Вещества, поддерживающие горение.

 

В качестве окислителя при горении обычно используется воздух. Как известно, воздух это смесь газов, основными составляющими которой являются кислород и азот

Если известен точный химический состав топлива, можно рассчитать стехиометрическое количество кислорода и, следовательно, количество участвующего в горении воздуха, необходимого для процесса горения.

Стехиометрическое количество воздуха можно вычислить по следующей формуле:

 

где C, Н, S и О - соответственно массовые проценты углерода, водорода, серы и кислорода, входящих в состав топлива.

В таблицах 2 и 3 показано стехиометрическое количество воздуха для некоторых видов топлива.

Если в реакции окисления топлива (горении) участвует большее количество воздуха, нежели требуется (исходя из стехиометрического уравнения), то весь азот и та часть кислорода, которая не вступила в реакцию с топливом, не будут участвовать в реакции окисления.

При этом они поглощают некоторое количество тепла, выделяемого во время горения, а реальное количество тепловой энергии распределится в большем объеме газа, и удельный тепловой поток снизится (температура пламени станет ниже).

 

Таблица 1. Классификация основных видов топлива

ПРОИСХОЖДЕНИЕ	ФАЗА
	ТВЁРДАЯ	ЖИДКАЯ	ГАЗООБРАЗНАЯ
Натуральное	Дрова, ископаемый уголь	Нефть	Природный газ
Искусственное	Кокс, древесный уголь	Бензин, керосин, дизельное топливо, мазут	Метан, пропан, бутан, сжиженный нефтяной газ, пропаново-воздушная смесь. бытовой газ, био-газ

 

Рисунок 2. Влияние температуры и высоты над уровнем моря на эффективность подачи воздуха

 

Количество кислорода, содержащегося в воздухе, составляет приблизительно 21% от объёма и около 23% от веса. Но это значение не постоянно и меняется в зависимости от высоты над уровнем моря и температуры. Изменение концентрации кислорода в воздухе вызвано тем, что нагревание участвующего в горении воздуха и изменение высоты над уровнем моря дает один и тот же эффект, а именно - уменьшение плотности воздуха. Уменьшение плотности воздуха является причиной уменьшения количества кислорода.

На высоте 1000 метров над уровнем моря плотность воздуха примерно на 10% меньше, чем на нулевой высоте над уровнем моря.

Изменение плотности воздуха и, следовательно, количества кислорода из-за сильного изменения высоты над уровнем моря или температуры по сравнению с нормальными условиями (высота над уровнем моря - 100 метров, температура воздуха, участвующего в горении - 20°С), является таким фактором, которым нельзя пренебрегать. Это подробнее описано в разделе 3 в параграфах с примерами по выбору горелки.

При определённых условиях на содержание кислорода в воздухе также могут влиять и другие факторы: -влажность воздуха (обычно при увеличении относительной влажности воздуха, содержание кислорода в нём уменьшается); -повышенное содержание в воздухе пыли и других волокнистых соединений (проблемы в системах горения возникают в связи с тем, что они отбирают на себя часть воздуха, участвующего в горении).

Виды топлива.

Топливо - это вещество, при вступлении которого в реакцию с кислородом воздуха, образуется значительное количество тепловой энергии, а также небольшое количество электромагнитной энергии (свет), механической энергии (шум) и электрической энергии (ионы и свободные электроны).

Топливо можно классифицировать на основе его обычного физического состояния:

твердое,

жидкое,

газообразное

и на основе его происхождения:

природное,

искусственное,

производное топливо.

Наиболее распространенные виды топлива представлены в таблице 1.

Природное топливо сконцентрировано в подземных месторождениях, откуда его извлекают для дальнейшей переработки. Как правило, природное топливо нельзя использовать сразу, поскольку его химический состав и свойства могут очень сильно различаться в зависимости от месторождения и времени добычи. Для эффективного и безопасного использования топлива необходимо обеспечить постоянство его физико-химических характеристик на протяжении всего времени использования.

Типичные методы обработки (обогащения) природного топлива основаны на увеличении концентрации в единице массы или объёма горючих составляющих и удалении вредных и инертных примесей.

Древесный уголь получают из древесины, посредством медленного и частичного сжигания внутри специальной ямы, закрытой землей.

При дистилляции антрацита с низким уровнем жирности при умеренной температуре получают кокс.

Путём таких процессов синтеза, как сухая перегонка, частичное окисление или реакция с парами воды из угля можно получить различные виды искусственного газообразного топлива.

Всё искусственное жидкое или газообразное топливо можно получить при дистилляции нефти.

Перед использованием природного газа, посредством десульфуризации, из него необходимо удалить крайне загрязняющую составляющую - H₂ S, вместе с инертной фракцией - СO₂.

Все эти процессы направлены на то, чтобы сделать химический состав топлива однородным, - тогда его легче и выгоднее использовать.

В частности, жидкое и газообразное топливо легче транспортировать и очень легко дозировать - чтобы обеспечить полноту сгорания. По этой причине является предпочтительным для вентиляторных горелок именно данный тип топлива.

Все виды топлива характеризуются следующими основными показателями:

Теплотворная способность

Теплотворная способность - это количество тепла, произведённого при полном сгорании единицы массы или объёма топлива.

Теплотворная способность измеряется в кДж/Нм³ (1) для газа и в кДж/кг для жидкого и твердого топлива.

Существуют два значения теплотворной способности:

- высшая теплотворная способность (ВТС) учитывает количество теплоты, полученной при полном сгорании единицы массы или объёма топлива с учётом теплоты, полученной при конденсации водяных паров из дымовых газов;

- низшая теплотворная способность (НТС), учитывает количество теплоты, полученной при полном сгорании единицы массы или объёма топлива без учёта теплоты, полученной при конденсации водяных паров из дымовых газов;

ВТС и НТС связаны между собой следующим соотношением:

ВТС = НТС + количество теплоты полученное при конденсации водяных паров из дымовых газов.

Т.к. в теплогенераторах температура дымовых газов выше температуры конденсации водяных паров, в расчётах используются значение НТС (кроме конденсационных котлов, т.е. установок имеющих специальные устройства для конденсации водяных паров из дымовых газов, - в этих случаях в расчетах используются значения ВТС).

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: