Подставляя в последнее выражение значения объемов выходящих газов и значение К^, получаем уравнение с одним неизвестным

1,54 =

1/со,(2100 + К:о^) (700-Vbo,)(1800-Vto,)

Решая это уравнение, находим Vqq = 391,57 м^. Далее определяем объемы всех остальных компонентов в потоке газа, выходящем из трубчатого конвертора первой ступени: Vq = 1408,43 м^, \ Кн, = 2491,57 м\ Уса = 308,43 м^.

Ксн, = 300мЗ,

Данные расчета сводим в табл. 6.3. Тепловой баланс. Приход теплоты. Теплота, поступающая с парогазовой смесью,

Qi = lnap-rasS 1000-2,568-380 -ь 2500 1,656-380 = 2549040 кДж,

где 2,568 и 1,656 - средние значения объемной теплоемкости при температуре 380 °С соответственно сухого газа и водяного пара, кДж/(мЗ.К).

Теплота, поступающая с сжигаемым газом, кДж е2=;.ет=метЬ598.18 = 28,764К ,.

Теплота, поступающая с воздухом для сжигания метана (коэффициент избытка воздуха равен 1,25), кДж

Оз = Ь25К ,СрГ=1,25К ,1,30М8 = 29,272F ,.

Таблица 6.3. Материальный баланс трубчатого конвертора первой ступени

Теплота, выделившаяся от сгорания метана и расходуемая на обогрев трубчатого конвертора, кДж

р4=П.ет9= 39709,82И

где q - удельная объемная теплотворная способность метана, кДж/мЗ.

Теплота, выделившаяся при конверсии оксида углерода водяным паром,

(25 = QpFcoj-1000/22,4 = 40,9-391,57 1000/22,4 = 714964,87 кДж.

Расход теплоты. Теплота, расходуемая на проведение эндотермической конверсии метана,

Qp = 1000-0,7-206000/22,4 = 6437500 кДж.

Теплота, отводимая из конвертора при температуре 700 °С,

Овых = ;л.тза^= 4900-1,695-700 = 5813850 кДж.

Здесь Ср - средняя объемная теплоемкость газа, рассчитанная как аддитивная величина:

Ср = 0,0612-3,451 + 0,5085-1,38 + 0,0699-1,4209 + + 0,0799-2,002 + 0,2874-1,8179 = 1,695 кДж/(мЗ-К).

Теплота, отводимая с дымовыми газами,

О = V с Т дым.газ дым.газ р

Определяем объем дымовых газов при сгорании 1 м^ метана до образования COj и HjO при коэффициенте избытка воздуха 1,25.

Необходимое кояичестю кислорода для сжигания 1 м^ газа: 1,25-1-2=2,5 м^. Необходимое количество воздуха: 2,5/0,21 = 11,9 м^. Содержание азота в нем: 11,9-0,79 = 9,4 м^.

Количество водяных паров, поступающее с воздухом при температуре 18 °С и влажности 0,016 mHjO/m сухого воздуха: 11,9-0,016 = 0,19 mI Определяем состав дымового газа:

объемные доли, % СО2 1 7,64

О2 0,5 3,82

Щ 9,4 71,81

ЩО 2,19 16,73

Всего 13,09 100

Средняя объемная теплоемкость дымового газа такого состава при температуре 800 °С равна 1,59 кДж/(мЗ-К).

Расход теплоты с дымовыми газами, кДж, составит: едым.газ= 13,09К, 1,59-800 = 16650,48 F .

Уравнение теплового башанса трубчатого конвертора первой ступени с учетом теплопотерь в окружающую среду

Ql + G2+ G3+ G4+ 65= Gp+ евых+ едым.газ+ GnoT =

= 2549040 + 28,764К„ + 29,272F , + 39709,82К„ + 714964 = = 6437500 + 5813850 -И6650,48К„ + 0,04(2549040 + 28,764К„, + + 29,284 F, + 39709,82 + 714964).

Решая уравнение, находим F = 423,50 м^. В соответствии с этим определяем:

Qj = 28,764-423,50 = 12181 кДж;

03 = 28,272-423,50 = 11973 кДж;

Q4 = 39709,82-423,50 = 16817108 кДж;

едым.газ = 16650,48-423,50 = 7051478 кДж;

Q = 0,04-20106477 = 804259 кДж.

Расход влажного воздуха, подаваемого в топку:

(11,9 + 0,19)-423,50 = 5120 м\ Количество дымовых газов:

13,09-423,50 = 5543 м\ Данные расчета сводим в табл. 6.4.

Расчет конвертора второй ступени. Соотношение между объемами СО и СО2 в конвертированном газе принимаем равным равновесному по реакции (2) при температуре 850 °С.

Введем обозначения: F - объем сухого газа, выходящего из конвертора второй ступени; в нем содержатся COj - а, СО - Ь, Щ - с, d - объем прореагировавшего водяного пара за вычетом образовавшегося при сгорании водорода по реакции (3), >> - расход воздуха на окисление.

Составим балансовые уравнения по содержанию каждого элемента в газе, поступающем и выходящим из конвертора второй ступени, м^, учитывая, что в выходящем газе содержится 0,003 метана, м^, и 0,79 азота, м^.