Горіння палива. Особливості спалювання газового палива, страница 2

В реальних умовах для забезпечення повного згоряння палива доводиться подавати значно більшу кількість повітря ніж теоретично розраховану. Це пояснюється недосконалістю організації процесу горіння палива в топках і головним чином недостатнім перемішуванням палива з повітрям,  завдяки чому частка повітря не приймає участі в процесі горіння, а видаляється з топки вмісті з димовими газами. В зв’язку з чим виникає недостача кисню, а це призводить до неповного горіння елементів палива.

Співвідношення дійсної кількості повітря поданого в топку для спалювання палива  (V_Д) до теоретично потрібного (V^О) називають коефіцієнтом надлишку повітря,

ά = V_Д/ V^О

відкіля     V_Д  = ά·V^O.

Коефіцієнт надлишку повітря завжди більше одиниці (ά =1,1 – 1,5) і залежить від вида палива, способу його спалювання та конструктивних особливостей топки.

При спалюванні пиловидного і газоподібного палива ά = 1,05 – 1,15; при спалюванні рідкого палива ά = 1,2  - 1,25; твердого – ά  = 1,3 – 1,8.

3 Продукти згорання палива.

Під час спалювання палива, як уже відмічалось, утворюються газо образні продукти горіння – димові гази, в склад яких входять: вуглекислий газ СО₂, сірчаний газ SО₂, кисень О₂, азот N₂ і водяні пари Н₂О.

При повному згорянні палива загальний об’єм димових газів складається з об’єму сухих газів ( V_С.Г.) і об’єму водяних парів (V_{Н О}):

V_Г  = V_С.Г. + V_{Н О}

Об’єм сухих газів, які утворюються при спалюванні 1 кг палива можливо визначити слідуючим чином:

V_С.Г. = 0,0186(С^Р + 0,375·S^Р) + (ά – 0,21)·V^О,

а об’єм водяних парів в продуктах згоряння визначають за формулою:

V_{Н О}  = 0,111Н^Р + 0,0124 W^Р + 0,016ά· V^О + 1,24 W_Ф,

де  Н^Р, С^Р, S^Р, W^Р – кількість карбону, сірки, водню і вологи в паливі в процентах

Звичайно, склад трьох атомних газів прийнято позначати RO₂, тобто:

СО₂ + SO₂ =  RO₂.

Тоді повний об’єм газів, які надходять до димової труби визначиться формулою:

V_Г.П. = V_RO  + V_N + V_O + V^O·(ά – 1)

При спалюванні газоподібного палива об’єми складових димових газів визначають за формулами:

V_N = 0,7V^O + N₂/100,

V_RO = 0,01(СО₂ +СО + Н₂S + ∑mC_mH_n),

V_{H O} = 0,01(H₂S + H₂ + ∑n/2·C_mH_n +0,124d) +0,0161V^O.

4. Особливості спалювання газового палива.

Газоподібне паливо буває природне і штучно створене. Природні гази на 82 – 98% складаються з метану (СН₄) та інших вуглеводнів.

 Температура горіння газового палива від 1000 до2100°С. В топках котлів газ спалюється при температурі 1100 -1400°С.

Температура займання газового палива - 645°С, для порівняння, дрова займаються при температурі 350 - 400°С, кокс – 650 - 700°С.

Газоповітряна суміш в які природного газу до 5% не горить.

Газоповітряна суміш, де газу від 5% до 15% - горить з вибухом!!!

Газоповітряна суміш, де газу більше 15% горить при подачі повітря. Швидкість розповсюдження полом’я газового палива приблизно 0,67 м/с.

Природний газ має ряд переваг порівняно з іншими видами палива:

вартість видобування природного газу нижча, а продуктивність праці вища порівняно з видобуванням вугілля та нафти;

висока теплота згоряння дає можливість транспортувати газ по магістралям на великі відстані;

забезпечується повнота згоряння і ти самим покращуються умови праці працівників;

забезпечується можливість автоматизації процесів горіння, підвищення ККД газових установок;

газозабеспечення населених пунктів значно покращує стан повітряного басейну.

Природний газ як промислове паливо має слідуючі технологічні переваги:

при спалюванні природного газу потребується мінімальна кількість повітря;

природний газ має мінімальну кількість таких шкідливих домішок, як сірководень;

 при спалюванні природного газу забезпечується біль точніше регулювання потрібної температури, що дозволяє економити паливо;

використання природного газу дозволяє порівняно швидко розігріти теплових агрегатів;

під час використання природного газу відсутні втрати від механічного недопалювання;

під час використання природного газу пальники можливо розташувати в потрібному місці топки, що дає можливість краще організувати теплообмін в агрегаті.

Але природний газ, як і інші види палива, шкідливий для здоров’я людини при його спалюванні.

Токсичність газового палива визначається наявністю угарного газу (СО), який мається в значній кількості в штучних газах і можливе надходження його з димових газів всіх видів палива при неповному горінні. Угарний газ витісняє кисень з крові людини, внаслідок цього людина втрачає свідомість і можлива смерть. Велику шкоду для організму людини завдають сірководень, окисли сірки і азоту, які знаходяться в складі газоподібного палива або утворюються під час спалювання палива. Діючі санітарні норми дозволяють наявність в складі повітря котельні такі концентрації шкідливих домішок, не більше, мг/л: угарний газ – 0,02;  сірководень – 0,01;  сірчаний газ – 0,01; окисли азоту – 0,005; аміак – 0,02.

Метан і інші вуглеводні гази не ядовиті, але вдихання їх небажане, тому що знижується концентрація кисню в повітрі, яке людина вдихає і можлива задуха від недостачі кисню.

Наявність у повітрі вуглеводних газів людина своїми   органами не сприймає. Це дуже небезпечно, і тому для можливості виявлення наявності газового палива в повітрі приміщення, його насичують сильно пахучою речовиною (одорантом). Відповідно до діючих норм  кількість одоранту повинна бути такою, щоб запах його сприймався при наявності в повітрі не більше 1% газоподібного палива.