Kimyoviy ishlab chiqarishning energetik texnologiyasi texnik termodinamika

2.2. Yonilg’i yonishini material balansi.

A vval aytilganidek, uglevodorodli yonilg’ini tarkibi qanchalik murakkab bo’lmasin, uning to’liq yonishda uglerod SO₂ gacha vodorod N₂O gacha, oltingugurt esa SO₂ gacha quyidagi tenglamalar bo’yicha oksidlanadi:

To’liq yonish deganda, havo kislorodi mazkur reaktsiyalarni amalga oshirish uchun yetarli miqdorda bo’lishi tushuniladi, shuning uchun yonilg’ini berilgan ishchi tarkibi uchun to’liq yonishga sarflanadigan kislorod miqdorini va unga mos havo hajmini V^o_havo, nm³/kg nazariy jihatdan osongina hisoblash mumkin:

(2.1)

S Huningdek yonish mahsulotlarini SO₂, SO₂ va N₂O ni (nm³/kg) miqdorlari quyidagi formulalardan aniqlanadi:

(2.2)

(2.3)
(2.4)

Hosil bo’layotgan karbonat angidrid va vodorod sulьfid gazlarining hajmlari yig’indisi quruq uch atomli yonish mahsulotlarining hajmi deyiladi:

(2.5)

Havo oqimini yonilg’i oqimi bilan tez va bir hilda aralashirishni deyarli imkoni yo’q , shuning uchun yonish kamerasiga stexiometriya bo’yicha zarur bo’lgan havo miqdoridan ortiqroq miqdorda havo beriladi.

Y onish kamerasiga berilayotgan haqiqiy havo miqdorining (V_havo) nazariy jihatdan zarur bo’lgan havo miqdoriga (V^o_havo) nisbati ortiqcha havo koeeffitsienti deyiladi:

(2.6)
Yonish jarayoni to’g’ri tashkil qilinganda har doim α>1 bo’ladi, bunda yonish qurilmasidagi yonilg’i bilan qanchalik yaxshi aralashtirilsa, beriladigan ortiqcha havo miqdori shuncha kam bo’ladi. Odatda,yaxshi yonish qurilmalari uchun α≈1,03-1,10, yomon qurilmalar uchun esa α=1,30-1,50 va undan ham yuqori bo’ladi.

Yonish qurilmasiga berilayotgan havo miqdori stexiometriya bo’yicha zarur bo’lgan havo miqdoridan ko’p bo’lganligi uchun berilayotgan havoning bir qismi yonish jarayonida ishtirok etmaydi, balkim yonish qurilmasidan tranzit holida o’tib ketadi va bu bilan issiqlikni bir qismini olib, tutun gazlarining miqdorini oshiradi. Stexiometrik yoqishda tutun gazlarining solishtirma hajmi (nm³/kg. da) yonish mahsulotlari hajmining yig’indisiga va havodagi inert gazlarning (azot,arg’on va boshqalar) hajmiga teng bo’ladi:

(2.7)
B eriladigan gazlarning ortiqcha miqdorini hisobga olgan holda kislorod va inert gazlarning ortiqcha miqdorini hisobga olgan holda) quyidagi formuladan aniqlanadi.

(2.8)

Bu yerda 0,79 α V^o_havo- havodagi inert gazlarning solishtirma hajmi; 0,21(α-1) V^o_havo- ortiqcha kislorodning solishtirma hajmi.

Yoqilayotgan yonilg’ining ( G_yonil,kg/soat) miqdori ma’lum bo’lganda, tutun gazlarining sarfi (G_n,nm³/soat) va havoning zarur sarfini (G_havo, nm³/soat) quyidagi formulalardan aniqlash mumkin.

(2.9)

(2.10)

Yonish mahsulotlarining hajmi ma’lum bo’lganda (O₂,N₂O,N₂,O₂ va SO₂ aralashmalaridan iborat tutun gazlarining tarkibini (% da umumiydan) osongina aniqlash mumkin:

(2.11)
(2.12)

(2.13)
(2.14)

Havo tarkibidagi inert gazlar ( argon va boshq) miqdorini shartli ravishda azot kontsentratsiyasi bilan umumlashtirish mumkin u holda:

(2.15)
Agar yonilg’i gazsimon holatda bo’lsa, uning molekulyar tarkibi (% da, umumiydan) aniq bo’ladi, shuning uchun uni S^r,N^r,O^r va S^r ga (% da umumiydan) qayta hisoblamay, balkim material balans hisobini alohida moddalarni hajmi bo’yicha olib borish mumkin. Bu holda yaqinlashtirilgan formulalardan foydalanilmaydi, chunki yonilg’ini ma’lum molekulyar tarkibida aniq bog’liqliklar qo’llaniladi.

Ko’plab yonilg’i gazlari asosan SN₄,S₂N₆,S₃N₈,S₄N₁₀,N₂ va SO dan iborat bo’lganligi uchun, yonilg’ini yonish jarayonini ximizimini reaktsiyalarning quyidagi tenglamalari orqali ifodalash mumkin ( yonilg’i tarkibidagi gazni bir molekulasi hisobiga):

Material balans tuzishga doir misol ko’rib chiqamiz. Deylik, yonish kamerasida α=1,3 bo’lganda, tarkibi 94 % um. SN₄,15% um S₂N₆, 0,5% um. S₃N₈, 3%um. N₂, 1% umN₂ bo’lgan 1000 nm³/soat yonilg’i to’liq yonmoqda.

Bunda yonish kamerasida 940 nm³/soat SN₄,15nm³/soat S₂N₆, 5 nm³/soat S₃N₈, 30 nm³/soat N₂, 10 nm³/soat N₂ yonadi.

Material balansning keyingi qismini jadval ko’rinishida amalga oshirilamiz (jadval 2.1)

Jadval 2.1

Material balans hisobining jadval ko’rishi

Modda	Yonilg’i sarfi,nm^3/soat	Yonish uchun zarur bo’lgan O2, nm^3/soat	Yonishda hosil bo’layotgan SO2,nm^3/soat	Yonishda hosil bo’layotgan N2O, nm^3/soat

SHunday qilib 1000 nm3/soat yonilg’ini stexiometrik yoqish uchun zarur havo miqdori ( havo tarkibi 21% um. O₂ va 79 % um. N₂ inertlar bilan yoki tegishlicha 0,21 va 0,79 deb qabul qilinadi) kislorod bo’yicha O₂=1972,5 nm³/soatni tashkil qilib, bu 1972,5/0,21=9392,86 nm³/soat havo miqdoriga to’g’ri keladi.

Havo hajmi α=1,3 bo’lganda quyidagiga teng

U holda tutun gazlarining hisoblangan hajmi quyidagicha bo’ladi:

-SO₂-985 nm³/soat;

-N₂O-1975 nm³/soat;

- N₂; 10 nm³/soat (yonilg’idan)+9646,45 nm³/soat

(havodan) =9656,45 nm³/soat; -O₂; 2564,25nm³/soat (havo bilan)-1972,5 nm³/soat(yonish uchun) =591,75 nm³/soat.

∑=13208,2 nm³/soat bo’ladi.

Tutun gazlarining aniqlangan tarkibi quyidagicha bo’ladi:

-SO₂:985/13208,2=7,46% um.;

-N₂O:1975/13208,2=14,95 %um.;

- N₂:9656,45/13208,2=73,11%um.;

O₂:591,75/13208,2=4,48% um.;

SHunday qilib, yonilg’i sarfiga zarur bo’lgan havo miqdori nisbatlari (α=1,3 da) 12,2 nm³/nm³ ga , tutun gazlarining miqdori esa-13,2 nm³/nm³ ga teng bo’ladi. Tabiiyki havoning ortiqcha miqdorining boshqa koeffitsentlarida (α) va boshqa tarkibli yonilg’ida bu qiymatlar o’zgaradi.

Hisoblar natijasidan hulosa qilish mumkinki, yonishga berilayotgan gazlar miqdori asosan havo miqdori bilan aniqlanadi. Ma’lumki, havo asosini yonish jarayonida ishtirok etmaydigan azot tashkil qilib, u yonish kamerasidan tranzit holda o’tadi va bu issiqlik yo’qotilishlarga olib keladi, chunki tutun gazlarning harorati kirayotgan havo haroratidan har doim yuqori bo’ladi. Budan tashqari,hosil bo’layotgan tutun gazlari tarkibida 15 % gacha suv bug’lari bo’ladi, bu esa oltingugurt tutgan birikmalar bo’lmaganda shudring nuqtani haroratiga 55-65^oS to’g’ri keladi, shuning uchun tutun gazlarini sovutishda suyuq faza ajralishi mumkin, bu eesa texnologik qiyinchiliklarga olib kelishi mumkin.