Жану өнімдерінің теориялық көлемі

мұндағы, α – мазут пен барлық қатты отын үшін (сланецтан басқа) 1,07÷1,10 арасында, сланец пен табиғи газ үшін α =1,15÷ 1,20.

Жану өніміндегі азоттың теориялық көлемі:

кг N нм

V V

N ж ауа

N 1 , /

79 100 ,

0 ³

2 0

0

2 ^{ }  , (2.12)

мұнда, γ_СО2=1,251 кг/нм³ – отын құрамына кіретін азоттың меншікті салмағы. Қорытынды:

V_RO2 0,79V_ауа⁰ 0,008N^ж,нм³/кг. (2.13) Түтіндік газдарда әрқашан су буы болады. Олар жану өнімдеріне келесі жолдармен өтеді:

1) Отын құрамындағы сутегінің тотығуы нәтижесінде:

кг Н нм

О Н ж

/ 1 ,

94100 ,

8 ³

 2 ;

2) Отын ылғалдылығы себебінен:

; / 1 ,

100

3 2

кг W нм

О Н ж



3) Атмосфералық ауамен:

кг dV нм

О Н ауа

ауа 1 , /

100

3 2 0



 ,

мұндағы, d – ауадағы ылғал құрамы, г/кг, әдетте 10 г/кг деп есептеледі, γ_ауа=1,293 кг/нм³ – ауаның меншікті салмағы;

4) форсункаларда мазутты шашырату үшін қолданылатын бумен:

кг W нм

О Н

ф , ³ /

 2 ,

мұндағы, Wф – мазутты шашырату үшін бу шығыны; γ_Н2О=0,804 кг/нм³ – атмосфералық қысымдағы су буының меншікті салмағы.

Жалпы жағдайда су буының теориялық көлемі:

нм³/кг. (2.14)

Газ тәрізді отынды жағу кезінде жану өнімдерінің теориялық көлемдері келесі формулалармен есептеледі:

нм³/кг, (2.15)

нм³/кг,, (2.16)



 



    

 ^{от от om}



^{m nom г}

O

H nC H d

Н S СН

H

V 0,124

2 2 01

,

0 _{2 4 2}

0 2

3 3

0 , /

0161 ,

0 V_ауа нм нм

 ,

(2.17)

мұнда - газ тәрізді отынның ылғалдылығы,г/нм³

Құрғақ газдардың теориялық көлемі үшатомды газ бен азот көлемінің қосындысынан тұрады:

, нм³/нм³ немесе нм³/кг. (2.18)

Құрғақ газдардың теориялық көлемі V⁰к.г мөлшері бойынша теориялық қажетті ауа көлеміне V⁰ауа жақын, бірақ әрқашан одан кіші болады. Отын құрамында сутегі мөлшері көп болған сайын, –і -мен салыстырғанда аз болады.

Жану өнімдерінің суммалық теориялық көлемі:

, нм³/нм³ немесе нм³/кг. (2.19) 2.3 Жану өнімдерінің нақты көлемі

Қазандық агрегаттардың іс жүзіндегі жұмыс шарттарында оттық қондырғыларының жетілдірілмегендігінен теориялық ауа көлемінің көмегімен отынның толық жануына қол жеткізу мүмкін емес. Сондықтан оттыққа берілетін ауа мөлшері V_ауа әрқашан теориялық қажеттіден үлкен болады.

Отыққа берілетін ауаның нақты мөлшерінің Vауа теориялық қажеттіге қатынасы а у а а р т ы қ ш ы л ы қ к о э ф ф и ц е н т і деп аталады:

0 ,

ауа ауа

V

V

 (2.20)

Ауа артықшылық коэффицентінің шамасы әртүрлі факторларға байланысты анықталады (мысалы, отын қасиеті, оны жағудың әдісі, оттық қондырғыларының конструкциясы және т.б.). Оттықтағы ауа артықшылық коэффиценті үшін 1,1-1,3 аралығындағы мәндер ұсынылады.

α>1 отынды жағу кезінде жану өнімдерінің нақты көлемі теориялықтан көп болады.

Жану өнімдерінің суммалық нақты көлемі:

, нм³/кг немесе нм³/нм³. (2.21)

Құрғақ газдардың нақты көлемі:

, нм³/кг немесе нм³/нм³. (2.22) Отынның жаңғыш қоспаларының тотығу процесі, әдетте, оттық камерасында бітетін болғандықтан үшатомды газдардың көлемі V_RO2 түтіндік газдардың барлық жолында өзгеріссіз қалады. Құрғақ газдар көлемінің артуы ауа артықшылығының азот пен оттегісінің көлемінің арқасында жүреді:

, нм³/кг немесе нм³/нм³, (2.23) , нм³/кг немесе нм³/нм³. (2.24) Сәйкесінше, құрғақ газ көлемі келесі түрде жазылуы мүмкін:

, нм³/кг немесе нм³/нм³. (2.25) Ауа артықшылғының арқасында су буларының көлеміде артады:

, нм³/кг немесе нм³/нм³. (2.26)

Әдетте қазанның оттық камерасында және газоходтарында ваккум болады. Осыған байланысты қазандық бөлмесіне түтіндік газдар шықпайды.

Бірақ тесіктер, қарайтын жерлер, жылуоқшаудың тығыз емес жерлері және т.б. арқылы қоршаған ауаны отынның жану өнімдеріне сорылуы болады.

