Характеристика горения газообразного топлива. Окалинообразование стали: природа процесса, мероприятия по снижению угара металла

процессе горения окиси углерода большую роль играют водяные пары и водород. Сухая окись углерода до 700^◦C вообще не реагирует с кислородом; после 700^◦C в отсутствие H₂O идёт весьма медленная гетерогенная реакция на поверхности материалов. Важная роль, которую играют H₂O и H₂ в процессе горения окиси углерода, объясняется тем, что они создают в пламени небольшие концентрации H и OH. При горении CO скорость реакции зависит от добавок воды в начальный момент и от количества кислорода в смеси CO+O₂. Область воспламенения смеси CO+O₂ характеризуется «островом воспламенения».

Горение углеводородов

Общими чертами цепного механизма окисления углеводородов является то, что в их пламени обнаружены гидроксил OH и атомы O₂, указывающие на возможность протекания элементарных процессов с участием какого – либо активного атома или свободного радикала. Действие свободного радикала на исходную молекулу углеводорода приводит к отщеплению атома водорода, то есть к разрыву связи C – H, а не C – C. Процесс горения метана – наиболее распространённый углеводород. Стехиометрическое уравнение горения метана

CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O

не отражает истинного механизма процесса. Воспламенению углеводородов всегда предшествует весьма значительный период индукции. Время индукции для метана настолько значительно, что говорить о взрыве без учёта времени индукции нельзя. Изучение предельных значений давления и температуры при воспламенении метана показало, что  метану, так же как  водороду и окиси углерода, свойствен «полуостров воспламенения».

Кинетическое горение

После того, как произошло воспламенение, наступает процесс распространение пламени, связанный с постоянной передачей тепла от сгоревших к новым порциям топлива. Если пламя распространяется в неподвижной смеси  или смеси, движущейся ламинарно, то основной формой передачи тепла будет молекулярная теплопроводность. Подобный процесс получил название нормального горения. При турбулентном движении газо-окислительной смеси большую роль приобретает турбулентная диффузия. При некоторых условиях распространение пламени происходит с огромной скоростью и носит характер взрывной волны. Подобное распространение пламени получило название детонационного горения или просто детонации.

Диффузионное горение

В настоящее время широко распространен диффузионный метод сжигания газообразного топлива, при котором смешение и горение происходят в одном объёме. При кинетическом, а также при диффузионном горении образуется фронт горения, в котором горючее и окислитель находятся в стехиометрическом соотношении. Достижение стехиометрического соотношения, которое при наличии постоянного поджигателя (в металлургических печах всегда есть поджигатель) обеспечивает необходимые условия для протекания процесса горения, зависит от характера перемешивания топлива с воздухом. Процессы смешения между струями топлива и воздухом могут протекать при ламинарном и турбулентном характере течения струй. В первом случае смешение определяется молекулярной диффузией, во втором - турбулентной диффузией. Турбулентная диффузия обеспечивает смешение сравнительно крупных молярных объемов, после чего необходимое для протекания реакции горения тонкое молекулярное перемешивание достигается уже в результате молекулярной диффузии. Таким образом, при турбулентном горении процессы молекулярного переноса становятся существенными на конечной стадии процесса смешения в зоне горения.

2.2 Окалинообразование стали: природа процесса, мероприятия по снижению угара металла

Окалина - неизбежный спутник процесса горячей прокатки. Она образуется при нагреве металла, так и в процессе его прокатки и охлаждения