Главная » 2013 » Июль » 26 » Схемы горения отдельных частиц твердого топлива и отдельных капель жидкого топлива.
19:41
Схемы горения отдельных частиц твердого топлива и отдельных капель жидкого топлива.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Горение представляет собой процесс быстрого и полного окисления горючего вещества, происходящий при высокой температуре и сопровождающийся выделением тепла. В горении участвуют окисляемое (горящее) вещество, называемое топливом, и окислитель — вещество, содержащее кислород, способный достаточно быстро вступать в реакцию с топливом. В топках котельных установок используют только самый распространенный в природе окислитель — атмосферный воздух, 21% по объему или 23,2% по массе которого составляет кислород. Процессу горения твердого топлива сопутствуют такие стадии: подогрев и испарение влаги, возгонка летучих и образование кокса, горение летучих, горение кокса. При сжигании жидкого топлива стадии образования кокса и шлака отсутствуют, а при сжигании газа имеются только две стадии — подогрев и горение. Такое разделение на стадии горения условно; хотя фактически они протекают последовательно, но частично налагаются друг на друга. Например, возгонка летучих начинается еще до полного окончания испарения всей влаги топлива и подогрева его до температуры воспламенения. Воспламенение топлива происходит лишь тогда, когда температура его достигает определенной величины. Каждое топливо имеет свою температуру воспламенения. У твердых топлив она зависит от выхода летучих: чем больше выход летучих, тем меньше температура воспламенения топлива. Температура, при которой топливо начинает гореть, называется температурой воспламенения топлива. Для торфа она примерно 250, для дров — 300, каменного угля — 350, бурого угля — 400, антрацита — 500, жидкого топлива - 500 - 600, газа - 600°С. Процессы горения в топке котельного агрегата подразделяют на гомогенный и гетерогенный. Гомогенным называют процесс горения, который происходит в однородной по агрегатному состоянии массы (т. е. горение смеси газообразного топлива с воздухом и смеси паров жидкого топлива с воздухом), гетерогенным — процесс горения, при котором горючее вещество и окислитель находятся в различных агрегатных состояниях (сюда относится горение твердого топлива). Характер горения топлива в каждом отдельном случае определяется рядом факторов: видом сжигаемого топлива, способом сжигания. Способ сжигания сказывается на характере горения в основном при сжигании твердого топлива, когда различают горение кускового топлива в слое и размолотого, пылевидного топлива в факеле. Жидкое и газообразное топливо сжигается только в факеле, причем жидкое топливо предварительно распыливается на мелкие капли. На особенности процесса горения влияет ряд факторов: конструкция топки, концентрация кислорода воздуха, подаваемого для горения, давление, при котором происходит горение, и др. Горение твердого и жидкого топлива является процессом многостадийным. Твердое топливо под влиянием внешнего источника тепла на первой стадии проходит процесс нагревания и коксования, в результате чего оно разделяется на летучую часть и коксовый остаток. На второй стадий происходит воспламенение летучих и сгорание их, а на третьей — горение кокса. Жидкое топливо на первой стадии нагревается до температуры кипения и испаряется, а на второй стадии происходит сгорание. Основной составляющей твердого топлива является углерод. Схема горения углерода приведена на рис. 11, а. Процесс горения твердых топлив в зависимости от способа сжигания находится в диффузионной, или промежуточной, области (между кинетической и диффузионной).
Рис. 11, Схемы горения отдельных частиц твердого топлива (а) и отдельных капель жидкого топлива (б): 1 — область диффузии окислителя и продуктов горения, 2 — поверхность реагирования раздела фаз, 3 - твердое горючее, 4 — жидкость, 5 - пары топлива, 6 — зона горения
Схема горения капли жидкого топлива показана на рис. 11, б. Вследствие того что температура кипения жидкого топлива ниже температуры воспламенения, его капли сначала начинают испаряться, а затем возникает процесс горения топлива. Воздух за счет диффузии через образующиеся продукты сгорания проникает к поверхности горения. От величины поверхности горения зависит скорость горения, а величина поверхности горения зависит от степени распыления жидкого топлива: чем мельче распыление, тем больше скорость и полнота сгорания.
