16 Плазменно-дуговые печи

Поток плазмы в печах генерирует специальное устройство, которое называется плазмотроном. В плазмотрон постоянно подается плазмообразующий газ (например, аргон),

Схематичное устройство плазмотронов: а - дуговых постоянного тока прямой полярности; б - дуговых переменного тока; в - дуговых комбинированных; г — индукционных высокочастотных

17 Индукционные печи

Индукционные печи - это разновидность электрических печей, работа которых основана на принципе работы трансформатора.

Схема индукционной плазменно-дуговой печи: 1 - плазмотрон;

2 - индуктор; 3 - анод

19 Горючие и негорючие составляющие (балласт) топлива.

Углерод является одной из важных составляющих топлива.

В зависимости от количества воздуха, подаваемого для сжи­гания углерода, может быть образована двуокись углерода или окись углерода.

Водород — второй весьма важный элемент, входящий в состав топлива.Вода, образующаяся при сжига­нии водорода, конденсируется, выделяя теплоту. Так как из пе­чей продукты горения удаляются, как правило, с температурой выше 100° С и вода находится в парообразном состоянии, то теп­лоты выделяется меньше. Водород, связанный с кислородом в виде гидроксильных групп и воды, в горении топлива не участвует.

Сера в топливе находится в виде различных соединений. Так, в твердом топливе различают органическую серу, связан­ную с элементами топлива в виде органических соединений, кол­чеданную или пиритную, присутствующую в топливе в виде пи­рита или колчедана FeS₂, и сульфатную в виде солей серной кислоты CaS0₄. Сульфатная сера в горении не участвует, так как связана в топливе с кислородом. Сера явля­ется нежелательной составляющей топлива, и ее содержание регламентируют.

Окись углерода СО. Во многих промышленных газах содержится окись углерода СО, которая при соединении с кисло­родом сгорает и является одной из основных составляющих природных газов.

Сероводород H₂S является нежелательной примесью в газах, так как при его сжигании образуется сернистый газ S0₂.

Кислород в твердом и жидком топливе находится в свя­занном состоянии и в горении не участвует. Он является нежела­тельной примесью, так как снижает теплоту сгорания топлива.

Азот, содержащийся в топливе, в горении не участвует и является его балластом. Влага так же, как и азот, является балластом топлива и в горении не участвует. Влага, как правило, присутствует во всех видах топлива. При продолжительной сушке твердого топ­лива на воздухе из него удаляется часть общей влаги.

Углекислый газ С0₂ не горит и является балластом топлива.

Сернистый газ S0₂ разрушает нагреваемый металл и печную арматуру. Он не горит и является балластом топлива.

20 Теплота сгорания топлива

Теплотой сгорания топлива назы­вают количество теплоты, которое выделяется при полном сжи­гании единицы массы или объема топлива. Говоря о теплоте сгорания, необходимо различать высшую Q_B и низшую теплоту сгорания Q_H. Продукты горения топлива содержат пары воды, которые либо конденсируются, либо остаются в парообразном состоянии. Высшая теплота сгорания топлива соответствует ус­ловию охлаждения продуктов горения до 0°С и конденсации водяного пара, которая сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования. Низшая теплота сгорания топлива соответствует условию, при котором продукты горения имеют высокую температуру, а вода остается в парообразном состоя­нии. Теплота испарения 1 кг воды в теплотехнических расчетах принимается равной 2500 кДж. Разница между Q_B и Q_H состав­ляет около 2500 кДж/кг воды. В технике в большинстве случаев используют низшую теплоту сгорания. Это объясняется тем, что температура продуктов горения топлива, уходящих из различ­ных нагревательных устройств, выше температуры конденсации водяных паров. Формула пересчета Q_B на Q_H может быть исполь­зована для любого вида топлива:

'Q_b-Q_h=25W^p + 233Hp кДж/кг,

где W и Hv — в %.