ГОРЕНИЕ НАТУРАЛЬНОГО ТОПЛИВА

Твердое топливо —это термически нестойкое вещество. Его горение со­стоит из ряда последовательных и параллельных стадий. Первой стадией является подогрев топлива до температуры, при которой начинается испа­рение влаги. Вторая стадия —это собственно испарение при температуре 373 К. Затем при температурах от 423… 443 К (бурые угли) до 673 К (антрацит) происходит термическое разложение топлива с выходом лету­чих горючих веществ и образованием коксового остатка (третья стадия). Следующий, четвертый этап —горение летучих веществ, происходящее вблизи поверхности твердого остатка и способствующее его прогреву и воспламенению. Время горения летучих веществ обычно составляет незна­чительную часть общего времени горения топлива.

Основной стадией, определяющей интенсивность процесса в целом, является горение коксового остатка (углерода). В общем виде этот процесс описывается системой равенств:

С + 02 = С02; 2С + 02 = 2С02; С + С02 = 2СО; 2СО + 02 = 2С02.

Продукты сгорания диффундируют в окружающее пространство. И последняя, пятая стадия — это образование шлака. Зола топлива переплав­ляется и преобразуется, поглощая некоторую часть теплоты, уменьшая горючую часть, а в ряде случаев затрудняя доступ окислителя к коксу. При температурах горения, превышающих температуру плавления золы, частицы горючих веществ покрываются шлаком, ухудшающим доступ кислорода.

При пористой структуре кокса горение происходит не только на поверх­ности, но и в объеме частицы. Чем больше пористость, тем большая масса одновременно участвует в реакции и тем быстрее идет процесс горения.

При относительно низких температурах (менее 1173 К) скорость горе­ния определяется кинетикой химических реакций, а при высоких темпера­турах — скоростью диффузии окислителя к поверхности горения.

Горение жидкого топлива происходит в парогазовой фазе, так как температура воспламенения обычно значительно выше, чем температу­ра кипения топлива. В горении жидкого топлива выделяют следующие стадии: подогрев, испарение влаги, возгонка летучих, горение летучих, дожигание углеродных частиц. Интенсивность испарения горючих веществ возрастает с увеличением поверхности контакта с воздухом и количества подводимой теплоты, т. е. скорость горения зависит от тонкости распы­ла жидкого топлива. Для этого до подачи в форсунки топливо можно предварительно подогреть (температура подогрева 340…390 К). Подогрев способствует снижению вязкости топлива и поэтому горение происходит
вокруг каждой капельки топлива. В пространстве между зоной горения и каплей находятся пары топлива и некоторая часть продуктов сгорания, продиффундировавших в эту область от фронта пламени. Вне зоны го­рения находятся окислитель и продукты сгорания. Так, для испарения наиболее тяжелых фракций мазута требуется прогрев капель до темпе­ратур, превышающих порог термической стойкости вещества. При этом топливо разлагается на летучие вещества и твердую фазу — сажу и кокс. Эти компоненты сгорают как твердое топливо, но при этом имеют меньшую активность по отношению к кислороду воздуха. Раскаленные частицы сажи и кокса обусловливают светимость факела.

Наиболее просто происходит сгорание газообразных топлив. Они не требуют предварительной подготовки к сжиганию, легко образуют горючие смеси с воздухом. Горение газообразных топлив состоит из двух стадий — подогрева и горения летучих веществ.

Ваш отзыв

Рубрика: Основы теории тепловых процессов и машин

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *