Стадии горения жидкого топлива

Горения жидкого топлива протекает главным образом после его испарения. При этом легкие фракции испаряются в первую очередь и воспламеняются раньше, чем тяжелые. Процесс испарения жидкого топлива ускоряется с увеличением поверхности и уменьшением размера капель. Поэтому эффективно распыление твердого топлива.

Химическая реакция горения не происходит мгновенно. Продукты сгорания должны разогреться и стать газообразными. Некоторые виды топлива затем разлагаются, начинается процесс горения с образованием продуктов сгорания. Диаграмма на слайде показывает схематически процесс сжигания жидкого топлива.

Практическая сторона горения В действительности процесс сжигания топлива требует большее, чем стехиометрическое количество воздуха на килограмм топлива. Например, полное сгорание углерода в воздухе, достигается при превращении всего углерода в двуокись углерода. Если кислорода недостаточно, образуется моноксид кислорода (СО), а при значительной нехватке кислорода некоторая часть углерода в реакцию не вступает. Энергия, выделяемая при преобразовании одного килограмма углерода в СО составляет всего 10,46 Дж/кг, т.е. менее чем половина энергии, выделяемой при преобразовании углерода в двуокись.

Для обеспечения полного сгорания, при протекании процесса горения необходимо смешивать избыточное количество воздуха с топливом. Однако, чем больше имеется избыточного воздуха, тем больше азота и не сгоревшего кислорода уносят теплоту, выделяющемся при горении. Одной из задач разработчиков эффективных горелок является минимизация количества требуемого избыточного воздуха.

С точки зрения энергоэффективности избыточный воздух это отрицательное явление. Температура тепловых выбросов при горении часто превышает более чем на 1000С температуру воздуха, забираемого для горения. Это означает, что воздух, не принимающий участия в химических реакциях, избыточный кислород и практически весь азот, уносят теплоту из процесса. Чем больше избыточного воздуха, тем больше теплоты он может уносить.

Продукты сгорания топлива

 

Продукты полного сгорания 1 кг твердого или жидкого топлива содержат: продукты полного сгорания углерода и серы; азот топлива и азот, находящийся в теоретически необходимом количестве воздуха; теоретическое количество водяного пара, включающее в себя пар, образующийся при испарении влаги топлива и в результате полного сгорания водорода топлива, пар, вносимый в топку влажным теоретически необходимым количеством воздуха, и пар, используемый иногда для распыления при сжигании мазута; и, наконец, избыточно поданный воздух и находящийся в нем водяной пар.

 

Полное горение топлива.

 

Основной качественной характеристикой процесса горения в топках является химическая его полнота при минимальном избытке воздуха, которому соответствует наибольшая температура горения. Поэтому при ведении процесса горения необходимо систематически контролировать состав продуктов сгорания и определять коэффициент избытка воздуха и химическую неполноту горения. Для этого применяется газовый анализ, выполняемый с помощью газоанализаторов различных систем и основанный на расчетной методике, базирующейся на основном уравнении горения.