Топливо и его характеристики

1. ТОПЛИВО

I. Твердое
Дрова
Торф
Бурый уголь
Каменный уголь
Антрацит
Сланцы
Производные
полукокс ≈500 0С
кокс ≈ 1000 0С
брикеты

2. ТОПЛИВО

II.Жидкое
Нефть
III. Газ
tкип
бензин 40…2000С
лигроин
- // керосин
- // соляр.масло - // мазут > 350 0С
Природный газ

3. 1. Состав топлива

Твердое и жидкое
С – углерод
Н – водород
О – кислород
S = Sк + Sо – сера
N – азот
A – зола
Л – «летучие»
W – влага
Ср – рабочая масса
Сс – сухая
% по массе
Ст – горючая
Ср = Сг ∙100 – (Ар + Wр)
100
Ср = Сс ∙100 - Wр
100
____100_____
г
р
С =С ∙
100– (Ар + Wр)

4. ВИДЫ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА

Вид
газообразного топлива
Состав, %
CН4
С2Н6
Природный газ 82-99 0,5-8,0
Попутный газ
38 76
13 -23
ρ,
кг/м3
Qнр,
МДж/
м3
С3Н8 С4Н10
С5Н12
N2
CO2
H2S
0,14,0
0,12,3
0-6,8
0,73,8
0-0,6
-
0,70,9
33 - 38
5,5 10,7
0,9 2,7
0,22,2
13,523
0,2–
0,8
0,5
0,971,2
40 -47
Н2
СО
СН4
СnHm
CO2
N2
O2
ρ,кг/м3
Qнр,
МДж/
м3
Коксовый газ
57,0
6,0
14,0
3,0
3,0
7,0
-
0,342
17,6
Сланцевый газ
24,7
10
16,2
5
16,4
26,8
0,7
1,04
13,4
Генераторный
газ
13,0
27,6
0,6
-
6,0
53,2
0,2
1.14
5,15
Доменный газ
3,0
3,0
-
-
8,0
58,0
-
1,28
4,1

5. УСЛОВНОЕ ТОПЛИВО

[Qнр ] усл.= 7000 ккал/кг ≈ 29,31 МДж/кг
Kn
р
н
Q
р
[ Qн ] усл.

6. 2. ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ

Qв – «высшая»
= (Qокисл + Q кондН2О)
Qнр – «низшая» =
Qокисл
Qб – «в бомбе» =
(Qокисл + Q кондН2О + Q раствSO2 : NO)

7. ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ

Qнр = 339Ср + 1030 Нр – 109(Ор – Sр) – 25 Wр кДж/кг т
Qнр = 358 СН4 + 638 С2Н6 + 913 С3Н8 + 1169 С4Н10 +
1461С5Н12 + 126СО + 108Н2 кДж/м3 т
•Газ
Qнр = 33…38 МДж/м3
•Мазут Qнр = 37…43 МДж/кг
•Уголь Qнр = 10…35 МДж/кг
•Бензин Qнр = 44,3 МДж/кг
Бурый уголь
Каменный
Антрацит
Сланцы
10 – 17МДж/кг
20 - 27 МДж/кг
30 - 35 МДж/кг
6 - 10 МДж/кг

8.

3. РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА
С + О2 → СО2
4 Н + О2 → 2Н2О
S + О2 → SО2
О2 – 21 %
воздух
N2 – 79 %
СН4 + 2О2 → СО2 + 2Н2О
α – 1,03...1,2
С2Н6 + 3,5О2 → 2СО2 + 3Н2О
L oв ,
Lдв = Loв ∙ α
Lп.г. = LСО2 + LН2О + LSО2+ LN2+ Lизб.О2

9.

Теоретический расход воздуха на горение
топлива
- твердого и жидкого, м3/кг
Lв0 = 0,0889 Ср + 0,265 Нр – 0,0333(Ор - Sр)
- газообразного, м3/ м3
Lв0 = 0,0476 (2СН4+3,5С2Н6+5С3Н8+
+6,5С4Н10+8С5Н12+0,5Н2+0,5СО)
Действительный расход воздуха
Lвд = Lв0 α,
где α - коэффициент избытка воздуха

10.

