Домашнее задание 1. дом.задание 1. С. Г. Стахеев Студент К. М. Куркина
 Скачать 30.17 Kb.
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное общеобразовательное учреждение высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» Кафедра «Химической технологии топлива и промышленной экологии» Оценка работы________________ Руководитель от УрФУ________________ Домашнее задание №1 по дисциплине «Технология коксования природных энергоносителей» Расчет объема и состава продуктов сгорания отопительных газов для различных величин коэффициента избытка воздуха Руководитель_____________________________________ / С.Г. Стахеев / Студент _________________________________________ / К.М.Куркина / Группа Х-370004 Екатеринбург, 2020 Оглавление1 Характеристика отопительных газов 2 1.1 Коксовый газ 2 1.2 Доменный газ 3 1.3 Природный газ 3 1.4 Богатый газ 3 1.5 Генераторный газ 4 2 Расчет процессов горения отопительного газа 4 1 Характеристика отопительных газовДля обогрева коксовых печей применялись и применяются в настоящее время различные виды природных и искусственных горючих газов (табл. 1).
Таблица 1 – Отопительные газы для обогрева коксовых печей 1.1 Коксовый газДля обогрева коксовых печей применяют коксовый газ после извлечения из него химических веществ. Такой газ еще называют "обратным" коксовым газом. Коксовый газ имеет температуру воспламенения 600–650 °С, короткое пламя отличается высокой скоростью горения – до 75 м/с. Взрывоопасен, нижний предел взрываемости 6 – 8%, верхний 30 – 32 %. 1.2 Доменный газДоменный газ является попутным продуктом при получении чугуна в доменной печи. Теплота сгорания доменного газа невелика, поэтому коксовые печи отапливают смесью доменного и коксового или природного газов, которые добавляют непосредственно в газопровод доменного газа перед коксовыми печами в количестве 10 – 15 %. В результате теплота сгорания доменного газа повышается до 4160 – 5408 кДж/м3. Температура воспламенения доменного газа 640 – 650 °C. Скорость горения составляет до 50 м/с, и факел горения его значительно выше, чем при горении коксового газа. Поэтому равномерность обогрева коксового пирога по высоте при обогреве доменным газом лучше, чем при обогреве коксовым газом. Температура горения доменного газа ниже, чем коксового, на 100 – 200 °C. Пределы взрываемости доменного газа: нижний – 16,5; верхний – 75,5%. Недостатком доменного газа, кроме низкой теплоты сгорания, является высокое содержание в нем пыли, которая со временем накапливается в отопительной системе. Низкая теплота сгорания обусловливает увеличение расхода газа и воздуха для отопления печей, это приводит к повышению расхода тепла на коксование и снижению к. п. д. коксовой батареи. 1.3 Природный газПриродный газ состоит в основном из метана (94,0–98,9 %). Не содержит пыли и влаги. Теплота сгорания 7810–8828 ккал/м3. При коксовании образуется коксовый газ в количестве 320–340 м3 на тонну кокса, половина которого направляется на обогрев коксовых печей, а остальное сторонним потребителям. Поэтому природный газ для обогрева используется редко. Только при разогреве новых коксовых батарей в отсутствии доменного или коксового газа. Природный газ может быть использован в качестве добавки к доменному газу для повышения теплоты сгорания смеси. 1.4 Богатый газВ коксовом газе содержится значительное количество водорода, ценного газа, ресурсы которого ограничены. В прошлом веке водород извлекали из коксового газа для синтеза аммиака на азотно-туковых заводах. Так как теплота сгорания единицы объёма метана выше, чем водорода, то после извлечения последнего теплота сгорания газа увеличивается, поэтому он и получил название "богатый". В России в настоящее время богатый газ не производится. Работы по извлечению водорода из коксового газа для использования в качестве экологически чистого автомобильного топлива ведутся в Японии. Теплота сгорания богатого обезводороженного газа на 25 – 30 % выше, чем у коксового. Температура воспламенения 640–670 °C. Пределы взрываемости: нижний – 20,7 %, верхний – 74,0 %. Несмотря на более высокую теплоту сгорания, отапливать печи этим газом труднее, чем коксовым, так как при горении обезводороженного газа значительно интенсивнее, чем при горении коксового, выделяется графит и отлагается в газоподводящей системе. 1.5 Генераторный газГенераторный газ получали в мире и Советском Союзе до 60-х годов прошлого века газификации твердых горючих ископаемых. Генераторный газ аналогичен по своим свойствам доменному газу. Генераторный газ был вытеснен более дешевым природным газом. Расход тепла на коксование зависит от вида отопительного газа и составляет: для доменного и генераторного газов 2700, для коксового, природного и богатого газов 2400 МДж на кг сухой шихты. 2 Расчет процессов горения отопительного газаСостав отопительного газа по исходным данным представлен в табл. 2.
Таблица 2 – Состав отопительного газа 2.1 Теоретически необходимое количество воздуха для сжигания сухого газа, м3/м3 газа:  (1)где СО, Н2, СН4, СmНn – содержание в отопительном газе соответственно оксида углерода, водорода, метана и непредельных соединений, % об.   2.2 Выход сухих трехатомных газов, м3/м3:  (2)где СО2 – содержание в отопительном газе диоксида углерода, % об.  2.3 Теоретический выход водяного пара, м3/м3:  (3)где dг – содержание влаги в отопительном газе, г/м3. Температура коксового газа летом 40, зимой 20 °С, относительная влажность 100%, влагосодержание dг=25 г/м3.  2.4 Выход водяного пара с учетом избытка воздуха (коэффициент избытка воздуха α), м3/м3:  (4) 2.5 Теоретический выход азота, м3/м3:  (5)где N2 – содержание азота в отопительном газе, % об.  2.6 Выход азота, м3/м3:  (6) 2.7 Выход кислорода, м3/м3:  (7) 2.8 Теоретический выход продуктов горения коксового газа, м3/м3:  (8) 2.9 Выход продуктов горения коксового газа при коэффициенте избытка воздуха α, м3/м3:  (9) 2.10 Состав продуктов горения коксового газа при сжигании с избытком воздуха (α), % об.:  (10)где СО2 – содержание в продуктах горения диоксида углерода, % об.  2.11 Содержание остальных компонентов рассчитывается аналогично расчету содержания диоксида углерода, % об.:       2.12 Теплота сгорания отопительного газа, ккал/м3:  (11)где СО, Н2, СН4, СmНn – содержание в отопительном газе соответственно оксида углерода, водорода, метана и непредельных соединений, % об.  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||