Экономия природного газа при его замене технологическими газами для отопления средне- и высокотемпературных печей. 2. Численное определение расхода, энергетических и экологических характеристик использования топлива

Abstract

В рамках новой авторской методологии замещения топлив, учитывающей 2-е начало термодинамики наряду с 1-м, предложен способ определения требуемого расхода топлива и соответствующей теплоты его сгорания. Развит способ расчета требующейся располагаемой энтальпии топливоокислительной смеси. Рассмотрено влияние замены топлива на образование вредных веществ при сжигании топлив в печах. В основу концепции замены топлив положено условие сохранения потока полезно использованной полной энтальпии и учета к.п.д. использования топлива. Выполнены численные оценки возможности экономии или возникновения перерасхода природного газа (NG). Проведены расчеты потоков располагаемой теплоты исходной топливовоздушной смеси и теплоты сгорания анализируемых низкокалорийных топлив в зависимости от содержания доменного газа (BFG) в смесях с природным (NG + BFG) и коксовым (COG + BFG) газами при замене природного газа технологическими газами. Наряду с расходными и энергетическими характеристиками использования смешанных топлив выполнены оценки образования удельных выбросов вредных веществ: диоксида углерода как парникового газа и оксидов азота как токсичного вещества.

У рамках нової авторської методології заміщення палив, що враховує 2-й початок термодинаміки поряд з 1-м, запропоновано спосіб визначення потрібної витрати палива та відповідної теплоти його згоряння. Розвинено спосіб розрахунку потрібної наявної ентальпії паливоокислювальної суміші. Розглянуто вплив заміни палива на утворення шкідливих речовин при згорянні палив у печах. В основу концепції заміни палив покла-дено умову збереження потоку корисно застосованої повної ентальпії та врахування ККД використання палива. Виконано чисельні оцінки можливості економії або виникнення пе-ревитрати природного газу (NG). Проведено розрахунки потоків наявної теплоти почат кової паливоповітряної суміші та теплоти згоряння аналізованих низькокалорійних палив у залежності від вмісту доменного газу (BFG) у сумішах з природним (NG + BFG) та коксовим (СОG + BFG) газами при заміні природного газу технологічними газами. Поряд з витратними та енергетичними характеристиками використання змішаних палив зроблено оцінку утворення питомих викидів шкідливих речовин: діоксиду вуглецю як парникового газу та оксидів азоту як токсичної речовини.

The technique for calculation of need fuel flow rate and for proper combustion heat flow has been advanced in frame of new author’s (B.S. Soroka) methodology of fuel replacement that takes the second law of thermodynamics into account along with the first law. Method for calculation the rate of available enthalpy flow of fuel-oxidant mixture has been developed. An impact of fuel replacement on formation the harmful substances by gas fuels combustion in the furnaces has been studied. The concept of new approach to interchangeability of fuel gases is grounded upon condition of conservation the rate of useful total enthalpy flow under fuels substitution. The last value accounts the fuel use efficiency. Numerical calculations of saving or overexpenditure the natural gas (NG) for the cases of total or partial NG substitution by process gases have been fulfilled. The calculations of the available heat flows of fuel-oxidant mixture and of combustion heat flow of the analyzed low-calorific fuels have been carried out for the cases of NG replacement with the process gases depending on the content (volume fraction) of blast furnace gas (BFG) in mixtures with natural (NG + BFG) or coke oven (COG + BFG) gases. Evaluation of formation and of specific effluents of pollutants: carbon dioxide as a greenhouse gas and nitrogen oxides as the most representative harmful substance — has been carried out along with computations of fuel flow rate and with energy using characteristics of low calorific mixed fuels.