Расчет шахтной печи

Исходные данные [6]:

нагрузка по сухому газу 126376 нм³/ч;

состав сухого газа (об. %): СН₄ 10;

N₂ 1,6;

Н₂ 69,15;

СО 9,45;

СО₂ 9,81;

отношение пар:газ 0,7771;

состав воздуха (об. %): N₂ 78;

О₂ 21;

Ar 1;

давление 4,07 МПа;

температура газа на входе 860 °С;

температура газа на выходе 1000 °С;

концентрация метана на выходе 0,3 об.%

Рассчитаем константу равновесия (3.6) [1]:

Расчет материального баланса ведем на 100 нм³ сухого газа.

Введем обозначения: c – объем водорода на выходе, нм³; b – объем СО на выходе, нм³; а – объем СО₂ на выходе, нм³; d – объем образовавшейся воды, нм³; V – объем сухого газа на выходе, нм³; у – объем воздуха на оксиление.

Соотношение суммы монооксида углерода и водорода в прореагировавшей смеси должно составлять 3.

С учетом принятых обозначений составляем балансовые уравнения по элементам, входящим в состав реагирующих веществ, общий баланс и условие равновесия:

Решая полученную систему, имеем:

а = 10,77; b = 18,06; с = 81,75; d = 6,53; V = 144,69; у = 40,6.

Объем водяных паров на выходе

100×0,7771 + 6,53 = 84,24 м³.

Объем метана на выходе

0,3/100×144,69 = 0,43 нм³.

Объем кислорода, поступающего с воздухом

21/100×40,6 = 8,53 нм³.

Объем азота, поступающего с воздухом

78/100×40,6 = 31,67 нм³.

Объем аргона, поступающего с воздухом

1/100×40,6 = 0,41 нм³.

Результаты расчета сведем в таблицу 3.3.

Таблица 3.3

Материальный баланс шахтной печи на 100 нм³ сухого газа

Компо-	Приход	Расход
нент	нм3	% об.	нм3	% об.
Сухой газ, в т.ч. СН4 N2 H2 СО СО2 Ar	1,6 69,15 9,45 9,81 –	1,6 69,15 9,45 9,81 –	144,69 0,43 33,27 81,75 18,06 10,77 0,41	0,30 22,99 56,5 12,48 7,44 0,28
Воздух, в т.ч. О2 N2 Ar	40,6 8,53 31,67 0,41		– – – –	– – – –
Водяной пар	77,71		84,24
Итого	218,31		228,93

Коэффициент пересчета на часовой расход составляет 1263,76

Таблица 3.4

Сводная таблица материального баланса шахтной печи