- •Основы теории горения топлив
- •1. Топливо
- •1.1. Состав топлива
- •1.2. Теплота сгорания топлива
- •1.3. Влага твердого топлива
- •1.4. Минеральные примеси твердого топлива
- •1.5. Выход летучих веществ и характеристика коксового остатка
- •1.6. Характеристики и классификация твердого топлива
- •1.7. Жидкое топливо
- •1.8. Газовое топливо
- •2. Материальный и тепловой баланс процессов горения
- •2.1. Теоретически необходимое количество воздуха
- •2.2. Объем продуктов сгорания
- •2.3. Энтальпия продуктов сгорания
- •2.4. Виды топочных устройств
- •2.5. Тепловой баланс процесса горения
- •2.6. Определение избытка воздуха
- •3. Горение газовых и жидких топлив
- •3.1. Скорость химического реагирования
- •Закон действующих масс
- •Влияние давления на скорость реакции
- •Зависимость скорости реакции от состава смеси
- •3.2. Цепные реакции
- •Цепное горение водорода
- •Горение оксида углерода и углеводородов.
- •3.3. Распространение пламени
- •Пределы воспламенения
- •3.4. Определение кинетических констант горения
- •3.8. Горелка Бунзена
- •3.5. Условия устойчивой работы кинетических горелок
- •Стабилизация процесса горения
- •3.6. Турбулентное горение предварительно подготовленных смесей
- •3.7. Диффузионное горение газов
- •3.8. Горелки промышленных агрегатов
- •Инжекционные горелки
- •5 Диффузор
- •Газовые струи в поперечном потоке
- •Вентиляторные горелки [14]
- •Вертикально-щелевая горелка
- •Горелочные устройства энергетических котлов
- •Газомазутные горелки гмг
- •Диффузионные горелки
- •3.9. Горение жидких топлив
- •3.10. Конструкции мазутных форсунок Механические форсунки
- •Ротационная форсунка
- •Пневматические форсунки
- •4. Горение твердых топлив
- •4.1. Основы кинетики горения углерода
- •Основные химические реакции горения углерода
- •Теория гетерогенного горения углерода
- •Роль вторичного реагирования
- •Время выгорания частицы углерода
- •4.2. Слоевые топки
- •Топки с цепной решеткой
- •4.3. Моделирование слоевого сжигания угля
- •4.4. Горение угольной пыли в факеле
- •4.5. Свойства угольной пыли
- •Затраты энергии на размол топлива
- •4.6. Системы пылеприготовления
- •4.7. Пылеприготовительное оборудование Шаровая барабанная мельница
- •Молотковые мельницы
- •Среднеходные мельницы
- •Мельницы-вентиляторы
- •Сепараторы пыли
- •4.8. Сжигание высокореакционных топлив
- •Топки с прямым вдуванием и фронтальными горелками
- •Топки с плоскими параллельными струями
- •Вихревые топки низкотемпературного сжигания
- •Сжигание сильношлакующих углей
- •4.9. Сжигание низкореакционных топлив
- •Сжигание углей с тугоплавкой золой
- •Сжигание антрацитов
- •Двухкамерные топки с жидким шлакоудалением
- •Библиографический Список
- •620002, Г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
- •620002, Г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
Пневматические форсунки
В форсунках с распыливающей средой распыливание топлива осуществляется главным образом за счет энергии движущегося с большой скоростью распылителя – пара или воздуха.
При использовании паровых форсунок (рис. 3.32) пар под давлением 0,5-2,5 МПа проходит по внутренней трубе, заканчивающейся расширяющимся соплом, мазут поступает по кольцевому каналу, струя пара, вытекающая со скоростью 1000 м/с, захватывает мазут, и через диффузор смесь пара и мазута поступает в топку. Насадок увеличивает угол раскрытия распыливаемого конуса мазута.
Рис. 3.29. Головка паровой форсунки:
1 – сопло для подачи пара; 2 – диффузор; 3 – насадок
Паровые форсунки характеризуются высоким качеством распыла, канал таких форсунок продувается паром и не подвергается засорению; пределы регулирования паровых форсунок составляют 20-200 % (см. таблицу).
Паровое распыливание приводит: к потере конденсата; к увеличению содержания водяного пара в продуктах сгорания, к повышению потерь с уходящими газами. Расход пара на распыл является большой величиной и достигает до 2 % пара, вырабатываемого парогенератором. Кроме того, работа паровых форсунок сопровождается повышенным шумом.
Паровые форсунки применяют преимущественно на промышленных парогенераторах, работающих на мазуте, на электростанциях паровые форсунки применяют как растопочные.
При включении паровой форсунки сначала подают пар, затем мазут. При отключении прекращают сначала подачу мазута, затем пара. Вязкость мазута при паровом распыливании должна составлять 6-7 ВУ.
В промышленных печах находят применение воздушные форсунки низкого давления. В форсунках низкого давления применяют воздух под напором 2-7 кПа через форсунки подают 500-100 % воздуха, необходимого для горения. Поэтому такие форсунки имеют относительно большие размеры. Мазут к форсункам поступает под давлением 0,03-0,214 МПа.
Сравнительные характеристики мазутных форсунок
Тип форсунки |
Средний диаметр капель, мкм |
Затраты энергии на распыл, % |
Диапазон регулирования, % |
Механические |
2 |
менее 1 |
70-100 |
Пневматические высокого давления |
40 |
2 |
20-100 |
Пневматические низкого давления |
100 |
5 |
20-100 |
4. Горение твердых топлив
4.1. Основы кинетики горения углерода
Процесс горения твердого натурального топлива представляет собой комплекс сложных физико-химических явлений: теплообмен частиц со средой, выход и горение летучих, горение коксового остатка.
Принято считать, что процесс горения можно разбить на относительно независимые стадии: прогрев частицы до выхода или воспламенения летучих, горение летучих веществ около частицы, способствующее быстрому прогреву частицы, горение кокосового остатка, состоящего практически только из углерода и золы.
Горение летучих, как и прогрев частиц, – относительно быстрый процесс по сравнению с горением коксового остатка. Горение коксового остатка составляет до 90 % общего времени горения угольной частицы. Изменение массы коксовой частицы во времени можно определить следующим образом. Если за время d сферическая частица выгорит настолько, что ее радиус уменьшится на dr, то масса исчезнувшего за это время углерода, кг,
dM=-Fdr. (4.1)
Поток газифицируемого углерода (скорость выгорания углерода), т.е. количество прореагировавшего углерода за единицу времени с единицы поверхности jс, определится так, кг/(м2с):
. (4.2)
Время, в течение которого радиус частицы уменьшится от начального размера r0 до какого-то значения r определится как интеграл, с,
(4.3)
а полное время выгорания частицы как интеграл, с,
(4.4)
Горение углерода – гетерогенный процесс, определяемый как кинетикой горения углеродного массива частицы, так и диффузионным переносом кислорода и продуктов сгорания у поверхности горящей частицы.