2 Реакция горения

Отличительной особенностью процесса горения является то, что он протекает бурно, с выделением большого количества тепла и повышением температуры образующихся продуктов реакции. Такие процессы принято называть эндотермическими, в отличие от процессов, протекающих с поглощением тепла, - экзотермических.

Широко распространенными в природе горючими элементами являются С, Н, и S. Атомные массы различных элементов топлива приведены в таблице.

Элемент	Обозначение	Атомная масса	Элемент	Обозначение	Атомная масса
Углерод	С	12	Кислород	О	16
Водород	Н	1	Азот	N	14
Сера	S	32

Реакции горения углерода, водорода и серы записываются в виде следующих уравнений:

Горение углерода
С	+ О2	= СО2
1 моль (молекула)	+ 1 моль	= 1 моль
1 объемная часть	+ 1 объемная часть	= 1 объемная часть (полное сгорание)
12 массовых частей	+ 32 массовые части	= 44 массовые части
Горение окиси углерода
2СО	+ О2	= 2 СО2
2 моля	+ 1 моль	= 2 моля
2 объемные части	+ 1 объемная часть	= 2 объемные части (полное сгорание)
56 массовых частей	+ 32 массовые части	= 88 массовых частей
Горение серы
S	+ О2	= SО2
1 моль (молекула)	+ 1 моль	= 1 моль
1 объемная часть	+ 1 объемная часть	= 1 объемная часть
32 массовые части	+ 32 массовые части	= 64 массовые части
Горение водорода
2Н2	+ О2	= 2Н2О
2 моля	+ 1 моль	= 2 моля
2 объемные части	+ 1 объемная часть	= 2 объемные части
4 массовые части	+ 32 массовые части	= 36 массовых частей

2.1 Горение газообразного топлива

Горение газа – совокупность сложных аэродинамических, химических и тепловых процессов. Горению газа предшествует образование газовоздушной смеси, т.е происходит процесс смешения, который может осуществляться по законам молекулярной или турбулентной диффузии.

Горение газа – химическая реакция соединения горючего газа с кислородом воздуха:

СН₄ +2О₂ = СО₂ + 2Н₂О +Q.

В зависимости от места, времени и способа образования газовоздушной смеси методы сжигания газа делятся на 3 типа:

• Диффузионный метод сжигания газа заключается в раздельной подаче газа и воздуха в топочное пространство с последующим их смешением при горении в топке. Диффузионный метод в зависимости от характера истечения газа и воздуха подразделяется на 2 вида :

- при ламинарном истечении струй газа и воздуха на большом расстоянии происходит смешение за счет молекулярной диффузии. Пламя получается длинное и светящееся. Применяется в топках с большим объемом сгорания, где требуется теплообмен излучением. (Процесс смешения длительный, фронт пламени удлиненный, соседние слои газа нагреваются, из-за чего происходит крекинг с выделением атомарного углерода, который при нагревании до температуры воспламенения и сгорании светится) ;

- При турбулентной диффузии смешение газа с воздухом осуществляется при активном перемешивании. Смешение происходит быстро, горение протекает в коротком жестком пламени с высокой тепловой напряженностью и с высокой температурой. Применяется в топках с малым и средним объемом топочной камеры, где требуется конвективный теплообмен.

• Кинетический метод сжигания газа заключается в предварительном смешении газа с воздухом (с теоретически необходимым для горения количеством воздуха) в теле самой горелки. Данный метод характеризуется коротким жестким пламенем с высокой тепловой напряженностью, высокой температурой горения и несветящимся пламенем. Применяется в топках с малым и средним объемом, где требуется конвективный теплообмен.

• Смешанный метод заключается в предварительном смешении газа с 50% теоретически необходимого количества воздуха с последующим добавление воздуха из окружающей среды в топочное пространство. Этот метод позволяет менять коэффициент избытка воздуха от 0 до 1.