¿Qué cantidad de humos hay en un horno de coque de 6 m?
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Nuestra fábrica de altos hornos cuenta con un sistema de monitoreo en tiempo real. La cantidad de gases de escape en el lado norte es de 250,000 metros cúbicos (según las estimaciones). ¿Cuál debería ser ese valor exacto?
¿Eres la cantidad de humo de una estufa? ¿Qué condiciones de operación?
Conociendo el tipo de horno (tamaño de la cámara de carbonización, número de orificios) y el tiempo de ciclo, se puede calcular el consumo de gas por hora, es decir, el caudal de gas. Al combinar esto con el coeficiente de exceso de aire, se puede determinar el caudal de gases de escape, es decir, cuántos gases de escape se generan por hora
¿Sabe cómo calcular la cantidad de gases de escape a partir del consumo de gas?
Método de cálculo detallado:
1. Primero, se determina el porcentaje de cada componente del gas de coquería (en volumen). Por ejemplo:
H2: 62.91%, CH4: 12.09%, CO: 5.51%, CnHm: 1.86%, CO2: 2.13%, O2: 0.49%, N2: 5.22%. La energía calorífica es de 16690.25 kJ/m³.
2. A partir de la composición del gas y de las ecuaciones químicas de reacción con el oxígeno, se calcula la cantidad teórica de oxígeno necesaria (y también la cantidad de aire), así como la cantidad de gases de escape después de la combustión.
**Composición y cantidades teóricas:**
| Componente | Cantidad teórica (m³/m³ de gas) |
|-------------|-------------------------------|
| VCO2 | 0.53 |
| VH2O | 1.46 |
| CH4 | 24.38 |
| CO | 43.78 |
| CnHm | 34.46 |
| VO2 | 2.98 |
**Ecuaciones químicas:**
- H2 + 0.5O2 = H2O → 0.5 × 62.91 = 31.455
- CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O → 2 × 12.09 = 24.18
- CO + 0.5O2 = CO2 → 0.5 × 5.51 = 2.755
- C2H4 + 3O2 = 2CO2 + 2H2O → 3 × 2.98 = 8.94
- C6H6 + 7.5O2 = 6CO2 + 3H2O → 7.5 × 2.23 = 16.725
**Cantidades totales teóricas:**
- Oxígeno: 84.76 m³/m³
- CO2: 34.74 m³/m³
- H2O: 113.14 m³/m³
- N2: 5.22 m³/m³
**Cantidades reales de aire, oxígeno e nitrógeno:**
L_real = α × L_téorico = α × O_téorico × (100/21)
1.3 × 84.76 × (100/21) = 524.70 m³/h
524.70 × 0.0235 × 0.6 = 7.40 m³/h
524.70 × 0.79 = 414.51 m³/h
524.70 × 0.21 – 84.76 = 25.43 m³/h
**Composición de los gases de escape:**
| Componente | Cantidad (m³) |
|-------------|--------------|
| CO2 | 34.74 |
| O2 | 120.54 |
| CO | 419.73 |
| N2 | 25.43 |
| H2O | 600.44 |
**Composición porcentual de los gases de escape:**
| Componente | Porcentaje |
|-------------|------------|
| CO2 | 5.79% |
| O2 | 82.08% |
| CO | 69.90% |
| N2 | 4.24% |
| H2O | 100.00% |
**Notas:**
- Se asume que CnHm está compuesto en un 80% por C2H4 y en un 20% por C6H6.
- La temperatura de saturación del gas es de 20°C y la humedad relativa es de 0.6.
- El coeficiente de exceso de aire es α = 1.33.
- Se supone que el flujo de gas de coquería por cada horno es de 9900 m³/h. Por lo tanto, el flujo de aire que entra al horno es de 9085 × 5.247 = 47669 m³/h. El flujo de gases de escape es de 9085 × 6.0044 = 54550 m³/h.
1. Primero, se determina el porcentaje de cada componente del gas de coquería (en volumen). Por ejemplo:
H2: 62.91%, CH4: 12.09%, CO: 5.51%, CnHm: 1.86%, CO2: 2.13%, O2: 0.49%, N2: 5.22%. La energía calorífica es de 16690.25 kJ/m³.
2. A partir de la composición del gas y de las ecuaciones químicas de reacción con el oxígeno, se calcula la cantidad teórica de oxígeno necesaria (y también la cantidad de aire), así como la cantidad de gases de escape después de la combustión.
**Composición y cantidades teóricas:**
| Componente | Cantidad teórica (m³/m³ de gas) |
|-------------|-------------------------------|
| VCO2 | 0.53 |
| VH2O | 1.46 |
| CH4 | 24.38 |
| CO | 43.78 |
| CnHm | 34.46 |
| VO2 | 2.98 |
**Ecuaciones químicas:**
- H2 + 0.5O2 = H2O → 0.5 × 62.91 = 31.455
- CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O → 2 × 12.09 = 24.18
- CO + 0.5O2 = CO2 → 0.5 × 5.51 = 2.755
- C2H4 + 3O2 = 2CO2 + 2H2O → 3 × 2.98 = 8.94
- C6H6 + 7.5O2 = 6CO2 + 3H2O → 7.5 × 2.23 = 16.725
**Cantidades totales teóricas:**
- Oxígeno: 84.76 m³/m³
- CO2: 34.74 m³/m³
- H2O: 113.14 m³/m³
- N2: 5.22 m³/m³
**Cantidades reales de aire, oxígeno e nitrógeno:**
L_real = α × L_téorico = α × O_téorico × (100/21)
1.3 × 84.76 × (100/21) = 524.70 m³/h
524.70 × 0.0235 × 0.6 = 7.40 m³/h
524.70 × 0.79 = 414.51 m³/h
524.70 × 0.21 – 84.76 = 25.43 m³/h
**Composición de los gases de escape:**
| Componente | Cantidad (m³) |
|-------------|--------------|
| CO2 | 34.74 |
| O2 | 120.54 |
| CO | 419.73 |
| N2 | 25.43 |
| H2O | 600.44 |
**Composición porcentual de los gases de escape:**
| Componente | Porcentaje |
|-------------|------------|
| CO2 | 5.79% |
| O2 | 82.08% |
| CO | 69.90% |
| N2 | 4.24% |
| H2O | 100.00% |
**Notas:**
- Se asume que CnHm está compuesto en un 80% por C2H4 y en un 20% por C6H6.
- La temperatura de saturación del gas es de 20°C y la humedad relativa es de 0.6.
- El coeficiente de exceso de aire es α = 1.33.
- Se supone que el flujo de gas de coquería por cada horno es de 9900 m³/h. Por lo tanto, el flujo de aire que entra al horno es de 9085 × 5.247 = 47669 m³/h. El flujo de gases de escape es de 9085 × 6.0044 = 54550 m³/h.