3. Горение топлива. Элементы теории проточного процесса горения топлива. Материальный баланс горения.

Горение – процесс быстрого окисления топлива с развитием высоких температур и излучения. Горение возможно после того как произойдет воспламенение горючей смеси, для этого необходимо возникновение активных центров (соединения со свободными валентностями).

Топочное устройство (топка) – система горелок в сочетании с топочной камерой. Горелка – устройство, предназначенное для подачи готовой горючей смеси или смеси образующейся непосредственно в горелке и стабилизации фронта воспламенения. Топочная камера – устройство, предназначенное для завершения процесса горения, а также для изоляции его от окружающей среды.

Согласно современной теории процесса горения, выделяют несколько последовательных зон. При горении наиболее сложного твердого топлива эти зоны следующие: 1) Зона подготовки топлива ко вводу в топку. 2) Зона образования первичной топливно-воздушной смеси. 3) Зона огневой газификации. 4) Зона образования истинной горючей смеси.

Под материальным балансом горения понимают равенство между массами вступающих в реакцию горения горючих элементов топлива и окислителя и массой образовавшихся продуктов сгорания. При сопоставлении материального баланса используют элементарные реакции окисления горючих элементов и газов, предполагая, что реакция протекает полностью с образованием инертных газов.

Уравнение материального баланса позволяет определить массовый расход кислорода и количество продуктов реакции приходящихся на 1 кг горючего элемента и позволяет определить теоретическое количество воздуха, необходимого для горения всех горючих элементов топлива.

4. Теоретический объем воздуха и продуктов сгорания. Коэффициент избытка воздуха и действительный объем продуктов сгорания. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания.

При сжигании топлива в паровых и водогрейных котлах в качестве окислителей выступает воздух. Зная количество воздуха необходимого для горения 1 кг (1м³) каждого горючего элемента топлива, входящего в его состав можно определить теоретическое количество воздуха необходимого для горения всех горючих элементов.

Теоретическое количество воздуха необходимого для горения всех горючих элементов топлива:

– для газов

– для твердого и жидкого топлива

При полном сжигании топлива в теоретических условиях образуются продукты сгорания представляющие собой газовую смесь состоящую из: CO₂, SO₂, N₂ и H₂O. CO₂ и SO₂ принято объединять и называть сухими трехатомными газами (обозначение – RO₂)

– для газов

– для твердого и жидкого топлива

– для твердого и жидкого топлива

– для твердого и жидкого топлива

– для твердого и жидкого топлива

– для твердого и жидкого топлива

Коэффициент избытка воздуха – это отношение действительного количества воздуха подаваемого в топку к теоретически необходимому количеству воздуха

Коэффициент избытка воздуха характеризует совершенство организации процессов горения в реальных условиях по сравнению с теоретическими. Увеличение количества воздуха подаваемого в топку приводит к возрастанию объемов продуктов сгорания.

– действительный объем сухих газов;

– действительный объем водяных паров;

– действительный объем продуктов сгорания.

Энтальпией называется количество теплоты, содержащееся в воздухе или продуктах сгорания. Энтальпия действительного объема продуктов сгорания определяется как сумма энтальпий теоретического объема продуктов сгорания и избытка воздуха: