Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 136 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Бутан C
4
H
10
1,9 8,4
Этилен C
2
H
4
3,0 28,6 542 ... 547
Ацетилен C
2
H
2
2,5 80,0 406 ... 440
Природный газ – 5,1 ... 5,8 12,1 ... 13,9
Процесс сжигания жидкого топлива состоит из распыливания его при помощи
форсунок, испарения и термического разложения топлива, смешения полученных
газообразных продуктов с воздухом, зажигания и собственно горения. Распыливание
позволяет во много тысяч раз увеличить поверхность соприкосновения жидкости с
газом. Образующийся при горении факел включает в себя все три фазы: жидкую,
твердую (дисперсный углерод от разложения жидких углеводородов, зола) и
газообразную (продукты разложения). Скорость горения зависит от условий
сжигания: смесеобразования, степени аэрации, степени турбулизации факела,
температуры камеры сгорания. Светится факел за счет раскаленного дисперсного углерода, который (при недожоге) может
выпадать в виде сажи. На рис. 3.3 приведено схематично распределение отдельных зон внутри факела при сжигании мазута
в топке.
Сжигание твердого топлива имеет также свои особенности. Обычно сжигание проводят в слое. Кокс сгорает на
колосниковой решетке, а летучие – в топочном пространстве. Основные
стадии процесса приведены на рис. 3.4. На рис. 3.5 приведена
схематическая картина сжигания твердого топлива в потоке окислителя.
Скорость гетерогенной реакции зависит от температуры, давления и
концентрации реагирующих веществ, определяемой скоростью
диффузии окислителя к углероду. В пограничном ламинарном слое
окислитель передается к горючим элементам только диффузией.
Толщина пограничного слоя
δ зависит от скорости потока и с
увеличением ее уменьшается. Скорость реакции определяется тем, какой
процесс диффузия или собственно реакция горения является
лимитирующим.
Горение технического твердого топлива зависит также от способа шлакоудаления, так как по мере выгорания углерода
на поверхности частиц топлива образуется золовая корка, затрудняющая доступ окислителя. Под действием высокой
температуры зола может размягчаться и даже расплавиться. Топливо как бы сваривается (зашлаковывается).
Зашлаковывание затрудняет доступ окислителя даже к выделяющимся горючим летучим. О склонности топлива к
зашлаковыванию слоя судят по характеристикам его золы: температуре начала деформации, температуре размягчения,
температуре плавления.
При сжигании топлива на колосниковых решетках выделяют зону окисления и зону восстановления, где практически
весь кислород воздуха оказывается израсходованным под влиянием высокой температуры СО
2
восстанавливается до СО:
СО
2
+ С → 2СО.
Там же протекают и другие реакции газификации, в результате которых над слоем топлива будет иметься смесь горючих
газов. Чтобы дать возможность им сгореть, в топочное пространство необходимо подавать дополнительно воздух. Это
делают или, применяя тонкий слой и "острое" дутье (это дутье рядом струй с большой скоростью), или, при толстом слое,
организуют вторичное дутье прямо в топочное пространство.
Если размеры частиц уменьшить, а скорость воздуха увеличивать, то сила аэродинамического давления может
оказаться больше веса частиц и слой топлива станет или "кипящим" или превратится во взвешенный слой (гетерогенный
факел). Основные стадии сгорания при этом сохраняются, но благодаря большой поверхности, турбулизации, интенсивному
золоудалению скорость и интенсивность горения во много раз увеличиваются. По поверхности факела развиваются в
основном окислительные процессы. В ядре факела пылеугольных топок развивается очень высокие температуры (до 1700
°С) и поэтому здесь газификационные процессы играют еще большую роль:
СО
2
+ С → 2СО и С + Н
2
О → СО + Н
2
.
Таким образом, при сжигании твердых топлив имеется и кинетическое горение (так горит смесь летучих с воздухом) и
диффузионное горение (в основном так выгорает кокс).
Знакомясь со свойствами и особенностями сжигания топлив, следует обратить внимание еще на одну проблему.
Тепловые машины и теплогенерирующее оборудование, а так же связанные с ними добыча, транспортировка и переработка
топлив, стали в настоящее время одним из основных источников загрязнения окружающей среды вредными выбросами,
содержащимися в продуктах сгорания, и отбросным теплом. Теплотехническая наука разработала и предлагает различные
рекомендации, приемы и технические устройства, направленные на уменьшение этих вредных воздействий, однако
подробное знакомство с ними выходит за рамки нашей учебной дисциплины. Государственным стандартом образования
изучение экологических проблем, связанных в том числе и с теплоэнергетикой, предусмотрено на старших курсах в
отдельной специальной дисциплине, а также в дисциплине "Нетрадиционные возобновляемые источники энергии".
3.3 Технические расчеты горения
м
аз
у
подогрев, испарение влаги,
сухая перегонка
горение и
газификация
кокса
горение
летучих
газообразные продукт
ы
сгорания
топливо во
з
дух
летучие
кокс
CO+H
2
шлак
Рис. 3.4 Этапы сгорания
твердого топлива
Рис. 3.5 Схема выгорания твердого топлива
в потоке возд
у
ха

Страницы