Стадії горіння різних палив

Горіння палива

Горіння - це складний фізико-хімічний процес, який включає в себе ряд послідовно і паралельно здійснюваних фізичних і хімічних стадій. Необхідно створити фізичний контакт між молекулами кисню і палива і довести молекули до стану, коли можлива хімічна реакція між ними.

Процес горіння газу можна умовно розділити на 2 стадії:

- утворення горючої суміші газу і повітря та її початкове нагрівання за рахунок теплоти повітря, що разом з газом надходить в пальник;

- нагрівання до запалювання, запалювання і горіння робочої суміші, що відбувається в топці.

Процес горіння рідкого палива включає такі стадії:

- нагрівання і випаровування рідкого палива;

- змішування пари палива з повітрям;

- нагрівання, запалювання і горіння суміші.

При спалюванні твердого палива відбуваються такі процеси:

- нагрівання палива, його сушіння та виділення летких речовин і утворення коксового залишку;

- утворення суміші летких горючих речовин з повітрям, її нагрівання, запалювання і горіння;

- нагрівання, запалювання і горіння твердого коксового залишку.

Якщо утворення горючої суміші проходить при високій температурі, то відбувається термічний розклад важких вуглеводів палива з утворенням більш легких молекул, які частково окислюються – це, так звана, вогнева чи попередня газифікація палива, яка інтенсифікує процес горіння.

Розрізняють гомогенне горіння, якщо агрегатний стан палива і окислювача один і той же (горіння природного газу), та гетерогенне горіння, яке відповідає умовам спалювання вугілля і мазуту. При цьому гомогенну суміш утворюють летючі речовини твердого палива і повітря, а також пара рідкого палива і повітря.

Горіння палива може бути повним і неповним. В реальних процесах реалізується неповне горіння

Розрізняють механічну і хімічну неповноту згорання. Механічна неповнота згорання полягає в тому, що частина палива, що надійшла для спалювання, не приймає участь в процесі горіння і виходить з топки разом зі шлаками і золою.

Хімічні втрати є результатом хімічно неповного окислення вуглецемістких сполук з утворенням СО (замість СО₂), а також в зв’язку з тим, що ряд горючих речовин, які одержуються в процесі випаровування і термічного розкладу рідккого і твердого палива (СО, Н₂, СН₄ та інші) залишають топку, не завершивши окислювальні процеси.

Кількість повітря, теоретично необхідного для повного спалювання 1 кг палива, визначається з рівняння:

, м³/кг, (2-5)

де - вміст, відповідно, вуглецю, сірки, водню і кисню в робочому складі палива.

Коефіцієнтом витрати повітря, , є відношення дійсного об’єму повітря, яке витрачається на спалювання 1 кг (або 1 м³) палива, , до теоретично необхідного об’єму, тобто

. (2-6)

Якщо >1 – то це коефіцієнт надлишку повітря.

Оптимальні значення залежать від виду палива і способу його спалювання, зокрема;

- для газу =1,05÷1,15;

- для мазуту =1,1÷1,4;

- для вугільного пилу (камерне спалювання вугілля) =1,2÷1,25;

- для шарового спалювання вугілля =1,3÷1,7.

В результаті повного згорання палива з теоретичного необхідною кількістю повітря утворюються газоподібні продукти, які в основному складаються з СО₂, SO₂, N₂ і Н₂О.

Звичайно позначають СО₂+SO₂=RO₂ – кількість 3-х атомних газів.

Для визначення об’ємів газів – продуктів згорання користуються формулами:

- об’єм трьохатомних газів

, м³/кг; (2-7)

- об’єм азоту

, м³/кг; (2-8)

- об’єм водяної пари

, м³/кг (2-9)

Сумарний теоретичний об’єм продуктів згорання дорівнює

, м³/кг. (2-10)

Дійсний об’єм продуктів згорання буде більше теоретичного за рахунок О₂, N₂ і Н₂О, що знаходяться в надлишковому повітрі, оскільки .

Оскільки повітря не містить у собі трьохатомних газів, то їх об’єм не залежить від і залишається постійним, .

Збільшується об’єм двохатомних газів і водяної пари, :

, м³/кг, (2-11)

та , м³/кг. (2-12)

Тоді сумарний об’єм продуктів згорання при >1 буде:

, м³/кг. (2-13)

2.3. Підготовка палива до подачі його в котельню

Дата добавления: 2014-01-11