4.2. Расход воздуха на горение

Количество воздуха, необходимого для горения любого топлива, можно определить по количеству кислорода, вступающего в реакции окисления горючих составляющих топлива. Поэтому первым этапом расчёта горения топлива является определение расхода кислорода. Этот расчёт ведут исходя из стехиометрических соотношений реакций окисления компонентов горючей части топлива, их атомных и молекулярных масс. Для твёрдого и жидкого топлив расчёты производят по соотношениям массы веществ, участвующих в реакциях, а для газообразного топлива – по объёмным соотношениям.

В расчётах принимают следующий состав воздуха: азот – 79% и кислород 21% по объёму.(79/21=3,76) Расход кислорода и, следовательно, расход воздуха, отвечающий точным стехиометрическим соотношениям реакций горения топлива, является теоретически необходимым расходом воздуха. Действительное количество воздуха, необходимое для сжигания топлива, всегда больше, чем теоретически необходимое, так как для полноты сжигания почти всегда требуется некоторый избыток воздуха. Отношение действительного расхода воздуха (L_) к теоретически необходимому (L_о) называют коэффициентом избытка воздуха и обозначают символом .

Коэффициент избытка воздуха зависит от вида сжигаемого топлива, от способа сжигания, а также от конструкции топливосжигающих устройств. При факельном способе сжигания происходит интенсивное перемешивание топлива с воздухом, что не требует для полноты горения большого избытка воздуха. Для газа и мазута коэффициент избытка воздуха  = 1,05…1,20; для пылевидного топлива  = 1,20…1,25. Наименее развитая поверхность взаимодействия с воздухом образуется при сжигании твёрдого кускового топлива. Поэтому коэффициент избытка воздуха в этом случае составляет 1,40…1,80.

На втором этапе расчёта горения топлива определяют количество и состав дымовых газов, образовавшихся при горении. Эти продукты также определяют из стехиометрических соотношений реакций взаимодействия горючих частей топлива с кислородом воздуха. В составе и количестве дымовых газов учитываются избыточный кислород, азот и влага, вносимая воздухом.

При горении газообразного топлива протекают химические процессы соединения горючих газов с кислородом воздуха в определённых объёмах. Негорючие газы, входящие в состав топлива, остаются в продуктах горения. Количество кислорода и образующихся продуктов горения газообразного топлива находят по следующим соотношениям:

С + О₂ = СО₂; С + 0,5 О₂ = СО; СО + 0,5 О₂ = СО₂; СО₂ + 0,5 О₂ = СО₂;

Н₂ + 0,5 О₂ = Н₂О; СН₄ + 2 О₂ = СО₂ + 2 Н₂О; С₂Н₄ +3 О₂ = 2СО₂ + 2 Н₂О;

С₂Н₆ + 3,5 О₂ = 2 СО₂ + 3 Н₂О; С₃Н₈ + 5 О₂ = 3 СО₂ + 4 Н₂О;

С₄Н₁₀ + 6,5 О₂ = 4 СО₂ + 5 Н₂О; С₅Н₁₂ + 8 О₂ = 5 СО₂ + 6 Н₂О;

Н₂S + 1,5 О₂ = Н₂О + SО₂.

Из приведённых соотношений видно, что для полного горения 1нм³ СО требуется 0,5 нм³ кислорода, а для полного горения метана (СН₄) необходимо 2 нм³ кислорода. Следовательно, зная количество отдельных горючих газов в 1нм³ газообразного топлива можно подсчитать количество кислорода, а затем воздуха.