2. Горіння твердого палива .

Процес горіння твердого палива можна розділити на слідуючи стадії:

1. Підогрів і підсушка.

2. Тепловий розклад з виділенням летучих і виникненням коксового залишку.

3. Горіння летучих .

4. Горіння коксового залишку.

Летучі виділяються при нагріві палива і складаються із суміші Н₂; СО; СО₂; СН₄ і т.п. Летучі мають важливу роль при горінні твердого палива. Вони виділяються при порівнянню невисоких температурах, змішуються з повітрям і загораються першими. Горінням летучих починається процес горіння твердого томлива .

Тепло, яке виділяється при горінні летучих, підіймає температуру, що приводить до дальшого розвитку процесу горіння. Горіння С починається уже після завершення виходу летучих Горіння С проходить довше і воно визначає час протікання всього процесу горіння.

3. Горіння рідкого палива.

Рідке паливо спалюють розпиленому вигляді. Процеси спалювання:

1. Розпилення

2. Змішування з повітрям

3. Підогрів і випаровування

4. Загорання

5. Горіння каплі рідкого палива.

Всі ці процеси разом складають процес спалювання рідкого

палива. Розпилення палива проводиться повітрям або паром. Розпилене паливо в зоні високих температур починає

випаровуватись. Випаровування буде тим інтенсивнішим, чим менші розміри каплі палива, тобто, чим більше воно розпилене.

Біля поверхності каплі палива виникає пароповітряна суміш,

яка загорається першою, а потім загорається рідке паливо.

4. Горіння газоподібного палива.

Бувають такі види горіння газоподібного палива:

1. Нормальне горіння.

2. Горіння в турбулентному потоці.

3. Дифузійне горіння.

1. Після загорання полум’я розповсюджується за рахунок постійної передачі теплоти від згорівших порцій палива до нових порцій, які поступили для горіння.

Якщо полум’я розповсюджується в нерухливому середовищі, або середовищі, яке рухається ламінарно, то теплота поширюється за рахунок теплопровідності. Такий процес горіння називається нормальним горінням.

При нормальному горінні швидкість переміщення полум’я залежить від теплопровідності. Таку швидкість переміщення полум’я називають нормальною швидкістю горіння. Вона залежить від складу горючої суміші, попередньої температури підігріву суміші і тиску. Підвищення температури попереднього підігріву горючої суміші приводить до значного збільшення швидкості горіння.

2. Горіння в турбулентному потоці. Цей вид горіння більше поширений чим горіння в спокійному середовищі. Горіння в турбулентному потоці можна розглядати, як більш складніший вид нормального горіння. Швидкість турбулентного горіння залежить від турбулентності потоку. Чим більше турбулентність, тим більша швидкість горіння палива.

3. Дифузійне горіння.

Воно проводить тоді, коли проходить перемішування газу і повітря і горіння проходить в одному об’ємі. Головну роль при дифузійному горіння має процес перемішування газу і повітря. Дифузійне горіння може проходити в ламінарному, турбулентному і перехідному режимах. Частіше всього дифузійне горіння має турбулентний вид.

Розрахунки горіння палива.

При розрахунках горіння палива визначають :

1. Теплоту згорання палива і тепловий еквівалент .

2. Кількість повітря для горіння одиниці (1 кг., 1м³) палива;

3. Кількість і склад продуктів горіння;

4. Температуру горіння палива.

Кількість повітря для горіння палива, кількість і склад продуктів

горіння визначають на основі даних про палива і реакцій горіння елементів і складових речовин даного палива. Для розрахунків можна прийняти, що повітря складається із 21% О₂ і 79% N₂ (по об’єму) , тобто N₂ більше в повітрі від О₂ в

По масі повітря складається із 23,2 % О₂; 76,8 % N₂, тобто N₂

більше О₂ в

На прикладі горіння С визначимо кількість повітря для горіння і кількість одержаних при цьому продуктів горіння. Розрахунок ведемо на 1 кг. С.

С + О₂ = СО₂

Молекулярна маса С= 12 кмоль; О₂=32 кмоль , СО₂ = 44 к моль.

Із реакції С + О₂= СО₂, видно, що 12 + 32 = 44 Для згорання 12 кг С потрібно 32 кг О₂ при цьому одержимо 44 кг СО₂. А для згорання 1 кгС потрібно ₂ Одержано

С + О₂ = СО₂

1 + 2,67= 3,67

Разом з киснем поступає N₂, якого по масі в 3,31 рази більше О₂

N₂= 2,67 3,31 = 8,79 кг.

Таким чином, для горіння 1 кг С потрібно повітря

О₂ + N₂ = 2,67 + 8,79 = 11,46 кг.

Азот в горінні участі не приймає і повністю переходе в продукти згорання.

Правильність проведеного розрахунку необхідно провірити по матеріальному балансу горіння.

Поступило С – 1 кг

О₂ – 2,67 кг.

N₂ - 8,79 кг.

В с ь о г о : 12,46 кг.

Одержано продуктів горіння

СО₂ – 3,67 кг.

N₂ - 8, 79 кг.

В с ь о г о : 12,46 кг.

Приход дорівнює розходу, значить розрахунок горіння С проведений правильно.

Розглянемо горіння газоподібного палива на прикладі горіння Н₂

Н₂ + ½ О₂ = Н₂О

Із реакції горіння видно, що для горіння 1м³ Н₂ потрібно 0,5м³О₂ при цьому получаємо 1м³ Н₂О.

З О₂ поступає N₂, якого в повітрі більше О₂ в 3,762 рази.

N₂ поступить 3,762 0,5 =1,88 м³ Таким чином потрібно повітря О₂ + N₂ = 0,5 + 1,88 =2,38 м³

Одержано продуктів горіння Н₂О +N₂ = 1м³ + 1,88 = 2,88 м³

Теоретичними витратами повітря називаються мінімальна кількість повітря, одержана розрахунком, яка необхідна для повного горіння одиниці ( 1кг, 1м³) палива (L_o, ) Практично для горіння палива потрібно більше повітря, чим одержано розрахунком (L_n)

Коефіцієнтом витрат повітря називається відношення n =

Для газоподібного палива n = 1,05 : 1,1

Для рідкого палива n = 1,1 : 1,25

Для твердого палива n = 1,2 : 1,7 .

Температура горіння палива. Розрізняють калориметричну ,теоретичну і практичну температури горіння палива.

Калориметричною температурою tк горіння називається температура, яку мали б продукти горіння при відсутності втрат теплоти в навколишнє середовище і на дисоціацію.

Вся теплота іде тільки на нагрів продуктів згорання. Калориметрична температура являється розрахунковою величиною.

Теоретичною температурою горіння tт називається температура , яку мали б продукти горіння при відсутності втрат теплоти на дисоціацію СО₂ і Н₂О, яка проходить при високих температурах.

2 СО₂ 2 СО + О₂ - Q

2H₂O 2 H₂ + О₂ - Q Ця температура також являється розрахунковою величиною.

Практичною температурою горіння t пр. називається дійсна температура в печі з урахуванням втрат на дисоціацію і теплопередачу в навколишнє середовище.

Цю температуру визначають, як частину від калориметричної температури.

t пр. =  . tк

де  - коефіцієнт, який залежить від конструкції печі чи топки.

=0,62: 0,82

Для визначення t к застосовують приближений метод.

Послідовність визначення t к .

1. Визначити теплоту згорання палива

2. Визначити об’єм продуктів горіння на одиницю палива і

склад продуктів горіння в %

3. Визначити дійсну тепломісткість 1м³ продуктів горіння

кДж / м³

4. По і пг визначити приблизну температуру t, яка відповідає

даній тепломісткості (Додаток 2, Долатав Г.П.)

5. Визначаємо тепломісткість продуктів горіння при температурі t.

Одержана тепломісткість і_пг, відрізняється від і_пг. Якщо і_пг1 < і_пг, то задаємся температурою t₂ на 100⁰ С більше t₁ і визначаємо і_{пг 2} при температурі t₂

Дійсна тепломісткість продукти згорання і пг₂  і пг  і пг.

По значенням температур t, і і пг2 находимо калориметричну температуру горіння палива t к складемо пропорцію

( t₂ – t₁ ) : ( і пг₂ – і п.г₁ )

( t₂ – t_к ) : ( і пг₂ – і п.г )

t₂ = t₁ = 100⁰C

⁰С

6. Визначаємо дійсну (практичну) температуру горіння палива

t пр =  . tк

УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ СПАЛЮВАННЯ ПАЛИВА

Для спалювання твердого палива застосовують в основному топки, рідкого-форсунки, газоподібного – пальники.