2.2 Горение топлива.

Горением – называется быстрый процесс окисления горючих веществ с выделением значительного количества тепловой энергии. Основа процесса – химическая реакция между горючим и кислородом.

Горючее вещество – органическое топливо.

Окислитель – воздух, кислород.

Воздух: 21% O2,79%N2

Образовавшиеся в результате горения новые вещества называются продуктами сгорания или дымовыми газами.

Важнейшей характеристикой любого топлива является теплота сгорания, т.е. количество тепла, которое выделилось при сжигании единицы массы или объема топлива.

Различают высшую и низшую теплоту сгорания

Если, образовавшиеся при полном сгорании топлива водяные пары конденсируются, то выделившееся количество теплоты называется высшей теплотой сгорания и обозначают Q^св или Q^ds , ,.

А если водяные пары не конденсируются, то тогда эта теплота сгорания – низшая и обозначается Q^сн или Q_i^d , ,.

2.3 Объёмы воздуха и продуктов сгорания.

Для определения воздуха, необходимого для горения, и объёма продуктов сгорания производятся технические расчёты горения. Они включают четыре этапа:

1. определение теоретического количества воздуха

2. определение действительного количества воздуха

3. определение состава продуктов сгорания

4. определение энтальпии продуктов сгорания

Все расчёты объемов воздуха и продуктов сгорания ведутся в м³ на 1м³ сухого газообразного топлива при нормальных условиях и обозначают:

V^H, [м³/м³]

При сжигании газа теоретическое количество воздуха определяется через реакции горения компонентов топлива, при этом принимают, что объём 1 моля компонентов одинаков, тогда:

1) CO + 0,5O2 = CO2  1м³CO + 0,5м³O2 = 1м³CO2

2) H2 + 0,5O₂ = H2O  1м³H2 + 0,5м³O2 = 1м³H2O

3) H2S + 1,5O2 = H2O + SO2  1м³H2S + 1,5м³O2 = 1м³H2O + 1м³SO2

4) CmHn + (m + n/4)O₂ = mCO₂ + n/2H2O  1м³CmHn + (m + n/4)м³O2 = mм³CO₄ + n/2м³ H2O

Т.к. количество горючих газов в топливе дается в %, переведем все количества в доли, т.е. х 0,01. Тогда теоретическое количество кислорода равно:

V^Ho2 = 0,01[0,5CO + 0,5H2 + 1,5H2S + ∑ (m + n/4)CmHn – O2], тогда теоретическое количество воздуха необходимого для горения получим, разделив это уравнение на 0,21, составит:

V_O^H = 0,0476[0,5CO + 0,5H2 + 1,5H2S + ∑(m + n/4)CmHn – O2],

2.4 Действительное количество воздуха.

Действительное количество воздуха, которое подаётся в котёл, как правило, больше теоретического, т.к. обеспечить идеальное смешение воздуха с топливом не удаётся, часть его проходит транзитом, поэтому:

V^H > V_O^H , а

α = V^H / V_O^H > 1, где

α – коэффициент избытка воздуха, т.е. отношение количества воздуха действительного к теоретическому. α зависит от:

- вида сжигаемого топлива;

- способа сжигания;

- качества топлива;

- конструкции топки и т.д.

Для котлов α = 1,01 – 1,7 – для котлов, т.е. при сжигании газообразного и жидкого топлива:

α = 1,05-1,5 (газ, мазут)

При сжигании твердого топлива в слое:

α = 1,7

Эти α для топки.

В КУ, работающих под разряжением в газоходах, за топкой, α воздуха обычно возрастает из – за присосов холодного воздуха через неплотности в мочках, гляделках и обмуровки, поэтому α_ух > α_{т ,} т.е. α_ух = α _т + ΣΔ α, где Δ α- присосы воздуха

Δ α= 0-0,2, определяется по нормативному методу [1].

При работе котлов под наддувом в газовом тракте (т.е. под давлением) присосы отсутствуют.

Присосы воздуха в газоходы котла нежелательны, т.к.:

- они приводят к снижению температуры газа ( ухудшается теплопередача);

- увеличивается объем газа и, вследствие этого, повышается расход энергии на удаление продуктов сгорания.