Тепловой баланс печи

Мероприятия по утилизации тепла отходящих продуктов сгорания и энергосбережению

Температура горения топлива

Расчет горения разного топлива

Ведется на 100%

Стехиометрический расчет ведут при 100, где λ=1

Газ	Реакции	Воздух	Продукты горения
О2	N2	воздух	CO2	H2O	N2	SO2	O2
CO	CO + ½O2 → CO	½CO	3.762 × ½CO	½CO2 + 3.762 × ½CO	½CO		3.762 × ½CO
H2	H2 + ½O2 → H2O	½H2	3.762 × ½CO	½H2 + 3.762 × ½CO		H2	3.762 × ½H2
H2S	H2S + 1.5σ → H2O + SO2	1.5H2S	3.762 × 1.5H2S	1.5H2S + 3.762 × 1.5H2S		H2S	3.762 × 1.5H2S	H2S
CH4	CH4 + 2O2 → CO2 + 2 H2O	2CH4	3.762 × 2CH4	2CH4 + 3.762 × 2CH4	CH4	2CH4		3.762 × 2CH4

Если λ=1 V_п.с. = ∑ V_CO2, V_H2O, V_SO2, V_N2

λ>1 V_п.с. = ∑ V_CO2, V_H2O, V_SO2, V_N2, V_O2

λ<1 V_п.с. = ∑ V_CO2, V_H2O, V_SO2, V_N2, V_CO

Температура горения топлива называется температура продуктов горения.

Различают

1. Теоретическая температура горения – Т_т

Т_т = (Q^p_n - q_дисс)/(Ѵ_п.с. × C_п.с.), C⁰;

где Q^p_n – низшая рабочая теплота горения;

q_дисс – теплота диссоциации CO₂ и H₂O (разложение при T > 2000⁰ C);

V_п.с. – обьем продуктов сгорания, м³/кг;

C_п.с. – теплоемкость продуктов сгорания, кДж/м³К;

2. Калориметрическая температура горения – Т_к;

Т_к = (Q^p_n + Q^T_ф + Q^В_ф)/(Ѵ_п.с. × C_п.с.), C⁰;

где Q^p_n – физическое тепло нагретого топлива, кДж/кг;

Q^В_ф – физическое тепло нагретого воздуха, кДж/кг;

3. Действительная

T_g = η × T_k;

где η – пирометрический коэффициент

η = 0.7 … 0,9

Тепловым балансом печи называется уравнение, состоящее из приходных и расходных статей. Целью составления теплового баланса является определение расчётным путём расхода топлива. Для печей постоянного действия (проходных) тепловой баланс составляют на один час, для печей периодического действия – на один цикл работы (весь период нагрева).

Уравнение теплового баланса

Статьи приходной части теплового баланса

1. Тепло, получаемое в результате сгорания топлива

, кДж/ч; кВт;

- расход топлива, кг/ч, м/ч;

- теплота сгорания топлива, кДж/кг (м).

2. Тепло, вносимое подогретым воздухом

, кДж/ч;

- температура подогрева воздуха,

- средняя удельная теплоёмкость воздуха в интервале от 0 до ,

- коэффициент избытка воздуха,

- количество воздуха, теоретически необходим для системы един. топлива, м/кг (м).

3. Тепло, вносимое подогретым топливом

, кДж/ч

- средняя удельная теплоёмкость топлива в интервале температур от 0 до ,

- температура подогрева топлива, .

4. Тепло экзотермических реакций.

В нагревательных печах учитывают тепло, выделяющееся при окислении металла

, кДж/ч

5652 кДж/кг – тепловой эффект от окисления 1 кг металла;

- производительность печи, кг/ч

- величина угара металла, кг/к Ме.

Статьи расходной части теплового баланса

1. Тепло, необходимое для нагревания материалов.

,

- производительность печи или количество металла, кг/ч

- средняя удельная теплоёмкость металла 0 до

- конечная температура нагрева металла, .

2. Тепло, уносимое шлаками.

,

- количество шлаков, кг/ч

- удельная теплоёмкость шлаков

- температура шлака

3. Тепло, эндотермических реакций.

Например, тепло идущее на разложение известняка – для плавильных печей .

4. Тепло, уносимое отходящими газами

,

- температура уходящих дымовых газов,

- средняя удельная теплоёмкость уходящих дымовых газов

- количество дымовых газов, образующееся при сжигании единицы топлива.

5. Тепло от химической неполноты сгорания топлива

, кДж/ч

- доля несгоревшего () в продуктах сгорания; ; кДж/м

- тепловой эффект сгорания ().

Горючая смесь составляет на 1 % ; ()0,5 – 3,0 % - в продуктах сгорания.

6. Тепло от механической неполноты сгорания. Учитывается при сгорании твёрдого топлива

.

Для газообразного топлива м. б. утечки 2-3%, для жидкого потери – 1%.

7. Потери тепла теплопроводностью через кладку

,

- температура внутренней поверхности кладки,

- температура окружающего воздуха,

- толщина огнеупорной кладки изоляции,

- коэффициенты теплопроводности огнеупорной кладки и изоляции,

- коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху,

19,8 Вт/мк

- поверхность кладки, м.

8. Потери тепла излучением через открытые окна печи

,

- коэффициент излучения абсолютно черного тела; 5,768 Вт/м

- температура в печи,

- площадь открытого окна

- коэффициент диафрагмирования, <1

- доля времени, когда окно открыто.

9. Тепло, затраченное на нагревание тары

,

- масса тары, кг/

- средняя удельная теплоёмкость тары от 0 до

- температура тары.

10. Тепло, уносимое водой, охлаждающей отдельные части печи.

от всего прихода тепла.

11. Затраты тепла на аккумуляцию его кладкой (для печей периодического действия)

,

- объём кладки,

- плотность кладки,

- теплоёмкость кладки,

- средняя температура кладки, .

12. Неучтённые потери

Определить расход топлива из уравнения (1), который часто определяют в единицах условного топлива. Это такое топливо, теплота сгорания которого равна 29330 кДж/кг (7000 кКал/кг)

, .

По данным теплового баланса определяют коэффициент полезного действия печи

;

= 0,2 – 0,6.

Коэффициент использования топлива

.

Дата добавления: 2014-01-07