Расчёт горения природного газа

 

Проводим пересчет сухого газа на влажный с учетом влагосодержания природного газа d_г=10 г/м³.

 

 

Состав влажного газа:

CH₄ = 95,6%*0,98=93,688%

C₂H₆ = 0,7%*0,98=0,686 %

C₃H₈ = 0,4%*0,98=0,392%

C₄H₁₀ = 0,2%*0,98=0,196%

C₅H₁₂ = 0,2%*0,98=0,196%

N₂ = 2,8%*0,98=2,744%

CO₂ = 0,1%*0,98=0,098%

Принимаем величину коэффициента расхода воздуха

Расход кислорода на горение

Теоретический расход воздуха

Действительный расход воздуха

 

Объём отдельных составляющих продуктов сгорания

Общее количество продуктов сгорания (дыма)

Состав продуктов сгорания:

 

Теплота сгорания газа:

 

Плотность природного газа:

 

 

Расчёт горения мазута

 

Принимаем величину коэффициента расхода воздуха . Мазут распыливается паром, расход которого составляет мазута.

Расход кислорода на горение:

Теоретический расход воздуха:

Действительный расход воздуха:

Объёмы отдельных составляющих продуктов сгорания:

 

 

Суммарный объём продуктов сгорания:

Состав продуктов сгорания в процентах:

 

Теплота сгорания мазута:

 

Расчёт горения смеси

 

Суммарный расход воздуха:

Объёмы компонентов продуктов сгорания находим следующим образом:

 

Суммируя объёмы отдельных компонентов продуктов сгорания, получим суммарный объём продуктов сгорания газомазутной смеси:

Состав продуктов сгорания в процентах:

 

 

Плотность продуктов сгорания:

 

 

Теплота сгорания газомазутной смеси:

 

 

Расчет калориметрической температуры горения смеси проводится по методу последовательных приближений

 

 

 

Найдём энтальпию продуктов сгорания при температуре (Приложение 1)

Поскольку , принимаем . Тогда:

 

 

Найдём калориметрическую температуру горения газомазутной смеси:

Действительная температура горения ():

,

где - пирометрический коэффициент (0,75),

- калориметрическая температура,

 

РАСЧЁТ НАСАДКИ РЕГЕНЕРАТОРА

 

Энтальпия воздуха на входе в насадку:

Конечная температура воздуха:

Энтальпия воздуха на выходе:

Количество воздуха, проходящего через насадку:

Тепло, затраченное на нагрев воздуха:

 

Среднелогарифмическая разность температур:

 

 

Тогда:

Скорость дымовых газов в мартеновской печи принимаем равной 1м/с, тогда скорость воздуха равна:

Энтальпия дымовых газов при :

Энтальпия дымовых газов при :

Расход дымовых газов:

 

Средние температуры верха и низа насадки в дымовом и воздушном периоде и за весь цикл:

 

Скорости дыма и воздуха при заданных температурах:

 

 

 

Таблица 5.

Определение коэффициентов теплоотдачи

 

Наименование, обозначение единицы измерения величины	Расчётная формула и источник	Верх камеры	Низ камеры
дым	воздух	дым	воздух
Средние за период температуры дыма и воздуха, °C	см. в тексте		763,13		284,4
Коэффициент теплопроводности дыма и воздуха , Вт/(м·град)	Приложение 2	13,5	7,007	10,01	4,504
Кинематическая вязкость дыма и воздуха , м2/с	»»»	246,5	127,47	152,5	46,2
Определяющий размер канала, м.	см. в тексте	0,1	0,1	0,1	0,1
Действительная скорость воздуха и дыма, м/с		5,762	4,68	4,297	2,52
Re			3671,4		5453,8
Nu		23,04	17,064	26,75	23,42
Коэффициент теплоотдачи конвекцией , Вт/(м2·град)		31,104	11,96	26,78	10,55
Коэффициент расхода воздуха	см. в тексте	1,5		1,5

 

Продолжение таблицы 5

Коэффициент теплоотдачи излучением , Вт/(м2·град)	[рис.7]
, Вт/(м2·град)		57,1	11,96	42,78	10,55

 

Поверхность нагрева насадки:

Объём кирпича насадки:

Живое сечение насадки:

Таблица 6.

