Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Северо–Западный государственный заочный технический университет

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Кафедра теплотехники и теплоэнергетики

Е.А.БЛИНОВ

ТОПЛИВО И ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ Раздел - подготовка и сжигание топлива

Учебно-методический комплекс (Учебное пособие)

Санкт – Петербург Издательство СЗТУ

2007

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 662.931

Блинов, Е.А. Топливо и теория горения. Раздел - подготовка и сжигание топлива: Учеб.-метод. комплекс (учеб. пособие)/ Е.А. Блинов. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2007. - 119 с.

Учебное пособие соответствует государственным образовательным стандартам высшего профессионального образования по специальностям 140101.65 – «Тепловые электрические станции», 140104.65 – «Промышленная теплоэнергетика» и направлению подготовки бакалавра 140100.62 - теплоэнергетика.

В учебном пособии приведены сведения о подготовке жидкого и газообразного топлива к сжиганию, рассмотрены вопросы горения одиночной капли и горения жидкого и газообразного топлив в факеле, организация горения, режимы горения. Приведены сведения о форсунках, газовых горелках, газомазутных горелочных устройствах. Учебное пособие может быть использовано при изучении дисциплин: «Котельные установки и парогенераторы», «Технология централизованного производства электроэнергии и теплоты», «Технологические энергоносители предприятий», «Энергоснабжение».

Рецензенты: кафедра промышленной теплоэнергетики Санкт-Петербургского государственного технического университета (зав. кафедрой В.М.Боровков, д-р техн. наук, проф.); кафедра промышленной теплоэнергетики СанктПетербургского государственного технологического университета растительных полимеров (зав. кафедрой А.П.Бельский, д-р техн. наук, проф.).

©Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2007

©Блинов Е.А., 2007

ВВЕДЕНИЕ

В топочных процессах промышленного характера в качестве топлива используют естественные и искусственные органические вещества [1]. В качестве окислителя используют в основном атмосферный воздух. По скорости окисления топлива можно выделить три процесса: медленное окисление, быстрое окисление и сверхбыстрое окисление (взрыв). В настоящей работе рассматриваются процессы быстрого окисления в высокотемпературной области, называемые горением.

Горение представляет собой цепную самоускоряющуюся реакцию, возникающую после появления в горючей смеси активных центров. Время, в течение которого возникает достаточное для протекания реакции количество активных центров, называется периодом индукции τинд. После него следует возникновение фронта воспламенения и горение при постоянном давлении [2] .

Устройство, подготавливающее горючую смесь и стабилизирующее фронт воспламенения, называется горелкой.

Топочное устройство представляет собой сочетание горелки (или нескольких горелок) с топочной камерой, предназначенной для завершения процесса горения и предотвращения влияния на этот процесс внешних воздействии. Горелки и топочная камера реализуют непрерывные процессы, в которых участвуют потоки топлива, воздуха и топочных газов.

Процессу горения предшествует непосредственный контакт молекул топлива и окислителя. При ламинарном движении потоков газообразного топлива и воздуха смешение их лимитируется очень медленной молекулярной диффузией. В этом случае процесс смесеобразования, а значит и горения, не может быть использован в промышленных установках. Для ускорения смесеобразования производится турбулизация потоков горючего и окислителя. В зависимости от степени турбулизации зона образования горючей смеси будет иметь различные протяженность и интенсивность, а это, в свою очередь, определяет интенсивность процесса горения и размеры топочной камеры.

Для воспламенения горючей смеси и поддержания устойчивого горения недостаточно только образовать смесь. Существующая смесь, а также вновь образующиеся и поступающие в зону горения порции её, должны быть прогреты до температуры, обеспечивающей быстрое развитие реакции горения.

Рассмотренные положения по организации и поддержанию горения вполне достаточны для смеси газообразного топлива и окислителя. Жидкое топливо перед сжиганием должно пройти ряд последовательных подготовительных процессов, в результате которых топливо будет доведено до "молекулярного" измельчения. Так, жидкое топливо предварительно измельчается механически, затем мелкие капли при нагревании испаряются; сгорает гомогенная смесь молекул паров топлива и окислителя.

Задачей изучения процессов горения является познание закономерностей этих процессов с целью управления ими и создания экономичных и надежных устройств для сжигания топлива с минимальным количеством вредных выбросов (золы, оксидов азота и серы и др.) в дымовых газах.

3