Оттыққа сорылатын ауаның шекті мөлшері қажетті теориялық ауа шамасының 5-10% құрайды, яғни Δαm=0,05-0,1. Буқыздырғыштың (пароперегреватель) газожүрістерінде Δα_бқ=0,05, сулы экономайзерде Δα_с.э=0,02-0,03, түтікті ауақыздырғышта Δα_а.қ=0,05-0,1 және т.б.

Сәкесінше, егер ауа артықшылық коэффициенті оттықта 1,15 тең болса, онда шығысында α_m=1,2, буқыздырғыштан кейін α_nn=1,25, экономайзерден кейін αв.э=1,27 және т.с.с.

Оттынның жану өнімдерінің көлемін есептегенде, қазанның әрбір газді трактіндегі салқын ауа сорылудың Δα және αm сәйкес мәндері алынады.

Сонымен қоса, шартты түрде отынның жану процесі оның құрамындағы барлық жаңғыш компонентердің толық тотығуына дейін болады деп есептелінеді.

Қазан агрегетаның жұмыс шартында түтіндік газдарда әрдайым көп немесе аз көлемде толық жанбау өнімдері болады. Олар көміртек қышықлы СО, сутегі Н2, метан СН4, кейбір жағдайда ауыр көмірсутектері СmHn.

Егер отынның жаңғыш құрамында тек сутегі мен күкірт болып, оттегі болмаса, онда оның теориялық қажетті ауа мөлшерімен толық жануы кезінде үшатомды газдардың пайыздық мөлшері 21% болар еді:

0 100

2

2  

сг RO

М

RO V .

(2.27)

Отынның құрамында көміртегі мен күкірттен, басқа сутегі мен оттегі де бар. Егер отын құрамындағы оттегі мөлшері сутегінің толық тотығуына жетсе, яғни О^ж Н^ж

8  , онда болғанда тең. Әдетте, көп жағдайда

8 0

 ^ж

ж О

Н болғандықтан, болады.

Әрбір отын үшін элементар құрамына байланысты отынның теориялық қажетті ауа мөлшерімен толық жануы кезінде түзілетін үшатомды газдардың белгілі бір максималды мәні болады. Қатты және сұйық отындар үшін (2.27) формулаға VRO2 (2.11) және (2.11) формуладан орнына қоя отырып есептеуге болады. Отынның азот көлемінің саламғының аз болуына байланысты оны есекермей отырып келесідей формула аламыз:

% 375

, 0

126 , 37 0

, 2 1

21

2

ж к ор ж

ж ж

макс

С S

О RO Н

 

 

 .

(2.28)

Теңдеудің алымында тұрған және отынның тек химиялық құрамынан тәуелді өрнек төмендегідей белгіленеді:

ж к ор ж

ж ж

С S

О Н

 

 

375 , 0

126 , 37 0

,

 2 .

(2.29)

Онда (2.29) теңдеуіміз келесідей болады:

_%

1 21

2^макс  

RO . (2.30)

коэффицентінің шамасы қатты отын үшін 0,035 аралығында болады.

Құрамында сутегі мөлшері көп сланецтер мен мазут үшін . Газ тәрізді отын үшін:

. 79 , 79 0

, 0 01

, 210 , 0

2 0

2  



RO

ауа от

V

V

 N (2.31)

Газды отындар үшін коэффициенті үлкен интервалдарда ауытқиди:

табиғи газ үшін орташа мәні 0,7-0,8, генераторлы газ үшін 0,04-0,06, ал доменді газ үшін ол тіптен теріс санға айналады.

(2.30) теңдеуіне сәйкес шамалары келесідей:

қатты отын үшін...18-20%

мазут үшін...16-17%

табиғи газ үшін...11-13%

генераторлы газ үшін...20%

жасанды газ үшін β<0... . Кейбір жасанды газтәріздес отындарда мәні 21% артық болуы, ол отын құрамындағы СО2 көп болуымен түсіндіріледі (ауадағы оттегімен алынған емес).

Оттықтағы және газ жүрістердегі ауа артықшлық коэффициенті түтіндік газдардың құрамындағы үшатомды газдар , оттегі О2, толық жанбау өнімдерін – көміртгі тотығы СО, сутегі Н₂, метан СН₄ және ауыр көмірсутектерге анализ жасай отырып анықталады. Ал түтіндік газдардағы азот құрамы:

. (2.32)

Отынның жану өнімдерінің құрамы арнайы газанализатор деп аталатын құралдармен анықталады. Жұмыс істеу принципі бойынша газоанализатор екі топқа бөлінеді. Бірінші топ газоанализаторы жану өнімдерінің құрамындағы жеке заттарды химиялық реактивтермен жұту принципіне негізделген.

Олардың автоматты және қолмен істейтін түрлері бар. Қарапайым қолмен істейтін газанализатор Орс құралы болып табылады. Орс құралы жану өнімдерінің құрамындағы үшатомды газдар мен оттегіні құрғақ газ көлемінде пайызбен анықтауға мүмкіндік береді, яғни толық емес газ анализін жасауға болады.

Екінші типті газанализаторлар газ бен ауаның физикалық құрамын салыстыру принципіне негізделген.

Қазіргі кезде электрлік және магнитті газоанализаторлары бар.