14.3. Особенности горения отдельных видов органического топлива.

0
347

Сжигание органического топлива — совокупность процессов, которые могут накладываться друг на друга, как во времени, так и в пространстве состоящая из:

—     подачи топлива;

—     подачи окислителя;

—     создание смеси горючего и окислителя;

—     нагрева образовавшейся  смеси до температуры воспламенения;

—     воспламенения; 

—     собственно горения;

—     дожигания;

—     отвода дымовых газов;

—     удаление очаговых  остатков.

 

Горение газообразного топлива — поточный процесс горения при котором оба реагирующих компонента (горючее и окислитель) находятся в одной фазе.

В топочный объём газ,  как правило, вводят через  сопла относительно малого сечения. Образующаяся  турбулентная  газовая струя расширяется по направлению движения за счет подсоса (эжектирования) в нее воздуха и газов с высокой температурой из окружающего топочного  пространства.  В  результате нагрева смеси в периферийной зоне струи она воспламеняется, образуя зону горения, расширяющуюся  по  мере удаления от устья сопла. В этой зоне выгорает до 90% горючего из смеси. остальные 10% горючего вступают в химическую реакцию с кислородом воздуха в  зоне догорания,  находящейся за зоной горения по ходу струи.  Горение протекает в диффузионном режиме. В ядре струи смесь не горит.

Горение предварительно  перемешанной  до молекулярного уровня  газовоздушной  смеси протекает в кинетическом или близком к нему режиме. Собственно горение газообразного топлива протекает практически мгновенно,  что объясняется цепным характером протекания реакций. Так в пламени  горящего  водорода  имеются промежуточные нестойкие вещества (атомарный кислород О и гидроксил ОН)  и  возбудитель цепи — атомарный водород.

Реакция горения угарного газа  СО  также протекает через  промежуточные  реакции  с активными центрами Н и  ОН,  образующимися при наличии в среде небольших количеств Н2О и Н2.

В пламени газообразных углеводородов также имеются промежуточные продукты: гидроксил ОН, метиловый спирт <![endif]—> и формальдегид СНОН и  активные  центры: атомарные водород и кислород.

Пламя газообразного топлива считают несветящимся из-за  отсутствия  в нем твердых частиц и небольшого  объёмного  содержания трех и более атомных газов.

 

Горение жидкого топлива — поточный процесс горения, при котором на начальных стадиях горючее и окислитель находятся в разных фазах.

Процесс горения содержит следующие  стадии:

—     распыливание (пульверизация);

—     испарение и термическое разложение тяжелых углеводородов;

—     смешивание  полученных продуктов с окислителем;

—     воспламенение и

—     собственно горение

Распыливают топливо с  помощью  форсунок различных типов: механических, воздушных и паровых. Мелкие  капли  топлива  за   счет большой удельной поверхности быстрее испаряются и создают газообразную смесь углеводородов, образовавшихся   при  термическом разложении, с воздухом. Чем меньше диаметр капель, тем  более однородна смесь топлива с воздухом и тем в большей степени процесс горения жидкого топлива приближается к горению газообразного. При грубом распыливании в  процессе горения происходит деструкция топлива с образованием как газообразной, так и твердой углеродистой (сажа, кокс) фаз.  По этой причине факел  жидкого топлива считают светящимся.

 

Горение твердого топлива — процесс горения термически нестойкого твердого вещества, протекающий через ряд стадий:

—     подготовка топлива к горению;

—     активное горение и

—     дожигание.

Стадия подготовки топлива к горению включает в себя его подсушку и газификацию. На этой стадии загруженное  в  топку  топливо является потребителем   тепловой  энергии. При повышении температуры топлива из  него начинает испаряться влага. Вначале испаряется механически связанная влага,  а затем влага внутренняя . Эти процессы заканчиваются при нагреве топлива до 150 — 200 <![endif]—>, когда из топлива улетучивается гидратная влага. Одновременно из топлива начинают выделяться летучие вещества. Выделившиеся летучие вещества образуют с воздухом горючие смеси, которые  воспламеняются  и  горят в топочном пространстве. После воспламенения летучих температура кусочка топлива начинает быстро  расти   и   при   достижении 700 — 800 <![endif]—> начинает гореть основной горючий элемент твердого топлива — углерод. Процесс горения переходит в стадию активного горения.

В основе  процесса горения частиц углерода лежат гетерогенные  реакции  взаимодействия углерода  с  окружающими частицу газами:<![endif]—>, <![endif]—>, <![endif]—>, СО и др.(см. реакции 6, 9, 10, 12, и 15).  Основными реакциями считают реакции взаимодействия углерода с кислородом с образованием оксида  и  диоксида  углерода.

Продукты сгорания диффундируют от поверхности частицы  в окружающее её пространство. При температурах (700 — 800 0С)  происходит одновременное образование СО и<![endif]—>. При  более  высоких  температурах  (800 — 1100 0С)  возможна вторичная реакция догорания образовавшегося СО вблизи поверхности частицы (13) так, что в топочную среду будет преимущественно отводится<![endif]—>.  При температурах 1200 — 1300 <![endif]—> часть образовавшегося <![endif]—> может вновь продиффундировать к поверхности углерода  и  вступить с ним в эндотермическую реакцию (15) с  образованием оксида углерода, который затем догорит в зоне пламени  вокруг  частицы.  При температурах выше  1200 — 1300 0С кислород, как правило не достигает поверхности частицы и процесс горения протекает по гетерогенной реакции (15). Важной отличительной особенностью горения коксового (углеродного) остатка частицы твердого топлива является его   высокая   пористость,  что обеспечивает диффузию внутрь частицы  активных по отношению к углероду газов (<![endif]—>, <![endif]—> и <![endif]—>). В ходе реагирования внутренняя поверхность частицы увеличивается за счет испарения влаги,  выхода летучих веществ, изменения температуры и других факторов.

По мере выгорания углерода  на  поверхности частиц  топлива  образуется зольная оболочка, которая затрудняет диффузию газов к  поверхности реагирования.  Горение топлива вступает в стадию дожигания,  которая играет  существенную роль при слоевом сжигании топлива. Слой шлакуется. Для удаления золового нароста проводят шуровку (перемешивание) слоя.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here