Процесс горения топлива

Тепло, передаваемое через стенки змеевика продукту, образуется за счет сгорания топлива.

Одним из эффективных мероприятий повышения технико-экономических показателей трубчатых печей является полное сгорание топлива. Условиями полного сгорания топлива являются хорошее смешение горючего с воздухом, достаточно высокая температура процесса и подготовка топлива к горению.

В горючую массу топлива входят вещества, содержащие в основном углерод и водород, а также незначительное количество серы, кислорода и азота. Кроме того, топливо может содержать влагу и вещества, образующие золу.

Состав топлива может быть задан либо содержанием (в % массовых) каждого из вышеуказанных элементов (элементарный состав) либо содержанием компонентов (для газообразного топлива в % объемных содержание метана, этана и т.д.) – компонентный состав. Для расчета процесса горения необходимо знать элементарный состав топлива. Метод определения элементарного состава газообразного топлива по известному компонентному приведен в [7, с. 488].

С химической точки зрения горение – процесс окисления органической массы топлива. Носителем кислорода, необходимого для окисления топлива, является воздух.

Воздух имеет следующий состав:

- по массе – 23, 2 % О₂ и 76, 8 % ₂; N₂

- по объему – 21, 0 % О₂ и 79, 0 % N₂ .

Химизм окисления топлива

С + О₂ = СО₂ (при неполном сгорании СО)

S + O₂ = SO₂

H₂ + 1/2O₂ = H₂O.

Таким образом, продукты окисления элементов топлива (дымовые газы) содержат сухие двуокись углерода СО₂, сернистый газ SO₂, азот N₂, кислород О₂ и водяной пар H₂O.

Сухие трехатомные газы СО₂ и SO₂ обозначают через RO₂.

Полнота сгорания топлива в печи обеспечивается некоторым избытком воздуха, подаваемого для окисления. Избыток воздуха характеризуется коэффициентом избытка воздуха α

(10.1)

где G – действительный расход воздуха;

G_o – теоретически необходимый расход воздуха, определяемый по вышенаписанным стехиометрическим уравнениям реакций окисления топлива.

Коэффициент избытка воздуха зависит от рода топлива и способа его сжигания [3, с. 361]

для газообразного топлива при объемном факельном сжигании….1, 05 … 1, 2

при поверхностном сжигании в панельных горелках………………1, 02... 1, 05

для жидкого топлива…………………………………………………..1, 2 … 1, 5.

По мере движения дымовых газов по направлению от топки к дымовой трубе значение α увеличивается вследствие подсоса воздуха через неплотности обмуровки печи и решеток ретурбендных камер

- при жидком топливе и паровом дутье…………………………….1, 2 … 1, 8

- при воздушном дутье………………………………………………1, 1 … 1, 3

- средние значения над перевальной стеной……………………….1, 4 … 1, 5

- в конце конвективной камеры…………………………………….1, 5 … 1, 6

- при газовом топливе……………………………………………….1, 05 … 1, 2

- на выходе из радиантной камеры………………………………….1, 2

- на выходе из конвективной камеры…………………………….....1, 3.

Подсос воздуха ведет к росту потерь тепла с отходящими дымовыми газами, что уменьшает кпд печи. Снизить подсос воздуха возможно при уплотнении всех зазоров, особенно в ретурбендной камере конвективной секции, поддержании в хорошем состоянии температурных швов, оштукатуривании наружной поверхности печной кладки и т.д.