Температура и концентрационные границы зажигания и взрываемости компонентов газообразного топлива

Компонент	Темпера-тура воспламенения, °С	Концентрационные границы (% об.) газовоздушной смеси при 20°С и 0,1 МПа
		Зажигания		Взрываемости
		нижняя	верхняя
Водород (Н2)	410−630	4,0	74,2	4−66
Оксид углерода (СО)	610−660	12,6	74,2	12−75
Метан (СН4)	630−790	5,0	15,0	5−15
Этан (С2Н6)	470−630	3,1	12,5	3−12
Пропан ((С3Н8)	500−590	2,4	9,5	2−10
Бутан (С4Н10)	430−570	1,9	8,4	2−8
Пентан (С5Н12)	285	1,4	7,8	1,5−8
Этилен (С2Н4)	540−550	2,75	28,6	3−32

При росте концентрации горючих газов в смеси температура воспламенения сначала понижается. Это объясняется относительным уменьшением количества газов, не участвующих в реакции, и расходом теплоты на их нагрев. Когда же количество горючего превысит некоторый предел и содержание окислителя окажется недостаточным для его полного окисления, скорость реакции замедлится и температура повысится. Увеличение давления смеси горючих и окислителя выше атмосферного повышает температуру воспламенения, границы зажигания практически не изменяются. С понижением давления происходит сужение границ зажигания, и при некотором минимальном давлении зажигание данного горючего становится невозможным.

При горении газообразного топлива возможны два предельных случая. Если, согласно выражению (1.39), _ф  _х, то _г  _х и тогда горение называют диффузионным. В этом случае процесс горения лимитируется временем смесеобразования и подогрева. Если _х  _ф, то _г  _х и тогда горение называют кинетическим, т.е. оно будет лимитироваться временем самой химической реакции. Процесс горения может объединять оба указанных случая. Тогда область горения, определяемую временем _ф, называют диффузионной стадией горения, времени _х− кинетической стадией горения. Между этими двумя характерными областями горения находится промежуточная область, когда скорости диффузии и протекания реакции характеризуются соизмеримыми величинами, т.е. процесс лежит в переходной области.

1.2.3. Горение твердого топлива. Горение твердого топлива представляет собой сложный физико-химический процесс, состоящий из ряда последовательных и параллельных стадий: тепловой подготовки, включающей подсушку, выделение летучих и образование кокса; горение летучих и кокса с образованием дымовых газов и золы.

Влага из топлива испаряется при нагревании до 100°С, а температура начала выхода летучих зависит от возраста топлива. Наибольшее их количество выделяется при 200−400°С, а завершается при 1000−1100°С. Температура воспламенения зависит от содержания летучих. Она возрастает у топлива с меньшим их выходом (табл. 1.10).

Процесс горения твердого топлива включает горение летучих веществ и углерода кокса, т.е. его можно отнести к гомогенно-гетерогенному. Горение летучих оказывает двоякое влияние. С одной стороны, от пламени горящих летучих быстрее прогревается кокс, а с другой − летучие, образуя вокруг частицы топлива горящую оболочку, перехватывают окислитель, и, вследствие этого, горение кокса затормаживается или вообще не наблюдается до их выгорания. По мере уменьшения выхода летучих количество окислителя, достигающего поверхности частиц топлива, увеличивается, и кокс начинает выгорать быстрее.

Таблица 1.10