Выход продуктов сгорания
Продукты
сгорания
Выход продуктов сгорания при сжигании топлива
Твердого и жидкого
топлива, м3 на 1 кг
Газообразного, м3 на 1 м3 топлива
топлива
Углекислый
газ
LCO2 = 0,0187 Ср
LCO2 = 0,01(СО2+СН4+2С2Н6+
3С3Н8+4С4Н10+5С5Н12+СО)
Водяной
пар
Lн2о = 0,112 Нр +
0,0124 Wр
Lн2о = 0,01(2СН4+3С2Н6+
4С3Н8+5С4Н10+6С5Н12+Н2)
Сернистый
газ
Lso2 = 0,007 Sр
--
Азот
Кислород
LN2 = 0,79 Lво α +
0,008 Nр
LО2 = 0,21(α - 1) Lв0
LN2 = 0,79 Lво α + 0,01 N2
LО2 = 0,21(α - 1) Lв0

11. 4. ТЕМПЕРАТУРА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ

min tо возгорания на воздухе без огня
Дрова
Торф
Бурый уголь
250...300 оС
300...400 оС
Газ
550...800 оС
СН4
650...790 оС
С2Н2
335...550 оС
- // 350...450 оС
Каменный уголь 400...500 оС
Антрацит
Мазут
700...800 оС

12. 5. ТЕМПЕРАТУРА ВСПЫШКИ

min tо воспламенения в присутствии огня
мазут 80...200 оС
6. ВЯЗКОСТЬ
М 20, 40, 60, 80, 100
при t = 50 оС
7. ОГНЕУПОРНОСТЬ ЗОЛЫ
8. ВЛАЖНОСТЬ

13. 9. ПОГОДОСТОЙКОСТЬ

Склонность к воспламенению
С + О2 → СО2 + q
FeS + О2 → Fe2O3 + SO2 + q

14. 10. ЖАРОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ (величина справочная)

Максимальная температура при сжигании
на воздухе при α = 1,0
r =
Qнр____
Lп.г. ∙ Сп.г.
rс – 2240 оС
rмаз – 2100-2200 оС
rН2 – 2240 оС
rгаз – 2000-2040 оС
rСО – 2378 оС
rС2Н2 – 2620 оС
rкам.уголь – 2190 оС

15.

11. ТЕМПЕРАТУРА ГОРЕНИЯ
Qнр + Qтф + Qвгор = Qп.г. + Qдисс + Qпот
11.1. Калориметрическая
tк =
Qнр+Qтф+Qв
Lп.г. ∙ Сп.г.

16.

11.2. Теоретическая
tт =
Qнр+Qтф+Qв –Qдисс
Lп.г. ∙ Сп.г.
11.3. Действительная (практическая)
tд =
Qнр+Qтф+Qв –Qдисс –Qо.с.
Lп.г. ∙ Сп.г.
tд =
η∙ tк
η=0,6...0,9

17. РЕГУЛИРОВАНИЕ ФАКЕЛА

L факела
a
1
ф
Твоспламенения
Lо
=0,3
РЕГУЛИРОВАНИЕ ФАКЕЛАL
L факела
2
a
Qл = 5,67
м
[
ф
Тф
100
4
( )
Тм
- аг
100
L факела
1
a
( ) ]F
Твоспламенения
Lо
ф =0,3
tв
L факела
L
о
ература корпуса печи, С
2
400
300
200
100
4
a
wф
b
Vв
Твоспламенени
Lо
w
ф
b
ф =0,8
tв
L m ax
L m ax
Vв
о
Температура корпуса печи, С
РЕГУЛИРОВАНИЕ ФАКЕЛА
400
300
tв
wф
b
Vв
Твоспламенени
Lо
w
ф
b
ф =0,8
tв
L m ax
L m ax
200
100
10
40
20
30
0
Расстояние от горячего обреза печи, м
Vв

18.

Скорость горения определяется:
1. скоростью химического взаимодействия
(окисления)
К=А• е-Е/RТ
Скорость горения при T>1000 ºС уже не лимитируется
кинетическим фактором.
2. В факельном пространстве скорость молекулярной
диффузии настолько велика, что этот фактор можно
не учитывать.
Скорость молекулярной диффузии определяется
уравнением
Д=Д0 (T/T0)2

19.

3.При высоких температурах скорость горения
определяется макродиффузией, т.е скоростью
подвода окислителя к топливу и интенсивностью их
смешения, и определяется критерием Пекле
Pe=Pr Re=0.7 Re
Критерий Рейнольдса
Re= (w∙d)/ν
где: d- опред. диаметр (Д печи);
w- скорость газового потока;
ν –кинематическая вязкость газов.
С повышением скорости вылета газа из горелки
интенсивность смешения и горения возрастает, с
повышением температуры вторичного воздуха скорость
смешения и горения - замедляется - поскольку
значительно возрастает вязкость воздуха.

20. ДИФФУЗИОННЫЕ ГАЗОВЫЕ ГОРЕЛКИ

ГОРЕЛКА ЮЖГИПРОЦЕМЕНТА
1 – сопло; 2 – завихритель; 3 – дроссель; 4 – направляющие;
5 – перемещение завихригеля; 6 – перемещение дросселя

21. ДИФФУЗИОННЫЕ ГАЗОВЫЕ ГОРЕЛКИ

ГОРЕЛКА ГРЦ
1 – сопло; 2 – завихритель; 3 – дроссель;
4 – направляющие; 5 – перемещение завихригеля;
6 – перемещение дросселя

22. ДИФФУЗИОННЫЕ ГАЗОВЫЕ ГОРЕЛКИ

ГОРЕЛКА ГВП
1 – сопло; 2 – завихритель;
3 – дроссель; 4 – направляющие; 5 – перемещение
завихригеля; 6 – перемещение дросселя

23. ДИФФУЗИОННЫЕ ГАЗОВЫЕ ГОРЕЛКИ

ГОРЕЛКА ВРГ
1 – сопло; 2 – завихритель;
3 – дроссель; 4 – направляющие; 5 – перемещение
завихригеля; 6 – перемещение дросселя

24. ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА ФИРМЫ Pillard

1 – завихритель; 2 – канал ввода мазутной форсунки; 3 – канал
завихряемого потока газа; 4 – канал аксиального истечения газа;
5 – канал охлаждающего воздуха; 6 – жаростойкая изоляция; 7 –
мембрана; 8 – узел регулирования щели аксиального канала; 9 –
узел регулирования положения завихрителя

25. ГАЗОМАЗУТНАЯ ВИХРЕВАЯ ГОРЕЛКА

1 – мазутное сопло; 2 – завихритель;
3 – корпус горелки;
4 – узел управления завихрителя

26. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТЕПЛА НА ОБЖИГ КЛИНКЕРА ПО СОСТАВУ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ

Важнейшей информацией о процессе горения топлива
является состав сухих отходящих газов, по данным
которого можно:
- судить о полноте сгорания топлива;
- определять подсосы воздуха по запечному тракту;
- оценивать степень подготовки материала в наиболее
энергоемкой части печи (зона декарбонизации),
снижение и увеличение слоя материала на подходе к зоне
спекания;
- рассчитывать расход тепла на обжиг цементного
клинкера.

27. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТЕПЛА НА ОБЖИГ КЛИНКЕРА ПО СОСТАВУ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ

Для расчета необходимы следующие данные:
состав используемого топлива;
– процентное содержание СО2 в сухих продуктах
горения при полном сжигании топлива с коэффициентом
избытка воздуха α = 1;
р – теплота сгорания топлива, приходящаяся на 1м3 сухих
продуктов горения, рассчитываемая в теоретически
необходимом количестве воздуха;
состав сухих отходящих газов, кг у.т./м3 спг;

28. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТЕПЛА НА ОБЖИГ КЛИНКЕРА ПО СОСТАВУ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ

Для расчета необходимы следующие данные:
– процентное содержание СO2 в сухих отходящих
газах, пересчитанное для условий, когда коэффициент
избытка равен 1;
состав сырьевой смеси;
количество углекислоты, выделяющейся из
сырьевой смеси при декарбонизации,
приходящейся на 1 кл клинкера.