ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Горение топлива из "Котельные установки " При сжигании топлива входящие в его состав горючие элементы соединяются с кислородом воздуха. При этом происходит преобразование химической энергии топлива в тепловую, идущую на нагрев продуктов сгорания топлива. [c.40] Принято различать полное и неполное сгорание топли-в а, процесс протекания которых может идти одновременно, но конечные результаты будут различны. Полное горение топлива можно характеризовать как быстро протекающий фичико-химический процесс взаимодействия горючего вещества с окислителем, сопровождающийся интенсивным выделением теплоты. [c.40] Ап — изменение числа молей. [c.41] Е — энергия активации, Дж/моль или ккал/моль. [c.41] Из уравнения (2-4) следует, что протекание реакций возможно при столкновении реагирующих молекул, которые обладают определенным запасом энергии, достаточным для разрушения или ослабления внутримолекулярных связей. Величина энергии активации Е и есть этот минимальный запас энергии, обеспечивающий эффективность столкновения и химическое взаимодействие молекул при отсутствии этой энергии химические реакции горения не происходят. Значение энергии активации для смеси газов обычно составляет величину от 83,8 до 168Х X1Q3 КДж/моль или от 20 до 40-lO ккал/моль. [c.41] Однако закон действующих масс и уравнение Аррениуса недостаточны для объяснения истинного характера протекания реакций горения водорода, углерода и его окиси. [c.42] Если молекула, обладающая энергией активации, окисляясь, порождает одну новуда активную молекулу, которая, продолжает цепь, то процесс называют неразветвленной цепной реакцией. Если же активная молекула вызывает при реакции образование нескольких новых активных молекул, из которых одна продолжает начатую цепь, а другие начинают новые цепи, то такую реакцию называют разветвленной цепной реакцией. [c.42] Схема подобной реакции показана на рис. 2-1 для водорода, как наиболее изученная спектроскопическим методом. Скорость течения цепных реакций превосходит скорость течения обычных химических реакций в сотни тысяч раз. Однако результирующая скорость реакции горения определяется скоростью самой медленной реакции, образующей данную цепь. Примерами таких реакций, кроме горения водорода, является горение углерода, имеющего более сложный характер, с участием атомарного водорода, гидроксильных радикалов и других активных центров. [c.43] Процесс горения любой частицы натурального твердого топлива протекает еще более сложным путем и сопровождается комплексом физико-химических явлений начинается с подогрева топлива, сопровождающегося испарением влаги и возгонкой летучих и продолжающегося до момента воспламенения. Далее происходит горение летучих и кокса, зависящее от контакта с окислителем, зольности топлива, температур и других факторов, и заканчивается образованием шлака. [c.43] Схематически эти процессы показаны на рис. 2-2, где они искусственно разделены для возможности представления хода каждого процесса. [c.43] Все перечисленные процессы чаще протекают одновременно, чем и определяется сложность их исследования. Псоб.ходимо напомнить, что реакции веществ, находящихся в одинаковом агрегатном состоянии, называются гомогенными к ним относятся реакции горения газов. Реакции горения жидких и твердых топлив протекают при разном агрегатном состоянии веществ такие реакции называются гетероген-и ы м и. [c.43] Если время контактирования больше времени химической реакции, то горение относят к диффузионному, в обратном случае горение относят к кинетическому. Изображая графически изменение скорости горения топлива (рис. 2-3) в зависимости от температуры при постоянной массовой концентрации окислителя, можно показать, что в соответствии с уравнением Аррениуса (2-4) скорость реакции с ростом Т сильно увеличивается (кривая 1). Область горения, ограниченная осью ординат и кривой 1, называют кинетической осью абсцисс и кривой 2 —диффузионной областью горения. Между кривыми / и 2 существует область 3, в которой скорости химических реакций соизмеримы со скоростями диффузии. [c.44] Это приближенное выражение для определения Ын получено из анализа разме рностей в дифференциальном уравнении теплопроводности с источником и показывает, что нормальная скорость распространения пламени зависит от физических свойств смеси и ее химической активности, так как время сгорания обратно пропорционально скорости химической реакции при температуре горения. [c.45] Более сложным является процесс горения твердого топлива даже в случае предварительного измельчения его до пылевидного состояния. Многочисленные исследования процесса горения частиц твердого топлива привели к установлению двух основных закономерностей закона горения отдельной натуральнойугольной частицы и закона распределения частиц полидисперсной угольной пыли по размерам. [c.46] Исходя из указанных положений наиболее вероятной схемой процесса горения является горение пылинки в топочной камере в объеме движущегося потока — выход летучих, горение летучих в движущейся среде и горение коксовой частицы с одновременными физико-химическими превращениями минеральной части топлива. Эти превращения происходят одновременно с диффузией окислителя к остатку частицы, горением остатка при протекании вторичных реакций продуктов сгорания на раскаленной пове рхности частиц или вблизи от нее. [c.46] Схематизируя явление, можно исключить из него некоторые стадии и рассматривать горение угольной пыли после ее прогрева как квазистационар н ы й процесс. Это позволяет записать ряд дифференциальных уравнений горения, решение которых можно выполнить с помощью электронно-вычислительных машин. [c.46] В соответствии с изложенным процесс горения натурального топлива можно с некоторой условностью разделить на следующие стадии (табл. 2-2). [c.47] Такая разбивка на стадии условна потому, что эти стадии процесса протекают не только последовательно, но и параллельно, накладыва-ясь друг на друга, как это имеет место, например, при испарении влаги и возгонке летучих, возгонке и горении летучих, образовании и горении кокса и т. д. Продолжительность протекания отдельных стадий горения зависит от свойств топлива, конструктивных особенностей топочного устройства и ряда других факторов, из которых главными являются процессы тепло- и массообмена. [c.47] Вернуться к основной статье