2.2.1. Стадії горіння різних палив

Процес горіння газу можна умовно розділити на 2 стадії:

утворення горючої суміші газу і повітря та її початкове нагрівання за рахунок теплоти повітря, що разом з газом надходить в пальник;
нагрівання до запалювання, запалювання і горіння робочої суміші, що відбувається в топці.

Процес горіння рідкого палива включає такі стадії:

нагрівання і випаровування рідкого палива;
змішування парів палива з повітрям;
нагрівання, запалювання і горіння суміші.

При спалюванні твердого палива відбуваються такі процеси:

нагрівання палива, його сушіння та виділення летких речовин і утворення коксового залишку;
утворення суміші летких горючих речовин з повітрям, її нагрівання, запалювання і горіння;
нагрівання, запалювання і горіння твердого коксового залишку.

Якщо утворення горючої суміші проходить при високій температурі, то відбувається термічний розклад важких вуглеводів палива з утворенням більш легких молекул, які частково окислюються – це, так звана, вогнева чи попередня газифікація палива, яка інтенсифікує процес горіння.

Розрізняють гомогенне горіння, якщо агрегатний стан палива і окислювача один і той же (горіння природного газу), та гетерогенне горіння, яке відповідає умовам спалювання вугілля і мазуту. При цьому гомогенну суміш утворюють летючі речовини твердого палива і повітря, а також пара рідкого палива і повітря.

Горіння палива може бути повним і неповним. В реальних процесах реалізується неповне горіння

Розрізняють механічну і хімічну неповноту згорання. Механічна неповнота згорання полягає в тому, що частина палива, що надійшла для спалювання, не приймає участь в процесі горіння і виходить з топки разом зі шлаками і золою.

Хімічні втрати є результатом хімічно неповного окислення вуглецемістких сполук з утворенням СО (замість СО₂), а також в зв’язку з тим, що ряд горючих речовин, які одержуються в процесі випаровування і термічного розкладу рідккого і твердого палива (СО, Н₂, СН₄ та інші) залишають топку, не завершивши окислювальні процеси.

Кількість повітря, теоретично необхідного для повного спалювання 1 кг палива, визначається з рівняння:

, м³/кг, (2-5)

де - вміст, відповідно, вуглецю, сірки, водню і кисню в робочому складі палива.

Коефіцієнтом витрати повітря, , є відношення дійсного об’єму повітря, яке витрачається на спалювання 1 кг (або 1 м³) палива, , до теоретично необхідного об’єму, тобто

. (2-6)

Якщо >1 – то це коефіцієнт надлишку повітря.

Оптимальні значення залежать від виду палива і способу його спалювання, зокрема;

для газу =1,05÷1,15;
для мазуту =1,1÷1,4;
для вугільного пилу (камерне спалювання вугілля) =1,2÷1,25;
для шарового спалювання вугілля =1,3÷1,7.

В результаті повного згорання палива з теоретичного необхідною кількістю повітря утворюються газоподібні продукти, які в основному складаються з СО₂, SO₂, N₂ і Н₂О.

Звичайно позначають СО₂+SO₂=RO₂ – кількість 3-х атомних газів.

Для визначення об’ємів газів – продуктів згорання користуються формулами: