ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Элементы теории горения топлива из "Промышленные парогенерирующие установки " Современная теория считает, что процесс горения имеет явно выраженный поточный характер и может быть расчленен на ряд последовательных зон. [c.39] В основу первичной классификации топочных устройств в настоящее время положен аэродинамический принцип организации процесса. Исходя из этого принципа все топочные процессы разделяются на три типа слоевой, факельный и вихревой. На рис. 3-1 показаны аэродинамические схемы топок. В слоевой топке может сжигаться только твердое топливо, а в факельной и вихревой — любое (твердое, жидкое, газообразное). Рассмотрим отдельные зоны процесса горения применительно к виду сжигаемого топлива и типу топки. [c.39] Создание первичной газовоздушной смеси производится путем соединения двух потоков топливного и воздушного. В слоевых топках эта зона состоит из кусочков различного размера, продуваемых воздухом, а в факельных при сжигании твердого топлива — из смеси топливной пыли с первичным воздухом. Первичным называется воздух, транспортирующий топливо, а вторичным — воздух, вдуваемый непосредственно в топочную камеру (на рис. 3-1 показан цифрами / и II). При жидком топливе для создания первичной газовоздушной смеси топливо распыляется. При газе надобность в создании первичной газовоздушной смеси отпадает, так как газ и воздух могут немедленно образовать смесь. [c.40] Зона огневой газификации является одной, из важнейших и определяет общую скорость всего поточного процесса горения. Огневая газификация представляет собой стадию измельчения до полного молекулярного состояния и необходима для того, чтобы всю массу топлива подготовить к следующей стадии — стадии образования истинной горючей смеси. Наиболее сложные формы принимает процесс газификации твердого топлива, сопровождаясь явлениями возгонки, окислительных и восстановительных реакций. Газификация твердого топлива облегчается с увеличением содержания в нем летучих веществ. [c.40] Ускорение стадии газификации может быть достигнуто повышением температуры и созданием среды с кислородсодержащими компонентами. Наличие кислорода в топливе облегчает процесс его газификации. Однако в промышленных топках факельного типа вследствие несовершенства смесеобразования в топочной камере зона газификации растягивается почти на всю длину факела. [c.40] При сжигании жидкого и твердого топлива в факельных топках газификация капель и частиц происходит при умеренных количествах первичного воздуха, подаваемого в горелку. Тепло, необходимое для протекания газификационных процессов, поступает от следующих источников пламени и раскаленной обмуровки топочной камеры, подогретого воздуха, топлива, а также от продуктов сгорания, искусственно возвращаемых из области активного горения продуктов газификации. [c.41] При сжигании газообразного топлива процесс газификации весьма своеобразен. Сложные углеводородные молекулы под воздействием высокой температуры разлагаются, в них происходят структурные изменения с активизацией молекул. [c.41] Образование истинной горючей смеси происходит путем смешения продуктов газификации с вторичным воздухом. Истинная горючая смесь способна немедленно вступить в окончательный процесс горения. В этой зоне развиваются наиболее высокие температуры, несмотря на отвод тепла экранными поверхностями нагрева, расположенными в топочной камере. Отвод тепла заметно влияет на завершение горения в конце топочной камеры. Поэтому чаще всего область наиболее высоких температур располагается ближе к началу фронта пламени. [c.41] Наличие золы в топливе вызывает образование шлака, накопление которого в топке может заметно ухудшить протекание нормального процесса горения. Поведение шлака в топке зависит от зольности и свойств горючей массы топлива, качества золы, тугоплавкости и вязкости получающихся щлаков. [c.41] Из рассмотрения отдельных зон ясно, что первые две зоны являются подготовительными, а последние две — огневыми, в которых развивается и завершается непрерывный процесс сжигания топлива. [c.41] Материальный баланс приведенных элементарных реакций позволяют определить массовые расходы кислорода и количество образовавшихся продуктов реакции на 1 кг горючего элемента. Зная плотность кислорода и продуктов реакции, можно определить их объем при нормальных условиях (давление 101,08 кПа, температура 273 К). Плотность различных газов при нормальных условиях приведена в табл. 3-1. [c.42] В воздухе по объему содержится 21% кислорода и 79% азота. Исходя из этого, можно определить объем воздуха, необходимый для горения каждого элемента топлива. [c.42] Рассмотрим указанные выше расчеты на примере горения углерода. Если для горения 12 кг углерода требуется 32 кг кислорода, то для горения 1 кг углерода потребуется 32/12 кг кислорода. Объем кислорода, необходимый для горения 1 кг углерода, составит 32/(12 1,429) = 1,866 м соответственно, объем воздуха 32/(12 1,429 0,21) =8,886 м . Выполнив аналогичные расчеты для каждого горючего элемента, получим расходы окислителя и количество продуктов сгорания, приведенные в табл. 3-2. [c.42] При сжигании газообразного топлива протекают реакции горения водорода, окиси углерода, сернистого газа, углеводородов. [c.43] Расчеты, связанные с горением газа, ведутся на 1 м сжигаемого газа при нормальных условиях. [c.43] Для определения температуры продуктов сгорания составляется тепловой баланс процесса горения. При сжигании топлива в адиабатных условиях (без теплообмена с ограждающими поверхностями) все тепло передается продуктам сгорания, которые нагреваются до максимальной для данного топлива температуры. Такая температура называется теоретической температурой горения. В реальных установках температура имеет более низкие значения, чем теоретическая, из-за теплоотдачи и тепловых потерь. [c.43] При сжигании топлива в топках парогенераторов и водогрейных котлов в качестве окислителя используется воздух. Зная количество воздуха, необходимое для горения каждого горючего элемента топлива (табл. 3-2), можно определить общее теоретическое количество воздуха, необходимого для горения всех горючих элементов. [c.43] Из приведенных уравнений ясно, что теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг твердого или жидкого и 1 м газообразного топлива, зависит только от его элементарного химического состава. [c.45] В результате полного сжигания топлива в теоретических условиях образуются продукты сгорания, которые состоят из СОг, ЗОг, N2, Н2О. Двуокись углерода и сернистый газ принято объединять и называть сухие трехатомные газы , обозначая через КОг, т. е. К02 = С02 + 302. [c.45] Объем азота в продуктах горения складывается из объема азота, содержащегося в подаваемом воздухе, и объема азота, содержащегося в топливе, т. е. [c.45] Вернуться к основной статье