Горение полное и неполное

В металлургической практике в большинстве случаев применяется полное горение, продукты которого не содер­жат каких-либо горючих компонентов. Все виды топлива содержат углерод и водород, в состав продуктов полного сгорания входят углекислый газ, водяные пары и азот. СО₂ и Н₂О являются достаточно сильными окислителями, поэто­му металл при нагреве в продуктах полного сгорания значи­тельно окисляется. Для того чтобы избежать окисления ме­талла, его надо нагревать в газовой среде (защитной ат­мосфере), не содержащей газов-окислителей. Одним из методов получения таких атмосфер является метод, при котором производится неполное сжигание газа с последу­ющим удалением из продуктов неполного сжигания газоз-окислителей. Неполное горение применяют также тогда, ко­гда стремятся снизить окисление или обезуглероживание металла без использования специальных атмосфер.

В настоящее время наиболее распространенным газооб­разным топливом является природный газ, состоящий в ос­новном из метана.

При полном горении метана при стехиометрическом со­отношении СН₄+2О₂ = СО₂+2Н₂О продукты сгорания, кро­ме азота, поступившего с воздухом, будут содержать СО₂ и Н₂О. Если увеличить количество кислорода выше стехиометрического, т.е. на молекулу СН₄ подать более двух мо­лекул О₂, то в продуктах сгорания будет содержаться еще и кислород. Но если количество кислорода ниже стехио-метрического, т.е. в реакции СН₄+ m О₂®СО₂+Н₂О+Н₂+ +СО m < 2, то происходит неполное горение топлива. При этом в продуктах сгорания наряду с N₂, СО₂ и Н₂O содер­жатся восстановительные газы Н₂ и СО, которые способны окисляться (гореть) с выделением тепла. Это и является причиной потерь тепла в результате химического недожо­га. Поскольку в продуктах неполного сгорания концент­рация газов-окислителей СO₂ и Н₂О значительно ниже, чем при полном горении, постольку окисление металла при нагреве в подобной среде будет меньше. При определенном значении т состав продуктов неполного сгорания может быть определен по константе равновесия реакции водяного газа К_р=р_СОр_Н2О/(р_СО2р_Н2), где р_і, — парциальное давле­ние соответствующего компонента.

Значения константы равновесия реакции водяного газа следующие: