Расчет пиролизной установки

Методика расчета эффективности пиролиза
обобщенного сырья в шахтной печи
2
1. Исходные данные 2
2. Оценка общей энергетики пиролиза 2
3. Химические реакции в реакторе 5
4. Продукты химических реакций 7
5. Энергетика реактора 7
6. Удельные параметры пиролиза 9
7. Тепловой баланс пиролиза 10
8. Пример расчета печи производительностью 1000 кг/ч 11
Приложение 1 12
Список литературы 13

3. Химические реакции в реакторе
Основными уравнениями химических реакций являются [2]:
2С + О2 = 2СО – 58,86 ккал/моль
С + Н2О = СО+Н2 +28,38 ккал/моль
СО + Н2О = СО2+Н2 – 10,41 ккал/моль

Термическое разложение высокомолекулярных органических соединений (в том числе диоксинов) носит необратимый характер, начиная с температуры 1200 С [3].
Поэтому для пиролиза выбирается среднемассовая температура в реакторе – 1200С. Поскольку при пиролизе одновременно могут происходить различные химические реакции, то для каждой конкретной температуры существует определенная комбинация компонентов синтез-газа, определяемая константой равновесия фаз [4]. Для температуры 1200С константа равновесия для продуктов газификации СО, Н2, СО2, Н2О равняется 2,5 [5].
Таким образом, к трем уравнениям химических реакций добавится уравнение, определяемое константой равновесия фаз:
....

4. Продукты химических реакций
В реакторе выделяется энергия в количестве:

71102,8 ккал+ 3699 ккал + 4039 ккал = 78841 ккал.

Выделяется СО в количестве 56,788 кг; Н2 – 4,448 кг; СО2 –17,072 кг; Н2О – 19,252 кг N2 – 41,44 кг или в процентном отношении: СО – 40,85% мас; Н2 – 3,22% мас.; СО2 –12,28% мас; Н2О – 13,85% мас; N2 – 29% мас. Всего 139 кг. В накопителе печи остается
....

6. Удельные параметры пиролиза
Состав синтез-газа, выходящего из газификатора при 1200С:
СО – 40,85% мас; Н2 – 3,22% мас; О2 – 12,28% мас; Н2О – 13,85% мас.
Дополнительно в накопителе печи находится 15% шлака.
При нормальных условиях вода конденсируется, тогда состав сухого синтез-газа в объемных процентах (в соответствующих единицах):
СО – 56,788 кг – 2,028 кмоль 22,4 нм3/кмоль = 45,42 нм3 =33,14%;
Н2 – 4,448 кг – 2,224 кмоль 22,4 нм3/кмоль = 49,81 нм3 =36,34%;
СО2 – 17,072 кг – 0,388 кмоль 22,4 нм3/кмоль = 8,69 нм3 =6,34%;
N2 – 41,44 кг – 1,48 кмоль 22,4 нм3/кмоль = 33,15 нм3 =24,18%.

2. Оценка общей энергетики пиролиза
Для оценки общей энергетики пиролиза и состава основных продуктов пиролиза необходимо знать элементный состав исходного топлива: С; Н2; О2; Н2О; зола. В исходных данных есть информация о влажности, зольности и калорийности, но нет данных о С, Н2, О2. Поэтому, исходя из известных (в исходных данных) элементов (веществ) и калорийности, рассчитаем процентное содержание углерода, водорода и кислорода в сырье.
Хлор, сера, свинец, медь, марганец, никель, мышьяк, кадмий и ртуть в сумме составляют менее 2%, поэтому на энергетику существенно повлиять не могут и при расчетах во внимание не принимаются.
Определение элементного состава бытовых отходов [1] и низкосортных топлив, обладающих калорийностью до 15000 кДж/кг, влажностью более 25% и зольностью в сухом состоянии 20% начнем с того, что определим зольность топлива на рабочую массу. Известно, что золы в сухом состоянии содержится до 20%, а влажность массы составляет 25%, следовательно, золы в рабочей массе содержится:

75%  20% : 100% = 15%.

После первого шага вычислений имеем:
...

Произведен расчет пиролизной установки, есть эскиз печи.
Методика расчета эффективности пиролиза
обобщенного сырья в шахтной печи

1. Исходные данные [1]:
Теплотворная способность отходов до 15000 кДж/кг
Относительная влажность более 25%
Хлор до 0,9%
Сера до 0,6%
Зола в сухом состоянии до 20%
Свинец в сухом состоянии до 200 мг/кг
Медь в сухом состоянии до 300 мг/кг
Марганец в сухом состоянии до 400 мг/кг
Никель в сухом состоянии до 40 мг/кг
Мышьяк в сухом состоянии до 9 мг/кг
Кадмий + ртуть в сухом состоянии до 7 мг/кг