Матеріальні і теплові розрахунки

2.6.1. Розрахунок горіння газу.

Елементарний склад опалювального газу приймаємо за звітом коксового цеху за попередній рік.

Таблиця 2.6- Елементарний склад коксового газу.

Складові газу	% обсягу
Н2	60,6
СН4	25,6
Н2S	0,3
СО	5,7
N2	1,9
СО2	2,8
СmНn	2,3
О2	0,8
Разом	100,0

Склад повітря: азот 79%, кисень 21%, разом 100%

При повному зпаленні опалювального газу повністю зпалювати, всі його горючі складові, для цього повітря, необхідно подавати в більший кількості чим необхідно по реакції запалення, з надлишком.

Розрахунок витрат повітря на теоретичне спалення газу:

По прийнятому складу повітря підраховуємо кількість сухого повітря, яке приходиться на 1м³ кисню

100: 21 = 4,762м³ повітря/1м³ кисню

По стехіометричних співвідношеннях реакцій горіння підраховуємо кількість кисню, а потім і повітря, необхідно для спалення кожного компонента опалювального газу.

Підрахуємо цю кількість по реакції горіння сірководня:

Н₂S+ 1.5 0₂ = S0₂ + Н₂0

Складемо пропорцію:

Для горіння 1 обсягу Н₂S потребує 1,5 обсягів кисню, а для 0,3 - невідомо.

Відкіля:

Х=0,3*1,5/1=0,45обсягів кисню

Необхідно 0,45 обсягів кисню містимуться в наступній кількості сухого повітря:

0,45 * 4,762 = 2,243 обсягів повітря Окрім кисню в цій кількості газу

вміститься азоту

2,243 - 0,45 = 1,793 обсягів азоту

Підрахуємо кількість кисню по реакції горіння водню:

Н₂ + 0,5 0₂ = Н₂0

Для горіння 1 обсягу водню потребує 0,5 обсягу кисню, а для 60,6 - невідомо

Відкіля: (60,6*0,5)/1=30,3 обсяг кисню

Необхідні 30,3 обсягів 0₂ будуть міститися в наступної кількості повітря

30,3 * 4,762 = 144,3 обсягів повітря окрім кисню у цій кількості газу міститься азоту

144,3 - 30,3 =114 обсягів азоту.

Підрахуємо кількість кисню по реакції горіння метану:

СН₄ + 20₂ = С0₂ + 2Н₂0

Для горіння 1 обсягу метану потребує 2 обсяги кисню, а для 25,6 - невідомо.

Відкіля: 25,6*2/1= 51,2 обсягу кисню

Необхідні 51,2 обсягу кисню будуть міститися в наступної кількості повітря

51,2 * 4,762 = 243,8 обсягів повітря Окрім кисню в цій кількості газу міститься азоту: 243,8-51,2 = 192,6. Підрахуємо кількість кисню по реакції горіння СО:

СО + 0,5О₂ = СО₂ Складемо пропорцію: для горіння 1 обсягу СО потребує 0,5 обсягів кисню, а для 5,7 - невідомо

Відкіля: х = 5,7*0,5/1= 2,85 обсягів кисню

Необхідні 2,85 обсягів кисню міститимуться в наступній кількості сухого повітря: 2,85 * 4,762 = 13,57 обсягів повітря

Окрім кисню в цій кількості газу вміститься азоту:

13,57 - 2,85 = 10,72 обсягів азоту.

Підрахуємо кількість кисню по реакції горіння С_МН_П:

С_МН_П = 3,2 0₂ = 2,23 С0₂ +2,17 Н₂0

Складемо пропорцію: для горіння 1 обсягу С_МН_П потребує 3,2 обсягів кисню, а для 2,3 - невідомо.

Відкіля: 1 – 3,315

2,3 – Х

Х=(3,2*2,3)/1=7,36 обсягів кисню

Необхідно 7,36 обсягів кисню будуть міститися в наступній кількості повітря

7,36 * 4,762 = 35,05 обсягів повітря

Окрім кисню в цій кількості газу міститься азоту:

35,05 - 7,36 = 27,69 обсягів азоту

Розрахунок горіння складових виконуємо у вигляді таблиці2.7.

Таблиця 2.7- Розрахунок горіння газу.

