Процессы горения и способы сжигания топлива

Краткая характеристика отдельных видов топлива.

По степени старения виды топлива располагаются в последовательности: древесина, торф, ископаемые угли (бурые, каменные, антрациты), горючие сланцы, жидкое топливо (нефть, мазут, солярка), газообразное топливо (природный и попутный нефтяной газы). Все виды топлива, отличаются между собой по химическому составу, наличию влаги, выходу летучих, теплоте сго­рания, по спекаемости каменных углей (газовый “Г”, тощий “Т”, длиннопламенный “Д”, жирный Ж, спекающийся ОС,СС), по размерам кусков (плита П, крупный К, мелкий М, орех О, семечко С, штыб Ш, рядовой Р и др.)

Маркировка ископаемого угля включает: АРШ- донецкий антрацит рядовой штаб, АП-донецкий антрацит плита и т.д.

Отдельные виды и разновидности топлива имеют следующие характеристики:

Дрова имеют теплоту сгорания Q^Р_Н, кДж/кг, которая в значительной степени зависит от влажности W^P. Так например, при W^P=30% теплота сгорания Q^Р_Н=12000 кДж/кг, при W^P=50% Q^Р_Н=8400 кДж/кг.

Торф(кусковой и фрезерный) ввиду высокой влажности (до 50%) и низкой теплоты сгорания (8500 – 15000 кДж/кг), а также невыгодной транспортировки используется как местное топливо (содержит около 70% летучих веществ), способен к самовозгоранию

Бурые угли – наиболее низкосортны. Они содержат много минеральных примесей, летучих веществ и склонных к самовозгоранию. Теплота сгорания бурого угля 10500-16000 кДж/кг. Теплота сгорания каменного угля 25000-28000 кДж/кг

Антрациты представляют собой наиболее старый по своему геологическому возрасту вид ископаемых углей с большим содержанием углерода. Теплота сгорания антрацита 25500-297000 кДж/кг.

Горючие сланци характерезуются большим содержанием летучих веществ (около 80%) и высокой зольностью (А=50-55%). Влажность сланцев составляет 15-20%. Теплота сгорания сланцев составляет 6300-9800 кДж/кг.

В качестве жидкого топлива в тепловых устройствах сжигается мазут – остаточный продукт при переработке нефти. В мазуте практически нет воды и минеральных примесей. Теплота сгорания мазута 38500-39000 кДж/кг.

Газообразное топливо, особенно природный и попутный газы, имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с твёрдым и даже жидким топливом; низкая себестоимость по добыче, возможность лёгкой транспортировки по трубопроводам, сгорает без дыма и копоти, легко перемешивается с воздухом; при его использовании удобнее осуществлять регулирование и автоматизацию процесса горения. Теплота сгорания природного газа по сухой массе составляет 34000-36000 кДж/кг, попутного 53000-63000 кДж/кг.

Горение топлива представляет собой химический процесс соединения его горючих компонентов с кислородом воздуха, протекающий при высокой температуре и сопровождающийся выделением значительного количества теплоты.

Для обеспечения устойчивого процесса горения необходимы следующие условия: наличие в топочном устройстве высокой температуры для подогрева топлива до температуры воспламенения; постоянный подвод к топливу достаточного количества воздуха, необходимого для горения; непрерывный отвод продуктов сгорания из топки.

С точки зрения сжигания, топливо характеризуется температурой воспламенения (минимальная температура, при которой начинается горение), которая зависит от химического состава и от условий горения. Приближенно можно принимать температуру воспламенения для дров и торфа – 350^оС, для каменного угля – 450^о-500^оС, для антрацита – 600^о-700^оС, для мазута – 500^оС, для природного газа и др. – 650^о-750^оС, для жидкого топлива (мазута) 500 ^оС и для газообразного – 650-750 ^оС.

Характер горения зависит от вида сжигаемого топлива, способов сжигания и подвода воздуха к топливу. В зависимости от вида топлива различают: гомогенное (в объеме - в массе; топливо и окислитель находятся в одном агрегатном состоянии) и гетерогенное горение (на поверхности раздела фаз).При горении твёрдого топлива различают два способа: горение в слое кускового топлива и горение в факеле пылевидного топлива (слоевой и факельный способы сжигания). Газообразное и жидкое топливо сжигают только в факеле.

В зависимости от соотношения между временем смесеобразования и временем протекания химической реакции различают диффузионное, кинетическое и смешанное горение.

Конструкции топочных устройств рассматривают с позиций обеспечения наиболее полного сгорания топлива (для чего необходимы определенные условия), надежности и простоты работы, удобства обслуживания (обеспечение чистоты поверхности нагрева в топке), возможности максимальной механизации и автоматизации всех процессов.

Дата добавления: 2014-01-05