16. Задачи и методика составления материального баланса процессов горения..

Составляется для определения теоретически необходимого количества воздуха, состава и количества газообразных продуктов сгорания.

С ­­­­­---------> CO₂ (CO)

S ---------> SO₂

H +O₂ (21%), H₂O

O N₂(79%) O₂

N ---------> N₂

W ---------> H₂O

А

C + O₂ --> CO₂

12C + 32O₂ --> 44CO₂

1C + 32/10 O₂ --> 44/12 CO₂

Теоретические объёмы сгорания:

RO₂=5%

Водяные пары:

,

- теор.объём продуктов сгорания

В реальных условиях работы котельного агрегата в средстве несовершенства устройства добиться полного сгорания топлива, при необходимом количестве воздуха, не представляется возможным. Поэтому действительное количество воздуха больше теор.необходимого количества воздуха.

α α-коэф.избытка воздуха

const

Контроль процесса горения:

1)Определение теплоты сгорания

2)Определение коэф.избытка воздуха (α)

17. Теоретически необходимое кол-во воздуха.

Под теоретически необходимым понимают то минимальное количество воздуха, которое требуется для полного окисления всех горючих элементов топлива. Его определяют из стехиометрических реакций горения и выражают либо в виде массового расхода L₀ в кг воздуха на кг топлива, либо в виде объемного расхода V₀ в м³ воздуха при нормальных физических условиях (НФУ) на кг то­плива.

Теоретически необходимый объем воздуха (V^H₀ м³/кг) для сжигания 1 кг топлива при н.у. находим делением массы израсходованного кислорода на его плотность при н.у. (ρ^Н _О2 = 1,429), и на 0,21, т.к. в воздухе содержится 21% кислорода. Будем считать, что в воздухе содержится 79% азота, пренебрегая незначительными количествами аргона, углекислоты, водяных паров и др. примесей.

V^H₀ = 0,0889(С^Р + 0,375 S^Р_Л) + 0,265 Н^Р-0,0333О^Р м³/кг

Теоретически необходимая масса воздуха:

L₀ = V^H₀ ρ^Н _ВОЗ = V^H₀ 1,293 кг·воз/кг·тл

Действительный расход топлива на 1 кг топлива:

V^H_Д =V^H₀ α_Т м³/кг или L_Д = L₀ α_Т кг/кг,

где α_Т – коэффициент избытка воздуха в топке.

Подача в топку и камеры воздуха в количестве, теоретически необходимом, практически не обеспечивает полноты сгорания топлива. Это приводит к так называемым потерям топлива от химической неполноты сгорания. Поэтому фактически в топку и камеры, как правило, подают воздуха несколько больше, чем это требуется теоретически. Этот изли-шек характеризуется коэффициентом избытка воздуха a, под которым понимают отношение количества воздуха, действительно подаваемого в топку, к теоретическому необходимому.

Количество воздуха, расходуемого для горения, приблизительно пропорционально теплоте сгорания топлива, поэтому для прикидочных подсчетов можно воспользоваться ф-ой:

V^H₀ = 1,12 Q^Р_Н / 1000 м³/кг

18. Понятие о коэффициенте избытка воздуха и влияние его на экономичность работы котла.

Подача в топку и камеры воздуха в количестве, теоретически необходимом, практически не обеспечивает полноты сгорания топлива. Это приводит к так называемым потерям топлива от химической неполноты сгорания. Поэтому фактически в топку и камеры, как правило, подают воздуха несколько больше, чем это требуется теоретически. Этот излишек характеризуется коэффициентом избытка воздуха a, под которым понимают отношение количества воздуха, действительно подаваемого в топку, к теоретическому необходимому, т.е.:

При сжигании различных топлив требуется разный избыток воздуха: чем труднее окислить горючие, тем больше должен быть α. Недостаток воздуха приводит к появлению СО - продукта неполного сгорания. Избыточное количество воздуха (сверх оптимального) повышает потери тепла с уходящими газами, снижая тем самым КПД котла. Кроме того, чрезмерно высокий α снижает температуру в факеле, что также приводит к появлению СО, а в некоторых случаях - к образованию сажи.

Таким образом, для организации эффективного горения очень важно поддерживать необходимое количество окислителя. Регулирование этого процесса контролируется по составу продуктов сгорания: измерение содержания О2 или СО2 позволяет рассчитать коэффициент. Выбор оптимального значения a зависит от рода топлива, способа сжигания и конструктивных особенностей топок и камер и является технико-экономической задачей.

При проектировании топливосжигающих устройств коэффициент принимается соглас-но установленным нормам, в условиях эксплуатации - устанавливаются экспериментально.

При сжигание топлива в топках печей и котлов, которые, как правило, работают под разрежением, имеют место присосы воздуха через неплотности, т.е. неорганизованное поступление воздуха в топку. Этот воздух учитывается коэффициентом Da_пр, величина которого при проектировании нормируется. Присосы воздуха имеют место не только в топках, но и по всему газовому тракту печно-го или котельного агрегата. Уплотнением топок и газоходов добиваются минимальных значений Da_пр

19. Качество топлива и проблемы защиты окр. среды.

Продукты сгорания оказывают определяющее влияние на энергетические и экологические показатели различных теплотехнических установок.

Однако помимо этих продуктов при сгорании образуется и ряд других веществ, которые вследствие их малого количества не учитываются в энергетических расчетах, но определяют экологические показатели топок, печей, тепловых двигателей и других устройств современной теплотехники.

В первую очередь к числу экологически вредных продуктов сгорания следует отнести так называемые токсичные газы.

Токсичными называют вещества, оказывающие негативные воздействия на организм человека и окружающую среду. Основными токсичными веществами являются оксиды азота (NОх), оксид углерода (СО), различные углеводороды (СН), сажа и соединения, содержащие свинец и серу.

Оксиды азота. При сгорании топлив главным образом образуется оксид азота NO, который затем в атмосфере окисляется до NO2. Находящийся в атмосфере NO2 представляет собой газ красновато-бурого цвета, обладающий в больших концентрациях удушливым запахом.

Оксид углерода (СО) образуется во время сгорания при недостатке кислорода или при диссоциации СO2. Основное влияние на образование СО оказывает состав смеси: чем она богаче, тем выше концентрация СО.

Оксид углерода - бесцветный и не имеющий запаха газ.

Углеводороды (СН) состоят из исходных или распавшихся молекул топлива, которые не принимали участия в сгорании. Так, углеводороды под действием солнечных лучей могут взаимодействовать с NОх, образуя биологически активные вещества, которые раздражающе действуют на органы дыхательных путей и вызывают появление так называемого смога. Сажа представляет собой твердый продукт, состоящий в основном из углерода. Кроме углерода в саже содержится 1..3 % (по массе) водорода.

Сажа образуется при температуре выше 1500К в результате объемного процесса термического разложения (пиролиза) при сильном недостатке кислорода.