3. Горение жидкого топлива

В условиях промышленных печей жидкое топливо (обыч­но мазут) сжигают в распыленном состоянии. Поэтому в основном комплексный процесс сжигания жидкого топлива складывается из процессов: 1) распыливания; 2) воспламе­нения, которому предшествует и способствует процесс смешения, подогрева и испарения топлива и 3) горения капель жидкого топлива.

Основой процесса распыливания топлива является дро­бление жидкости распылителем, происходящее в том слу­чае, если давление движущегося распылителя превышает действие поверхностного натяжения.

Распыленное жидкое топливо, попав в среду с высокой температурой, начинает испаряться. Около поверхности капли (рис. 2) образуется паро-воздушная смесь, которая воспламеняется первой. Температуру, при которой происхо­дит воспламенение паро-воздушной смеси, называют тем­пературой вспышки топлива.

Температура кипения жидких топлив всегда ниже тем­пературы воспламенения, поэтому горение жидкого топли­ва в основном происходит в паровой фазе. Процесс горе­ния паро-воздушной смеси, и процесс испарения тесно свя­заны между собой. При горении жидкого топлива происхо­дит процесс теплообмена между газовой средой и поверхностью жидкости, т. е. между средами, находящимися в разных агрегатных состояниях, что придает всему процес­су гетерогенный характер.

1 — жидкость; 2 — слой па­ров; 3 — зона горения; 4 — слой, где происходит диффу­зия кислорода и двуокиси

Рисунок 2 - Модель горения капли

4. Горение твердого топлива

Горение твердого топлива относят к гетерогенным про­цессам, хотя в нем и встречаются элементы гомогенного горения (горение летучих).

Процесс горения твердого топлива может быть разде­лен на следующие стадии: подогрев и подсушка топлива; процесс пирогенного разложения топлива с выделением летучих и об­разованием коксового остатка; го­рение летучих, горение коксового остатка (углерода).

При подогреве топлива до 473 К и выше протекает процесс выделе­ния летучих, т. е. горючей смеси раз­личных газообразных составляю­щих: Н₂, СО, С0₂, СН₄, С_nН_m, Н₂0 и др.

Количество летучих для раз­ных углей различно и для некото­рых из них весьма велико по отно­шению к массе всего топлива. Температура начала выделения углерода и догорание летучих зависит от возраста угля. Чем старше уголь, чем выше в нем содержание углерода, тем при более высокой температуре начинается процесс выделения летучих. Летучие в процессе горения твердого топлива играют важную роль.

При горении кускового топлива летучие выделяются при сравнительно умеренных температурах, смешиваются с воздухом и воспламеняются первыми. Таким образом, го­рением летучих начинается процесс горения топлива. Тепло, выделяемое при горении летучих, способствует повышению температуры и дальнейшему развитию процесса горения. Горение углерода начинается после завершения выхода ле­тучих, так как вначале кислород расходуется на горение летучих. Процесс горения углерода продолжителен и он определяет общее время протекания процесса.

Контрольные вопросы

1. Что называется горением?

2. Благодаря каким физическим факторам возникает пламя?

3. В чем разница гомогенного и гетерогенного горения?

4. В чем заключается сущность горения газообразного топлива?

5. В чем заключается сущность горения твердого топлива?

6. В чем заключается сущность горения жидкого топлива?