, м³/м³, по формуле

 

. (4)

 

V_R2 = 0,79^.9,52+0,01^.0,4;

V_R2 = 7,52м³/м³.

 

Определяем объем водяных паров, м³/м³, по формуле

 

(5)

 

где d_Г = 10 – влагосодержание топлива, г/м³.

V_H2O = 0,01^. (4/2^.98,9+6/2^.0,3+8/2^.0,1+10/2^.0,1+12/2^.0+0,12^.10)+0,016^.9,52;

V_H2O = 2,16м³/м³.

Определяем объем продуктов сгорания в характерных точках газового тракта.

Для парового котла типа ДЕ характерными точками газового тракта являются:

– топка;

– первый газоход;

– второй газоход;

– экономайзер.

Чтобы определить объем продуктов сгорания в характерных точках газового тракта, определяем коэффициенты избытка воздуха по газоходам котла и в экономайзере с учетом присосов холодного воздуха. Присосы холодного воздуха (внутренний воздух в помещении котельной при температуре 30 °С) возникают за счет разности давлений в газоходах котла (разряжение) и в окружающей среде, а также воздух может проникать через неплотности кладки обмуровки котла. При этом величина присоса растет по мере продвижения продуктов сгорания от топки до дымовой трубы.

Принимаем коэффициент избытка воздуха для топки α_т = 1,1.

Величину присоса воздуха принимаем:

∆α_1г = 0,05 (для первого газохода);

∆α_2г = 0,1 (для второго газохода);

∆α_эк = 0,1 (для экономайзера) и определяем значения коэффициента избытка воздуха в характерных точках газового тракта по формуле

 

. (6)

. (7)

. (8)

 

α_1Г = 1,1+0,05 = 1,15;

α_2Г = 1,15+0,1 = 1,25;

α_эк = 1,25+0,1 = 1,35.

Определяем объем избыточного воздуха для характерных точек газового тракта, м³/м³, по формуле

 

. (9)

. (10)

. (11)

. (12)

 

∆V_Т = 9,52·(1,1-1) = 0,952 м³/м³;

∆V_1Г = 9,52·(1,15-1) = 1,428 м³/м³;

∆V_2Г = 9,52·(1,25-1) = 2,38 м³/м³;

∆V_эк = 9,52·(1,35-1) = 2,33 м³/м³.

Определяем действительный объем водяных паров, м³/м³, по формуле

 

. (13)

. (14)

. (15)

. (16)

 

V_H2O = 2,16+0,0161·(1,1-1)·9,52 = 2,18 м³/м³;

V_H2O1Г = 2,16+0,0161·(1,15-1)·9,52 = 2,183м³/м³;

V_H2O2Г = 2,16+0,0161·(1,25-1)·9,52 = 2,3м³/м³;

V_H2Oэк = 2,16+0,0161·(1,35-1)·9,52 = 2,21м³/м³.

 

Определяем действительный общий объем продуктов сгорания, м³/м³, по формуле

 

. (17)

. (18)

. (19)

. (20)

 

V_Т = 0,99+7,5248+ (9,52^. (1,1-1)+(2,16032+(0,0161^. (1,1-1)^.9,52))) = 11м³/м³;

V_Г1Г = 0,99+7,5248+(9,52 (1,15-1)+(2,16032+(0,0161^.(1,15-1)^.9,52))) = 12м³/м³;

V_Г2Г = 0,99+7,5248+(9,52^. (1,25-1)+(2,16032+(0,0161^.(1,25-1)^.9,52))) = 13м³/м³;

V_ГЭК = 0,99+7,5248+(9,52^. (0,1-1)+(2,16032+(0,0161^.(0,1-1)^.9,52))) = 14м³/м³.

Определяем объемную долю трехатомных газов по формуле

 

. (21)

. (22)

. (23)

. (24)

 

r_{RO2 Т} = 1,004/11 = 0,077,

r_{RO2 1Г} =1,004/12 = 0,084,

r_{RO2 2Г} = 1,004/13 = 0,077,

r_RO2ЭК = 1,004/14= 0,072.

Определяем объемную долю водяных паров по формуле

 

. (25)

. (26)

. (27)

. (28)

 

r_{H2O Т} =2,16/11 = 0,17 м³/м³

r_{H2O 1Г} = 2,16 /12 =0,18 м³/м³;

r_H2O2Г = 2,16/13 =0,17 м³/м³;

r_H2OЭК = 2,16/14= 0,15 м³/м³;.

 

Определяем сумму объемных долей трехатомных газов и водяных паров по формуле

 

. (29)

. (30)

. (31)

. (32)

 

 

r_{n Т} = 0,077+0,17 = 0,247;

r_{n 1Г} = 0,084+0,18 = 0,264;

r_{n 2Г} = 0,077+0,17 = 0,247;

r_{n ЭК} = 0,072+0,15 = 0,222.

 

Результаты расчетов действительных объемов продуктов сгорания по характерным точкам газового тракта котла типа ДЕ сводятся в таблицу.

Таблица 5 – Объемы воздуха и продуктов сгорания

Величина	Расчетная формула	Теоретические объемы: V0= 9,52 м³/м³; VRO2=1,004 м³/м³; VºH2О= 2,16м³/м³; VR2=7,52м³/м³.
топка	первый газоход	второй газоход	экономайзер
Коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева	Ф. 5	1,1	1,15	1,25	1,35
Избыточное количество воздуха, м3/м3	Ф. 6-10	0,952	1,428	2,38	2,33
Объем водяных паров, м3/м3	Ф. 11-14	2,18	2,183	2,3	2,21
Полный объем продуктов сгорания, м3/м3	Ф. 15-19
Объемная доля трехатомных газов	Ф. 20-24	0,077	0,084	0,077	0,072
Объемная доля водяных паров	Ф. 25-29	0,17	0,18	0,17	0,15
Суммарная объемная доля	Ф. 30-34	0,247	0,264	0,247	0,222

 

В состав продуктов сгорания входят: объемы трехатомных газов V_RO2, м³/м³; объемы двух атомных газов V_R2, м³/м³; объем водяных паров V_H2O, м³/м³ и избыточный воздух ∆V, м³/м³. При от топки до дымовой трубы увеличивается: коэффициент избытка воздуха (от 1,1 до 1,35); избыточное количество воздуха (от 0,952 до 2,33 м³/м³); объем водяных паров (от 2,18 до 2,21 м³/м³); полный объем продуктов сгорания (от 12 до 14 м³/м³), а уменьшается: объемная доля трехатомных газов (от 0,09 до 0,07); объемная доля водяных паров (от 0,18 до 0,15) и суммарная объемная доля (от 0,264 до 0,222).