Складо-ва	Реакція горіння	Склад газу	Витрати
О2	N2	Повіт-ря
Н2	Н2+0,5О2=Н2О	60,6	30,3	114,0	144,3
СН4	СН4+2О2= СО2+ 2Н2О	25,6	51,2	192,6	243,8
Н2S	Н2S+1,5 О2= S О2+ Н2О	0,3	0,45	1,793	2,243
СО	СО+0,5 О2= СО2	5,7	2,85	10,72	13,57
N2	Не горить	1,9	-	-	-
СО2	Не горить	2,8	-	-	-
СmНn	СmНn+3,315О2=2,23 СО2+2,17 Н2О	3,2	7,36	27,69	35,05
О2	Не горить	0,8	-	-	-
Разом витрати повітря	100,0	92,4	347,7	440,10
Витрати повітря по кисню газу		-0,8	-3,01	-3,810
Витрати повітря на теоретичне горіння		91,6	344,7	436,29

Таким чином на згорання газу необхідно слідуючи кількість повітря (теоретично):

на 100 м³ на 1 м³

газу газу

Повітря всього: 436,293 4,36
в тому числі:

кисню 91,6 0,92

азоту 344,693 3,45

Розрахунок продуктів горіння, отриманих при теоретичному горінні газу. Кількість продуктів горіння підраховуємо по стехіометричнимспіввідносинамреакції горіння складових газу. Для горіння підраховуємо слідуючим чином:

Н₂S+ 1,5 0₂ = S0₂ + Н₂0

Складаємо пропорцію:

При згоранні 1 обсяг Н₂S утворюється 1 обсяг S0₂ і 1 обсяг Н₂0 при згоранні 0,3 Н₂S утворюється:

Х-S0₂ та У- Н₂0

Відкіля

Х=1*0,3/1=0,3 обсягS0₂

У=1*0,3/1=0,3 обсяг Н₂0

При згоранні 1 обсягу Н₂ утворюється 1 обсяг Н₂0

Н₂+0,5О₂=Н₂О

При згоранні 60,6 водню утворюється Х води.

Відкіля:

Х=1*60,6/1=60,6 обсягу води

Для горіння метану продукти горіння підраховуємо наступним чином:

СН₄+2О₂= СО₂+ 2Н₂О

При згоранні 1 обсягу метану утворюється 1 обсяг СО₂ і 2 обсяги Н₂О

При згоранні 25,6 обсягів метану утворюється Х СО₂ та У Н₂О

Відкіля:

Х=1*25,6/1=25,6 обсягу СО₂

У=1*25,6/1=51,2 обсягу Н₂О

При згоранні 1 обсягу СО утворюється 1 обсяг СО₂, при згоранні 5,7 обсягу СО утворюється Х-СО₂

Відкіля:

Х=1*5,7/1=5,7 обсягу СО₂

При згоранні 1 обсягу СmНn утворюється 2,23 обсягу СО₂ та 2,17 обсягу Н₂О

При згоранні 2,3 обсягу СmНn утворюється Х - СО₂ та У - Н₂О

Відкіля:

Х=2,23*2,3/1=5,13 обсягу СО₂

У=2,17*2,3/1=5,0 обсягу Н₂О

Отримані данні заносимо до таблиці 3.8.

Таблиця 2.8- Горіння газу

Скла-дова	Реакція горіння	Склад газу	СО2	S02	Н2О	О2	N2
Н2	Н2+0,5О2=Н2О	60,6			60,6
СН4	СН4+2О2= СО2+ 2Н2О	25,6	25,6		51,2
Н2S	Н2S+1,5О2= S О2+ Н2О	0,3		0,3	0,3
СО	СО+0,5 О2= СО2	5,7	5,7
N2	Не горить	1,9					1,9
СО2	Не горить	2,8	2,8
СmНn	СmНn+3,315О2= 2,23 СО2+2,17 Н2О	2,3	5,13		5,0
О2	Не горить	0,8				0,8
Разом продуктів горіння	100,0	39,2	0,3	117,1	0,8	0,9

При реальному горінні газу в продукти горіння добавиться:

1. 1,9 м³ азот з газу

2. 436,293 азот з повітрям при теоритичному горінні

3. невідома кількість кисню і азоту пропорційна прийнятому коефіцієнту повітря

Приймаємо коєфіцієнт надлишку повітря рівним L=1,22.

При такому надлишку на згорання 100 м³ газу в продукти горіння добавиться наступна кількість (м³):

Кисню 91,6*(1,22-1)=20,15

Азоту 344,693*(1,22-1)

Таким чином, склад продуктів горіння при реальному згоранні газу отримаємо наступним:

1. 597,3-100%

39,23-х %(СО₂)=39,23*100/597,3=6,57%

2. 597,3-100

0,3-х %(S0₂)=0,3-100/597,3=0,05%

3. 597,3-100

117,1-х %(Н₂О)=117,1*100/597,3=19,60%

4. 597,3-100

2015-х %(О₂)=20,15*100/597,3=3,37%

5. 597,3-100

420,52-х %(N₂)=420,52*100/597,3=70,4%

Таблиця 2.9- Склад продуктів горіння

Назва газу	формула	М^3	% обсягу
Вуглекислий газ Сірчаний газ Водяна пара Кисень Азот	СО2 SО2 Н2О О2 N2	39,23 0,3 117,1 20,15 344,693+75,83=420,52	6,57 0,05 19,61 3,37 70,4
Разом продуктів горіння		597,3	100,0

Перевіримо величину прийнятого коевіціенту надлишку повітря:

L_{повітря}=1+0,42(О₂/СО₂)=1+0,42(3,37/5,57)=1,22

Дата добавления: 2015-07-16