Расчет воздухонагревателя доменной печи

Расчет горения топлива

Состав природного и доменного газов, %.

Газ	CO	СО2	СН4	С2Н4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	H2	N2	О2	W г/м3
Природный	-	0.5	87.6	1.3	2.9	0.8	0.5	-	5.7	0.7	-
Доменный	27.6	9.8	0.7	-	-	-	-	3.5	58.1	0.3	45

 

1. Пересчитываем состав сухого газа на влажный. Объем влаги в 100м³ доменного газа:

Н₂О=(W*100)/(803.6+W)=(45*100)/(803.6+45)=5.3%

2. Коэффициент пересчета на влажный газ:

k_д=(100-5.3)/100=0.947

3. Состав влажного доменного газа:

СО_вл= k_д*СО=0.947*27.6=26.14%

СО_2вл= k_д*СО₂=0.947*9.8=9.28%

СН_4вл= k_д*СН₄=0.947*0.7=0.66%

Н_2вл= k_д*Н₂=0.947*3.5=3.31%

N_2вл= k_д*N₂=0.947*58.1=55.02%

О_2вл= k_д*О₂=0.947*0.3=0.28%

4. Состав влажных газов в %:

Газ	СО2	СО	Н2	N2	СН4	О2	Н2О
Доменный	9.28	26.14	3.31	55.02	0.66	0.28	3.6

 

5. Вычислим теплоту сгорания газов:

а) для природного газа:

=0.127CO+0.108H₂+0.358CH₄+0.586C₂H₄+0.636C₂H₆+

+0.913C₃H₈+1.185C₄H₁₀=0.358*87.6+0.586*1.3+0.636*2.9+

+0.913*0.8+1.185*0.5=35.28 [мДж/м³]

б)для доменного газа:

=0.127CO+0.108H₂+0.357CH₄=0.127*26.14+0.108*3.31++0.358*0.66=3.91 [мДж/м³].

6. Определим состав смеси. Доля доменного газа в смеси:

1-X – природный газ

X – доменный газ

х=(-)/(-)=(35.28-8)/(35.28-3.91)=

=0.869 [мДж/м³].

7. Доля природного газа:

1-х=1-0.869=0.131

8. Состав смешанного газа:

СО_см=СО_д*х+СО_п(1-х)=26.14*0.869=22.7%

СО_2см=СО_2д*х+СО_2п(1-х)=9.28*0.869+0.5*0.131=8.13%

СН_4см=СН_4д*х+СН_4п(1-х)=0.66*0.869+87.6*0.131=12.05%

С₂Н_4см=С₂Н_4д*х+С₂Н_4п(1-х)=1.3*0.131=0.17%

С₂Н_6см=С₂Н_6д*х+С₂Н_6п(1-х)=2.9*0.131=0.38%

С₃Н_8см=С₃Н_8д*х+С₃Н_8п(1-х)=0.8*0.131=0.1%

С₄Н_10см=С₄Н_10д*х+С₄Н_10п(1-х)=0.5*0.131=0.06%

Н_2см=Н_2д*х+Н_2п(1-х)=3.31*0.869=2.87%

N_2см=N_2д*х+N_2п(1-х)=55.02*0.869+5.7*0.131=48.56%

О_2см=О_2д*х+О_2п(1-х)=0.28*0.869+0.7*0.131=0.33%

H₂O_см=Н₂О_д*х+Н₂О_п(1-х)=5.3*0.869=4.6%

Состав смешанного газа в %:

Газ	CO	СО2	СН4	С2Н4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	H2	N2	О2	W г/м3
ПДС	22,7	8,13	12,05	0,17	0,38	0,1	0,06	2,87	48,56	0,33	4,6

9. Расход кислорода на горение:

=0,01*((22,7+2,87)*0,5+2*12,05+3*0,17+3,5*0,38+5*0,1+

+6,5*0,06-0,33)=0,393 [м³/м³].

10. Теоретически необходимое количество воздуха:

L₀=(1+3,762)*0,393=1,87 [м³/м³].

11. Действительное количество воздуха при n=1.1:

L_д=n*L₀=1.1*1,87=2.06 [м³/м³].

12. Количество продуктов горения:

a) Vсо₂=(СО+СО₂+СН₄+2С₂Н₄+2С₂Н₆+3С₃Н₈+4С₄Н₁₀)*0.01=

(22,7+8,13+12,05+2*0,17+2*0,38+3*0,1+4*0,06)*

*0.01=0.4452 [м³/м³]

б) Vн₂о=(2СН₄+2С₂Н₄+Н₂+Н₂О+3С₂Н₆+4С₃Н₈+5С₄Н₁₀)0.01=

=(2,87+2*12,05+2*0,17+3*0,38+4*0,1+5*0,06+4,6)*

*0.01=0.3375 [м³/м³]

в) VN₂=0,01N₂+nkVо₂=0,01*48,56+1,1*3,762*0,393=

=2.1119 [м³/м³]

г) V^°о₂=(n-1)*Vо₂=(1.1-1)*0,393=0.0393 [м³/м³]

13. Общее количество продуктов горения:

V_пс=Vсо₂+Vн₂о+VN₂+Vо₂=0.4452+0.3375+2.1119+0.0393=

=2.9339 [м³/м³]

14.Состав продуктов горения:

СО₂=(Vсо₂*100%)/V_пс=(0.4452*100%)/2,9339=15.17%

Н₂О=(Vн₂о*100%)/ V_пс=(0.3375*100%)/2,9339=11,5%

N₂=(VN₂*100%)/V_пс=(2.1119*100%)/2,9339=71,98%

О₂=(Vо₂*100%)/V_пс=(0.0393*100%)/2,9339=1.35%

Состав продуктов горения в %:

СО2	Н2О	N2	О2	Сумма
15,17%	11,5%	71,98%	1,35%	100%

15. Теплота сгорания природно-доменной смеси (по заданию): 8[мДж/м³].

Определение количества продуктов сгорания, поступающих в насадку, и его параметров