Две стадии горения твёрдого топлива

Основные виды горения. Горение отличается многообразием видов и особенностей, обуславливаемыми процессами тепломассообмена, газодинамическими эффектами, кинетикой химических превращений, а также обратной связью между внешними условиями и характером развития горения.

Горючие системы могу быть химически однородными и неоднородными. К химически однородным относятся системы, в которых горючее вещество и воздух равномерно перемешаны (смеси горючих газов, паров или пылей с воздухом). К химически неоднородным относятся системы, в которых горючее вещество и воздух не перемешаны и имеют твердые поверхности раздела (твердые горючие материалы и жидкости, находящиеся в воздухе, струи горячих газов и паров, поступающие в воздух, и т. д.).

1. В зависимости от агрегатного состояния горючих веществ горение может быть гомогенным и гетерогенным. Примером гомогенного горения является горение паров, поднимающихся со свободной поверхности жидкости (рис.1), или горение газа, выходящего из трубы. В отличие от газов пары при сравнительно незначительных изменениях своего состояния могут переходить в жидкое состояние и обратно. Поэтому пар является неустойчивым рабочим телом и сравнительно легко меняет свое агрегатное состояние. При гомогенном горении скорость реакции горения зависит от скорости диффузии кислорода.

Рис. 1 Схема зоны горения паров (гомогеннее горение)

Примером гетерогенного горения на поверхности твердого вещества является горение антрацита, кокса, древесного угля. В этом случае диффузии кислорода к зоне горения также препятствуют продукты сгорания, как это видно из схемы, показанной на рис. 2. Концентрация кислорода в объёме воздуха (С₁) значительно больше концентрации его вблизи зоны горения (С₀). При отсутствии достаточного количества кислорода в зоне горения химическая реакция горения тормозится.

Рис. 2 Схема диффузии кислорода в зону горения твёрдого вещества (гетерогенное горение).

1 Горение летучих компонентов

Нагрев®Термическое разложение®Газификация летучих компонентов®Воспламенение®Горение

Стадия заканчивается исчезновением пламени.

2 Горение твёрдого остатка

2 C+O₂=CO - при недостатке кислорода

2 CO+O₂=CO₂ - при достаточном количестве кислорода

Сгорание веществ может быть полным и неполным. При полном сгорании образуются продукты, не способные к дальнейшему горению (СО₂, Н₂О, НС1); при неполном - получающиеся продукты способны к дальнейшему горению (СО, Н₂S, НСN, NН₃,альдегиды и т. д.).

В пламени любого источника света имеется накаленная полоса, тогда как в других частях теплота мало развита и почти даже незаметна. Зажгите для опыта свечу и наблюдайте за фитилем (рис. 3).

Рисунок 3 – Строение пламени свечи

Рисунок 4 – Температура пламени свечи

Вы увидите коричневую точку l, где свет почти не воспринимаем для глаза, а несколько выше синеватую часть m; так как кислород сюда не проникает, то газы здесь не горят, будучи невоспламеняемыми; это резервуар, питающий часть n, в которой газы подвергаются полному сгоранию; вид этой полосы ярко красный; часть n окружает полоса r, плохо видимая, но самая горячая из всех, тут происходит процесс полного сжигания углерода. В пламени свечи различить отдельные полосы очень легко. Но для того, чтобы установить разницы температур в этих полосах, необходимо проделать ряд опытов, кстати сказать, совсем безопасных.

2. Горение различается также по скорости распространения пламени, и в зависимости от этого фактора оно может быть:

- дефлаграционным (скорость пламени в пределах нескольких метров в секунду);

- взрывным (скорость пламени до сотен метров в секунду);

- детонационным (скорость пламени порядка тысяч метров в секунду).

3. Кроме того различают:

- ламинарное горение, характеризуемое послойным распространением фронта пламени по горючей смеси;

- турбулентное, характеризуемое перемешиванием слоев потока и повышенной скоростью выгорания.

Равномерное распространение горения устойчиво лишь в том случае, если оно не сопровождается повышением давления. Когда горение происходит в замкнутом пространстве, или выход газообразных продуктов затруднителен, то повышение температуры приводит к интенсивному расширению газовых объемов и взрыву.

Под взрывом понимают быстрое превращение веществ, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу.

Условия возникновения пожара. Пожар может возникать и распространяться только при соединении в определенном количественном соотношении трех составляющих (треугольник пожара).

1. горючая среда (ГС)

2.источник зажигания (ИЗ)

3. окислитель (ОК)

Источником зажигания может явиться такое нагретое тело (при вынужденном воспламенении) или такой экзотермический процесс (при самовоспламенении), которые способны нагреть некоторый объем горючей смеси до определенной температуры.

К основным источникам зажигания относятся:

– бытовые источники огня (спички, зажигалки, свечи, зажженные сигареты и др.);

– аварийный режим работы электротехнических изделий (приборов, установок);

– технологические процессы, связанные с применением или образованием источников повышенных температур, открытого огня и пламени;

– разряды статического или атмосферного электричества.

Горючая среда – среда, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания.

К горючим средам относятся:

– мебель, одежда, книги и другие предметы быта, а также функциональное (технологическое) оборудование и предметы труда, выполненные из горючих материалов;

– горючие материалы, ЛВЖ и ГЖ и их пары, горючие дисперсные среды (пыли), горючие газы, применяемые или обращающиеся в функциональном (технологическом) процессе производства;

– строительные конструкции, их облицовка и отделка, а также элементы инженерного оборудования объектов (трубопроводы, воздуховоды, кабели и т.п.), выполненные из или с применением горючих материалов.

В зависимости от характеристики горючей среды или горящего объекта пожары подразделяются на следующие классы и подклассы (табл. 1).

Таблица 1 – Классы пожаров

Обозначение класса пожара	Характеристика класса пожара	Обозначение подкласса пожара	Характеристика подкласса пожара
А	Горение твердых веществ	А1	Горение веществ, сопровож­даемое тлением (дерево, бумага, солома, угль, текстильные изделия и др.)
А2	Горение веществ, не сопровождаемое тлением (например, пластмассы)
В	Горение жидких веществ	В1	Горение жидких веществ, нерастворимых в воде (бензин, эфир, нефть), а также сжижаемых твердых веществ (например, парафина)
В2	Горение жидких веществ, растворимых в воде (спирты, метанол, глицерин и др.)
С	Горение газо­образных веществ		Быто­вой газ, водород, пропан и др.
D	Горение металлов	D1	Горение легких металлов (алюминий, магний, их сплавы)
D2	Горение щелочных и других подобных металлов (например, натрий, калий)
D3	Горение металлосодержащих соедине­ний, (например, металлоорганические соединения, гидриды металлов)
Е	Горение электро-установок		Все виды электрооборудования, электроустановки
F	Горение радиоактивных веществ и материалов

Дата добавления: 2014-12-16