2.9 Потеря теплоты с химическим недожогом топлива

Процесс сжигания топлива не всегда идет полностью до образования продуктов полного сгорания, т.е. СО2, SO2 и Н2О. Иногда в дымовых газах содержатся и продукты неполного горения: СО, Н2, СН4, а также тяжелые углеводороды СmНn.

Их догорание за пределами топочной камеры практически невозможно вследствие недостаточно высокой температуры газов и низкой концентрации как горючих компонентов, так и кислорода. Теплота, потерянная в результате недогорания газообразных горючих веществ и составляет потерю с химическим недожогом топлива. Эта потеря может быть выражена в процентах от располагаемой теплоты

= 100, %.

В камерных топках при сжигании твердого топлива, как правило, величина q3 очень мала и принимается равной нулю. Потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива зависят от значения коэффициента избытка воздуха в топке/

Величина наименьшего избытка воздуха αт, при которой практически отсутствует химический недожог топлива, является функцией вида топлива, конструкции топочной камеры и горелок, организации режима горения.

Минимальная величина αт, при которой q3 практически равна нулю, для твердых топлив составляет αт=1,2 – 1,25 и больше, чем для мазута и природного газа. Значения ее зависит от тонкости размола топлива, реакционной способности его, ко нструкции топочных устройств, аэродинамики топки и температурного режима в топке.

Потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива при работе котла рассчитывают на основании данных полного газового анализа продуктов сгорания по формуле:

=VС.Г.(126,4СО+108Н2+358,2СН4)(100-q4), кДж/кг,

где СО, Н2, СН4 – объемное содержание продуктов неполного сгорания топлива по

отношению к сухим газам, %, VС.Г – объем сухих газов, м3/кг или м3/м3.

Множитель (100 – q4) учитывает, что объем сухих газов в реальных условиях несколько меньше, чем расчетный, за счет механической неполноты сгорания топлива.

Объем сухих газов для твердого и жидкого топлива определяется по формуле

Факторы, влияющие на q3:

1.Коэффициент избытка воздуха αТ. При αТ < αкр появляются зоны с недостатком окислителя = > образуются СО, Н2 СН4.

Для природного газа и мазута αкр = 1, 03, а для угольной пыли αкр = 1, 15.

33

2.Температура в топке При υГ < 1000 снижается скорость реакции горения , растет содержание СО,

Н2, СН4 и растет q3. Если υГ > 2000 идет процесс диссоциации (продукты полного сгорания распадаются на более простые).

3. Тепловые напряжение топочного объема

МВт

= топ , м3

qV характеризует время пребывания топлива в топочной камере.

При qV < 0,1 снижается В, при этом снижается υГ, соответственно снижается Wгор, а значит, растет q3.

А если qV > 0,4, то растет В, а значит, растет vГ, при этом растет WГ, следовательно снижается τпреб, поэтому растет q3.

4.Паропроизводительность котла.

5.Скорость вторичного воздуха.

При снижении скорости вторичного воздуха = > снижается скорость

34

смесеобразования, а значит, растет СО, Н2 и СН4, соответственно растет q3.

Пути снижения q3:

1.Интенсивное предварительное смесеобразование при αТ = оптимальное;

2.Высокие температуры 2 = 1200− 1700,0 С;

3.Оптимальный расход для данной топки.

2.10 Потеря теплоты с механическим недожогом топлива

Топливо, поступающее в топку, сгорает не полностью. Некоторое количество твердого топлива уносится продуктами сгорания в газоходы котла или остается недогоревшим в шлаке.

Механический недожог при сжигании мазута и газа может иметь место также в виде твердых частиц (остаток после испарения капель мазута) либо в виде сажевых частиц, возникающих в высокотемпературных зонах горения при нехватке кислорода

(α<0,6).

Особенно сильное сажеобразование наблюдается при горении вязких мазутов. Теплота, содержащаяся в твердых частицах топлива, унесенных дымовыми

газами или удаленных из топки вместе со шлаком, не используется в котле и составляет потерю с механическим недожогом топлива. Она может быть выражена в процентах от располагаемой теплоты:

4 = 4 100, %.

На содержание горючих соединений в шлаке и уносе влияют многие факторы. Они зависят от реакционной способности топлива. У малореакционных топлив (антрацит, тощие угли), имеющих малый выход летучих веществ, начинающийся к тому же при высоких температурах, содержание горючих в шлаке и уносе бывает большим.

Так, например, содержание горючих соединений в уносе Гун может достигать для бурых углей 0,5 - 1,5%, каменных углей с большим выходом летучих веществ 5 – 10%, тощих углей 10 – 20%, антрацита 20 – 35%.

На величине содержания горючих в шлаке и уносе сказывается тонкость размола топлива. Чем меньше размеры пылинок и равномернее фракционный состав пыли, тем полнее сгорает топливо.

Конструкция топочных устройств, величина избытка воздуха, аэродинамика и температурный режим в топке оказывают влияние на выжигание горючих соединений топлива.

Увеличение q4 наблюдается не только при недостаточном количестве избыточного воздуха, но и в случае больших избытков воздуха. Последнее связано с

35

тем, что при повышенном содержании избыточного воздуха в топочной камере снижается температурный уровень и возрастают скорости газов, а, следовательно, уменьшается время пребывания частиц топлива в топке и увеличивается унос топлива.

На потери с механическим недожогом топлива оказывает влияние температура горячего воздуха. С увеличением температуры горячего воздуха эти потери снижаются. Это объясняется тем, что с увеличением температуры горячего воздуха возрастает температура в топке, что ускоряет процесс горения топлива.

Потери q4 при сжигании газа и мазута невелики и их рассматривают совместно с потерями q3, т.е. оценивают как q3+ q4. Например, при сжигании мазута в топках, необорудованных газоплотными цельносварными экранами при номинальной нагрузке котла q3 + q4 равны 0,15 - 0,20 % , а для топок с газоплотными экранами q3 + q4 составляют 0,10 – 0,15%. При сжигании природного газа эти потери q3 + q4 еще меньше и составляют 0,05 – 0,07%.

Факторы, влияющие на q4:

марка топлива

С ростом VГ снижается время воспламенения и растет пористость топлива, а следовательно снижается q4.

36

1. Зольность топлива

С ростом ухудшается доступ О2 к горючим и повышается q4.

2.Размер частицы

С ростом d растет толщина золовой оболочки, а , значит снижается доступ кислорода, следовательно, растет q4.

3. Тепловое напряжение топки

4. Паропроизводительность котла

37