Читайте также:
|
|
По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ. В состав углей входят минеральные примеси, которые при сжигании угля образуют золу.
Когда уголь разлагают на составные части, нагревая его без доступа воздуха, то образуются смолы. При расщеплении сложных молекул одновременно к «осколкам» распавшихся молекул присоединяются атомы водорода. Часть молекул, теряющих водород, превращается в тяжелые масла — смолы. Другая часть, которая насыщается этим водородом, образует молекулы бензина и других легких фракций.
При газификации на парокислородном дутье под давлением имеют место следующие реакции, определяющие теоретический расчетный состав выходящего газа [1]:
С + СО2 2СО – Q1; (1)
СО + H2O СО2 + H2 + Q2; (2)
С + 2H2 СH4 + Q3. (3)
Предполагается, что горючая часть топлива, при газификации, состоит только из С.
На основании результатов практических исследований [1, 2] принимаем, что в состав генераторного газа входят следующие компоненты: СО, СО2, H2, СH4, H2O.
Для определения процентного содержания этих компонентов в газе составляем 5 уравнений:
(4)
Уравнение (4) составлено на основании того, что сумма парциальных давлений компонентов равна общему давлению, под которым находится образовавшийся газ.
Константы равновесия для этих реакций рассчитываются по следующим уравнениям:
; (5)
(6)
(7)
(8)
Уравнение (8) составлено, исходя из того, что отношения содержания водорода к кислороду в полученном газе и в исходной газифицируемой смеси, должны быть равны между собой [2].
Введем следующие обозначения:
= x;
С учетом введенных обозначений уравнения (5-8) примут следующий вид:
x +y + z + t + u = Робщ.
После преобразований этих уравнений получим следующие два алгебраических уравнения второй степени с двумя неизвестными:
(9)
(10)
Для определения величины D будем исходить из отношения водорода к кислороду в газифицируемой смеси. Принимаем, что водяной пар и кислород подаются под давлением Робщ., и отношение их давлений составляет, согласно [1], 85:15, тогда:
Так как или ,
то , а
Тогда = 0.739130.
В нашем случае величины , и определяем по таблице 1[5]:
B= 39
A= 0.792000;
C= 1.993758E-2.
Подставляя значения А, В, С, D в уравнения (9, 10), получаем эти уравнения в окончательном для решения виде:
1) x + 3.2375E-2 ×xz + z + 2.564E-2 × z2 + 1.99E-2 ×x2 – 1.9 = 0
2) x + 8.449883E-3 ×xz - 0.739 × z - 3.7897E-2 × z2 + 1.99E-2 × x2 = 0
В результате решения этих уравнений численным методом (Ньютона) с применением программы для ПЭВМ [5], получаем следующие значения неизвестных:
x = 0.7914285.
y = 0.015
z = 1.041601.
u = 0.04.
t = 0.019.
По этим значениям рассчитываем величины парциальных давлений газов , сумма которых должна быть равна величине Робщ, заданной в условии. При этом заданная величина и полученная в результате расчетов сумма парциальных давлений различаются на величину (погрешность), обусловленную конечной разрядностью проведенных вычислений. При относительной величине погрешности определения Робщ . не более 1%, этим различием можно пренебречь
= 0.7914285+1.041601+0.015+0.04+0.019= 1.91703 МПа.
Проверяем относительную погрешность расчета , %:
100.9%.
Полученная величина удовлетворяет требованиям к точности вычислений.
Парциальное давление каждого компонента газовой смеси пропорционально доле этого газа в смеси. Поэтому по рассчитанным парциальным давлениям определяем содержание соответствующих газовых компонент:
СО2 = ;
H2 = ;
СО = ;
СH4= ;
H2O = .
Полученный состав соответствует газу на выходе генератора, в котором содержится значительное количество водяных паров. Так как генераторный газ подвергается осушению перед тем, как подается в газовую ступень ПГУ, производим расчет состава сухого газа, в котором содержание H2O = 0 %:
СО2 = ;
H2 = ;
СО = ;
СH4= ;
Расчетный состав газа, полученного при газификации твердого топлива на парокислородном дутье под давлением, приводится в таблице 2.
Таблица 2. Расчетный состав газа, полученного при газификации твердого топлива на парокислородном дутье под давлением.
Компонент газа | Парциальное давление, МПа | Состав газа | |
влажный | сухой | ||
СО2 | 2.115 | 2.115 | |
H2 | 41.6541315 | 41.8541315 | |
СО | 54.821105 | 54.921105 | |
СH4 | 1.11 | ||
H2O | 0.78947 | 0,% | |
Всего | Робщ | 100% | 100% |
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 72 | Нарушение авторских прав