Лекция №5 Коэффициент избытка воздуха.

В топке не удаётся обеспечить идеального перемешивания горючего с окислителем. При подаче Vº (т.е. объёма воздуха фактически необходимого для сжигания данной массы топлива) происходит недожог. Для полноты сгорания воздух подают с избытком V_в.

α = коэф. избытка воздуха =

α_{топочной камеры} зависит от:

1) способа сжигания (факельное сжигание твёрдого топлива α_т״ = 1,2÷1,25, слоевое сжигание α_т״ = 1,4÷1,7).

2) вида и марки топлива (природный газ и мазут α_т״ = 1,05÷1,1).

3) конструкции горелочного устройства.

Присосы холодного воздуха в газовый тракт

V_т

α_т

1- уравновешенная тяга (работает и вентилятор и дымосос).

Обмуровка котла имеет неплотности, т.к. засчёт работы дымососа газоходы находятся под разрежением, поэтому холодный воздух присасывается к газам, увеличивая при этом коэф. избытка воздуха и объём уходящих газов:

α_ух = α_т + Δα V_ух = V_т + ΔV_в

α_т^’’

α_эк^’’ = α_пе^’’ + Δα_эк

α_гв = α_т^” – Δα_т - Δα_пс

Присосы влияют отрицательно:

1) Δα_т↑ → υ_{ср. фак}↓ → q_т↓ → D↓ → B↑,

2) Δα_г↑ → υ_г↓ → Δt↓ = υ_г – t_п.c. → Q_отд↓→υ_ух↑ → КПД↓,

3) Δα↑ → V_ух↑ → Э_дым↑.

Меры борьбы с присосом

1) уплотнение обмуровки.

2) B и Д настраивают так, чтобы S_т^’’ = min (2÷3) кг/м²

3) Работа котла под наддувом (без дымососа, работает только мощный вентилятор).

Расчёт объёмов продуктов сгорания твёрдого(жидкого) топлива

При полном сгорании:

α = 1: CO₂ + SO₂ + N₂ + H₂O = 100%

RO₂ – трёхатомные газы (абстрактная характеристика).

α > 1: CO₂ + SO₂ + N₂ + H₂O + O₂ = 100%

RO₂

Теоретические объёмы (α = 1):

Объём 3-х атомных газов: K₁ K₂

;

Объём водяных паров: a б в

a б в

,

при сжигании H₂ при испарении влаги влага воздуха

а) , б) , в) .

Объём азота: K₃

.

Суммарный объём:

.

Действительные объёмы (α > 1):

,

,

,

.

Суммарный объём: .

Расчёт процессов горения газового топлива

Особенности:

1. Расчёты ведут на 1 м³,

2. Состав в объёмных процентах:

горючие негорючие

1. топливо: (CO + H₂ + H₂S + CH₄ + C_mH_n) + (N₂ + CO₂ + O₂) = 100%

2. воздух: O₂ (21%) + N₂ (79%) = 100%.

3. п родукты сгорания: (CO₂ + H₂O + SO₂) + (CO + H₂ + CH₄) + N₂ + O₂ = 100%

полное неполное

Элементарные реакции горения:

1. 2

   1 м³ 0, 5 м³ 1 м³

   СO + O₂ = 2CO₂ = > требуется , получается ;

2. 2

   1 0, 5 1 м³

   Н₂ + O₂ = 2H₂O = > требуется , получается ;

3. 2

   1 1, 5 1 1 м³

   H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O = > требуется , получается , ;

4. C

   1 2 1 2 м³

   H₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O = > требуется , получается , ;

5. C_mH_n требуется , получается , ;

Теоретический расход кислорода:

м³/м³;

Теоретический объем воздуха:

м³/м³;

Расчёт объёмов продуктов сгорания:

При полном сгорании топлива состав газов следующий:

П ри α = 1: CO₂ + SO₂ + N₂ + H₂O = 100%

RO₂

Объём 3-атомных газов:

;

если в топливеСО₂

Объём водяных паров:

;

Объём азота:

;

Суммарный объём:

;

П ри α > 1: CO₂ + SO₂ + N₂ + H₂O + O₂ = 100%

RO₂

Объём 3-атомных газов:

;

Объём водяных паров:

;

Объём азота:

;

Объём кислорода:

;

Суммарный объём:

;

Основное уравнение газового анализа. Материальный баланс кислорода (автор Бунте)

a б в

а) такое количество О₂ расходуется на образование 3-х атомных газов, %

б) такое количество О₂ расходуется на образование СО^Г, %

в) этот кислород переходит в газы в избыточном виде, , %,

– концентрация компонента полученная в процессе газового анализа %.

угли мазут прир. газ

– топливная характеристика = 0, 03 ÷ 0, 3 ÷ 0, 8.

Частные случаи:

1. Если СО^Г = 0 (недожог отсутствует), то , %

2. Если О₂^Г = 0 (т. е. α = 1), то

Контроль топочного процесса ведут по формулам:

Углекислотная:

топливо	RO2max, %
углерод	21
АШ	20
КУ, БУ	18–19
мазут	16–17
природ. газ	~12

При полном сгорании топлива и α =1 состав сухих газов – RO^Г₂ + N^Г₂ = 100%, где RО₂^Г = RO₂^max = f(сост. топ.). Ориентировочные значения RO₂^max = >

П ри полном сгорании топлива и α > 1 состав газов – RO₂^г + N₂^г + O₂^г = 100%, здесь RO^Г₂ < RO₂^max, .

Кислородная:

Если , , то при полном сгорании топлива

.

Е сли недожег представлен в виде СО^г, то с учетом СО + 0, 5О₂ = СО₂, выражение принимает вид

.

Если СО^г = 0 и N₂^топ = 0, то

О₂^г, %

8

о

1 1,6 α