6.3.2. Потери теплоты с химическим недожогом топлива.

В продуктах сгорания на выходе из топки могут находиться компоненты неполного сгорания исходного топлива СО, Н₂, СН₄ и другие газы, и их догорание за пределами топочной камеры становится невозможным из-за недостаточно высокой для этого температуры и нехватки кислорода. Теплота, которая потеряна в топочной камере в случае недогорания газообразных горючих, составляет потери теплоты с химическим недожогом топлива:

6.22

Здесь V_CO, V_H2, V_CH4 - объемы горючих газов в продуктах сгорания, м³/кг топлива; Q_CO, Q_CH2, Q_CH4 - соответственно объемная теплота сгорания горючих газов, кДж/м³.

На основе (6.22) удельные тепловые потери в процентах от Q_p^p определяются по формуле

6.23

Химический недожог при сжигании газового и жидкого топлив составляет q₃ = 0…0,5%, а при сжигании твердого топлива, принимается равным нулю и в эксплуатации определяется главным образом содержанием в продуктах сгорания СО и в меньшей мере Н₂. Наличие в составе продуктов сгорания СН₄ свидетельствует о ненормальности организации процесса горения.

Потери теплоты с химическим недожогом сильно зависят от коэффициента избытка воздуха и нагрузки парового котла (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Потери теплоты с химическим недожогом топлива: 1 - идеальное перемешивание топлива и воздуха в топке; 2 - реальные условия перемешивания при полной нагрузке котла; 3 - то же при пониженной нагрузке котла

В условиях полного (идеального) перемешивания топлива с кислородом химический недожог может быть только при α_ГОР < 1, где α_ГОР - избыток воздуха в зоне горения, и будет увеличиваться пропорционально доле нехватки кислорода (1- α_ГОР ).

В реальных условиях при полной нагрузке наличие химического недожога при α_ГОР = 1 определяется несовершенством перемешивания топлива с воздухом. При коэффициенте избытка воздуха, названном критическим α_КР, химический недожог q₃ = 0. Обычно α_КР = 1,02…1,03 и характеризует степень аэродинамического совершенства горелочного устройства.

6.3.3. Потери теплоты с механическим недожогом топлива.

При сжигании торфа, углей и сланцев механический недожог представляет собой коксовые частицы, которые, находясь некоторое время в зоне высоких температур факела, успели выделить летучие вещества и, возможно, частично обгорели.

Механический недожог при сжигании мазута и газа также представляет собой твердые частицы (коксовый остаток после испарения капель мазута и сажевые частицы). Сажеобразование возникает в высокотемпературных зонах горения при нехватке кислорода (α_ГОР < 0,6). Недополученная теплота от несгоревших твердых частиц составляет потери теплоты с механическим недожогом.

При камерном сжигании твердого топлива механический недожог состоит из потерь частиц топлива со шлаком и уносом с газами. Потери со шлаком, как правило, довольно незначительны, подавляющая часть этих потерь связана с уносом несгоревших частиц топлива потоком газов вместе с летучей золой. Частицы проходят транзитом поверхности котла и удаляются в основном из газового потока в золоуловителях.

Для определения потерь теплоты с механическим недожогом за счет уноса небольшое количество газов конвективной шахты пропускается через микроциклон, в котором улавливаются твердые частицы уноса, состоящие из золовых частиц (в подавляющей массе) и горючих коксовых частиц топлива. После прокаливания в лабораторной печи горючие компоненты выгорают, что позволяет по разнице масс установить их долю в общем уносе Г_УН . Тогда величина (1 - Г_УН) представляет долю содержания золы в общем уносе. Относительные потери теплоты с механическим недожогом в процентах будут составлять

6.24

где Q_К.О = 32,6 МДж/кг - расчетная теплота сгорания коксового остатка в уносе; а_УН - доля уноса золовых фракций из топки с продуктами сгорания; А^Р - зольность рабочей массы топлива, %.

При сохранении оптимальной тонкости размола пыли для данного топлива и нормальных условиях эксплуатации потери q₄ зависят от избытка воздуха и существенно меняются с изменением выхода летучих веществ. При выходе летучих более 25% значение q₄ = 0,5…4,5% и тем меньше, чем больше V^г_Л. Повышенные потери q₄ = 4…6% у низкореакционных топлив с V^г_Л < 15% (антрацит, полуантрацит) определяются поздним воспламенением коксовых частиц и затянутым горением в диффузионной области. В связи с этим указанные виды топлив сжигаются при повышенной температуре в зоне горения за счет перехода на жидкое шлакоудаление. В этом случае потери q₄ = 2…4%.