Расчет горения природного газа в кислороде (Узел Невьянского ЛПУМГ ООО «Уралтрансгаз»).

Таблица 2. Химический состав природного газа и условия его сжигания.

Содержание, мас.%	α	°С	°С	г/	г/
99, 00	0, 10	0, 04	-	-	0, 03	0, 82	0, 01	1, 1

17. Состав влажного газа рассчитывают по формуле:

)

где – процентное содержание компонента в сухом газе.

=100*99/(100+0, 1302*5)=98, 36%

=100*0, 1/(100+0, 1302*5)=0, 1%

=100*0, 04/(100+0, 1302*5)=0, 04%

=100*0, 03/(100+0, 1302*5)=0, 03%

=100*0, 82/(100+0, 1302*5)=0, 81%

=100*0, 01/(100+0, 1302*5)=0.01%

=100*0, 001302 /(1+0, 001302 )= 0, 001302*5/(1+0, 001302*5)=0, 65%

Ʃ =100%

18. Расход кислорода на горение:

0.01(2*99+3.5*0.1+5*0.04)-0.01=1.985

19. Теоретический расход технического кислорода (первый сорт :

=1, 991

20. Действительный расход кислорода:

= *α

= =2, 19

21. Объемы отдельных составляющих продуктов сгорания газа:

= 0.01*(0.03+98.36+2*0.1+3*0.04)=0.987

= 0.01*0.81=0, 0081

= 0, 0081

=(1.1-1)*1.985=0.199

22. Общее количество продуктов сгорания при α =1:

= + +

= 0, 987+1, 98+0, 0081=2, 975

23. Общее количество продуктов сгорания при α =1, 1:

= +

=0, 987+1, 98+ =3, 174

24. Состав продуктов сгорания:

,

где – объем искомого компонента продуктов сгорания природного газа.

8.1 При α =1

{ }=(0, 987/ =33, 18%

{ }=(1, 98 / =66, 55%

{ }=( / =0, 27%

Ʃ {х}=100%

8.2При α =1.1

{ }=(0, 987/ =31, 09%

{ }=(1, 98 / =62, 36%

{ }=( / =0, 27%

{ }=( / =6, 28%

Ʃ {х}=100%

9 Плотность продуктов сгорания:

=0, 01(44*31, 09+18*62, 36+28*0, 27+32*6, 28)/22, 4=1, 205 кг/

10 Теплота сгорания газа:

)

=358 +636 +913

=358*98, 36+636*0, 1+913 =35313 кДж/

11 Химическая энтальпия продуктов сгорания:

=(1-0.03) / ,

0, 03 – доля химического недожога топлива.

= (1-0.03)* 35313/3, 174=10792 кДж/

12 Энтальпия подогретого воздуха в продуктах сгорания:

=

=1.42*20*2, 19/3, 174=19, 6 кДж/

13 Балансовая энтальпия продуктов сгорания:

= )/ +

=10792+5*1, 369/3, 174+19, 6=10813, 8 кДж/

14 Содержание воздуха в продуктах сгорания:

=( 100/

=(2, 19-1, 991)100/3, 174=6, 27%

15 Проверка расчета:

Δ = 100

Δ =100 =2, 3%

Так как не существует i-t диаграмм для определения теоретической и балансовой температуры горения топлива при энтальпии более 5000 кДж/ определим ее следующим образом:

Балансовая температура определяется по формуле:

К,

где – теплота сгорания природного газа, кДж/ ;

=35313 кДж/ ;

- физическая теплота кислорода, кДж/ ;

=1.42*2, 19*20=62, 2 кДж/

- физическая теплота природного газа, кДж/ ;

=1, 369*1*20=27, 38 кДж/

- потери теплоты с химическим недожогом, кДж/ ;

=0, 03*35313=1059, 4 кДж/

- концентрация i-го компонента в продуктах сгорания, в долях единицы;

– теплоемкость i-го компонента при , кДж/ ;

=(44, 14+9, 04* - 8, 54* * )* ;

=(30+10, 71* – 0, 33* * )* ;

=(31, 46+3, 39* – 3, 77* * )* ;

=(27.88+4.27* )* ;

Далее решаем уравнение методом последовательного приближения с использованием программы ЭВМ(приложение 1).

И получаем температуру =3320 °К.

Действительная температура газовой среды в рабочем пространстве, °С, равна

= ,

где – пирометрический коэффициент, среднее значение которого за плавку составляет 0, 81.

=0, 81*3320=2689, 2 °С

Выводы.

Исходные данные:

1. Состав влажного газа:

		98, 36	%
		0, 0994	%
		0, 0397	%
		0, 0298	%
		0, 8147	%
		0, 0099	%
		0, 6468	%

2. Плотность природного газа:

0, 7277 кг/м3

3. Коэффициент расхода кислорода:

α =1, 1

4. Температура кислорода:

°С

5. Температура природного газа:

Результаты расчета:

1. Теоретический расход кислорода:

=1, 9815 м3/м3

2. Теоретический расход технического кислорода(первый сорт О2=99, 7% ГОСТ 5583-68):

1, 987462 м3/м3

3. Действительный расход кислорода:

=2, 186209 м3/м3

4. Объём продуктов сгорания:

= 3, 17 м3/м3

	31, 096	%	0, 987	м3/м3
	0, 2661	%	0, 0085	м3/м3
	6, 2612	%	0, 199	м3/м3
	62, 377	%	1, 98	м3/м3

5. Плотность продуктов сгорания:

=1, 330154кг/м3

6. Низшая теплота сгорания влажного газа:

35392 кДж/

7. Расчет балансовой температуры горения:

=3320 °С.

=2689, 2°С