Водород Н, атомная масса 1, содержание в топливе – 6,5÷2,5%. Количество тепла, выделяющегося при сгорании 1кг Н – 34200 ккал/кг. Однако, в образующихся при этом парах воды остается скрытая теплота парообразования, вследствие чего Qн=28900 ккал/кг.
Кислород О, атомная масса 16, присутствие в топливе – балласт, от 41 до 2,6%.
Азот N, атомная масса 14, содержание 0,8÷2,5%, балласт.
Сера S, атомная масса 32, содержание 0,5÷6%, сгорая образует сернистый ангидрид SO2 с выделением тепла 2200 ккал/кг. Нежелательный элемент топлива: вредные выбросы, коррозия поверхностей нагрева.
Минеральные примеси А от 5 до 60% и более.
Различают: минеральную часть топлива (балласт до сжигания), зола (остаток после сжигания), очаговые остатки (шлак). Различают легкоплавкую и тугоплавкую золу.
Влага W – в топливе содержится от 3 до 70%. Различают влагу внешнюю (капиллярная и поверхностная), внутреннюю (связана физико-химически с органической частью топлива) и гидратную или кристаллическую (входит в состав молекул минеральной части топлива).
Топливо различают: рабочее Ср+Нр+Ор+Nр+Sр+Wр=100%, и другие составы: аналитическая проба, сухая масса, горючая масса, органическая масса.
При нагревании без воздуха происходит термическое разложение топлива на: летучие вещества и кокс.
Теплотой сгорания топлива называют количество тепла, выделяемое при полном сгорании единицы массы топлива.
Q [ккал/кг], [кДж/кг]
В расчетах принимают низшую теплоту сгорания: Qрн, когда образующиеся при сгорании водяные пары остаются в парообразном состоянии и в таком виде удаляются из котельной установки с дымовыми газами (уходящими газами) в дымовую трубу и далее в атмосферу.
Жидкое топливо – нефть, мазут, газообразное – природный газ, доменный, коксовый и др.
В стационарных установках сжигают мазуты М40, М100, М200, Qрн≈10000ккал/кг.
У газа Qрн≈8000÷8500ккал/кг.
Искусственные горючие газы (доменный, коксовый) – топливо местного значения.
2. Элементы теории горения.
Горение – процесс окисления вещества, происходящий при высокой температуре с выделением теплоты. Горючие элементы топлива: углерод С, сера S, водород Н2, окись углерода СО, углеводороды СmHn. Окислитель – кислород воздуха – 21% О2 в единице объема воздуха.
Различают гомогенное и гетерогенное горение. Гомогенным называется горение, протекающее в одной газовой фазе, т.е.горение газообразного топлива. Гетерогенным называют горение, происходящее на поверхности раздела двух фаз. Практически – это горение углерода в воздухе, или, более широко, горение любого твердого или жидкого топлива.
Способ сжигания: в слое или в факеле.
В зависимости от характера подвода кислорода к топливу горение может быть кинетическим (когда горит уже предварительно перемешанная смесь топлива и воздуха) или диффузионным (когда весь воздух на горение подается в факел отдельно от топлива и смешивается с ним в процессе горения); имеется процесс промежуточный, когда часть воздуха смешивается предварительно, другая – во время горения.
Если какой-либо объем горючей смеси доведен источником тепла до температуры, при которой теплота этой смеси начинает превышать количество теплоты, отдаваемой этим объемом (теряемое), то при достижении определенной теплоты объем скачкообразно возгорается с появлением пламени. Эта температура называется температурой воспламенения. Для большинства топлив температура воспламенения 500÷700°С.
В неподвижной смеси при горении возможны 2 вида распространения пламени: сверхбыстрое или взрыв (несколько тысяч метров в секунду) и быстрое (0,3÷1,2 или 3÷5 м/с). Для гомогенной смеси углеводородов с воздухом скорость горения 0,3÷1,2м/с, для гетерогенных смесей – 0,3÷0,7 м/с.
Горение твердого и жидкого топлива многостадийное.
Твердое:
1) разделение на летучую часть и коксовый остаток;
2) сгорание летучих;
3) горение кокса.
Жидкое:
1) нагревание до температуры кипения и испарение;
2) гомогенное сгорание топливных паров.
Третья стадия горения твердого топлива (рис.2а).
 |
Т=Т' О2 Т'>T" q 1 Т'<T"
O'2 q 1 O'2<O"2 2
CO2 CO'2>CO"2
2 M СО2 3
T=Т' Т=Т'
СО2 3 4
1 1
О2 5
N
а) б)
Рис.2. Горение топлива: а) – твердая частица, лишенная летучих веществ; б) – капля жидкого топлива.
1 – поверхность горящей частицы или испаряющейся капли;
2 – газовый слой вокруг частицы;
3 – наружная поверхность этого слоя;
4 – область образования горючей смеси при горении капли;
5 – область горения горючей смеси.
О2 – поток диффузии кислорода;
СО2 – поток диффузии углекислоты;
М – поток диффузии испаренного горючего;
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.