Температура кирпича, физические величины материала и коэффициент аккумуляции тепла для верхней и нижней половины регенеративной насадки.

Наименование величин	Расчётная формула	Верх камеры (форстерит)	Низ камеры (шамот)
Средняя температура кирпича насадки, °C	См. в тексте
Объёмная плотность , кг/м3
Коэффициент теплопроводности , Вт/(м·град)	Приложение 2	1,59	1,13
Теплоёмкость , кДж/(кг·град)	»»»	1,32	1,12
Коэффициент температуропроводности , м2/ч		0,00172	0,00180
Эквивалентная толщина кирпича (при )		0,031	0,031
		0,298	0,3122
Коэффициент аккумуляции тепла		0,183	0,1897

 

При расчёте коэффициента аккумуляции тепла в случае полутолщины кирпича оказалось , т.е. в этом случае целесообразно было бы уменьшить толщину кирпича. Однако дальнейшее уменьшение толщины кирпича для данной насадки нецелесообразно из-за возможного ухудшения её стойкости.

Суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к воздуху () равен:

где и - коэффициенты теплоотдачи от продуктов сгорания к стенке и от стенки воздуху, Вт/(м²·град);

и - длительность дымового и воздушного периодов, ч.;

- коэффициент, корректирующий внутреннее тепловое сопротивление насадки при реальных циклических условиях её работы;

- эффективная полутолщина кирпича, м.;

- коэффициент теплопроводности материала кирпича, Вт/(м·град);

- объёмная плотность кирпича насадки, кг/м³;

- теплоёмкость кирпича насадки, кДж/(кг·град);

- коэффициент гистерезиса температуры насадки средней по массе в дымовой и воздушный периоды.

Принимаем , . Тогда:

В среднем (для насадки в целом):

Плотность нагрева насадки:

Объём насадки:

Площадь горизонтального сечения насадки в свету:

Общая площадь горизонтального сечения насадки:

Высота насадки:

 

 

АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

 

 

Рисунок 1 – Схема дымового тракта

 

По максимальной тепловой нагрузке, равной 56,5 МВт принимаем емкость печи G = 600 т.

Высота шлаковика	5,3м.
Расстояние от оси до торцевой стенки	4,1м.
Расстояние от оси печи до насадки регенератора	7,9м.
Высота окна из шлаковика в регенератор	1,75м.
Длина насадки	7,4м.
Высота насадки	7,8м.
Высота поднасадочного пространства	1,785м.
Высота наднасадочного пространства	1,6м.
Ширина шлаковика	5,5м.
Высота борова	3,3м.
Ширина борова	2,2м.
Площадь сечения борова	6,8м2

 

Расстояние между точками, м.

1-2	2,4	6-7	4,91
2-3	0,475	7-8
3-4	2,4	8-9	12,11
4-5	4,7	9-10
5-6	4,825	10-11

 

 

Коэффициент расхода воздуха в каждой точке:

т.1	α1 = 1,15	т.7	α7 = 1,35
т.2	α2 = 1,15	т.8	α8 = 1,40
т.3	α3 = 1,15	т.9	α9 = 1,45
т.4	α4 = 1,15	т.10	α10 = 1,50
т.5	α5 = 1,15	т.11	α11 = 1,55
т.6	α6 = 1,30

Количество продуктов сгорания в каждой точке:

Площадь сечения в каждой точке:

Скорость продуктов сгорания в каждой точке, м/с:

Температура дымовых газов в каждой точке. На 1м. температура теряется (добавляется) на 5..6°C. Принимаем 5°C.