Розділ 2 спалювання рідкого палива

2.1 Особливості спалювання мазуту

Мазут спалюється у парогазовій фазі. Це пояснюється тим, що температура кипіння мазуту значно нижча температури займання. Тому для інтенсифікації випарювання мазуту його попередньо подрібнюють на маленькі краплі за допомогою пристроїв, які називаються форсунками, при цьому отримують краплі розмірами від декількох мікрометрів до часток міліметрів. Мазут представляє собою суміш вуглеводнів, які мають різну температуру кипіння: більш легкі мають температуру кипіння значно нижчу температури займання, а для важких — температура кипіння близька до температури займання. Тому важкі вуглеводи, особливо при не достатку повітря, розщеплюються з утворенням часток сажі і коксових часток, які спалюються важко та обумовлюють хімічний недопал.

Оскільки при подрібненні мазуту утворюються краплі різного діаметру, то вигорання палива буде визначатися горінням великих крапель, які не встигають повністю випаритися при потраплянні у топку. Тільки дрібні краплі випарюються повністю, пари змішуються з повітрям і вигоряють у факелі по типу горіння газу, але довжина факелу в цілому, його характеристики будуть визначатися горінням великих крапель.

2.2 Схема прямоточного факелу рідкого палива

Схема прямоточного факелу рідкого палива представлена на рисунку 15. Мазут подрібнюється на краплі за допомогою форсунки 1. При цьому утворюються краплі різного діаметру: від декількох мікрометрів до часток міліметрів. Потрапляючи у топковий простір краплі нагріваються як за рахунок конвекції топковими газами, так і за рахунок випромінювання від стін топок та високотемпературних газів. при цьому відбувається випарювання крапель.

1 — форсунка; 2 — пальник; 3 — внутрішні межі факела; 4 — конус займання; 5 — зона горіння; 6 — зовнішні межі факела (зона опалювання)

Рисунок 15 — Схема прямоточного факелу рідкого палива

Дрібні краплі повністю випарюються, пари змішуються з повітрям і займаються на поверхні конусу 4, де швидкість руху пароповітряної суміші дорівнює швидкості поширення полум’я. Великі краплі не встигають випаритися у зоні 3, тому вони перетинають зону горіння 5 і догорають у зоні 6. У зв’язку з тим, що температури за зоною горіння знижуються, і окрім того, у цій зоні догорають частки сажі й коксу, які утворюються у зоні 3. Протяжність зони 6 велика і в загалі визначає довжину факелу. У зоні 3 можуть протікати два процеси: окислення вуглеводнів палива, або їх розщеплювання. Оскільки до пальника подається повітря, то на виході краплинок з форсунки починається попереднє окислення вуглеводнів палива.

У зоні 3 неминуче відбувається розщеплювання вуглеводнів з утворенням сажі й коксових часток, які важко вигорають, що і обумовлює загальну, більшу довжину факелу. Одночасно ці частки розжарюються у факелі та додають йому світимість.

Отже, для повного спалювання мазуту треба:

• якісне розпилювання за допомогою форсунок;

• якісне змішування парів палива з повітрям;

• достатній температурний рівень, особливо наприкінці факелу.