Теоретический объем дымовых газов

При полном сгорании топлива дымовые газы, уходящие из топки, содержат: двуокись углерода СО₂, пары Н₂О (образующиеся при сгорании водорода топлива), сернистый ангидрид SO₂, азот N₂ – нейтральный газ, поступивший в топку с кислородом воздуха, азот из состава топлива, а также избыточный кислород воздуха О_2.

При неполном сгорании к указанным элементам добавляются еще окись углерода СО, водород Н₂ и метан СН₄. Для удобства подсчетов продукты сгорания разделяют на сухие газы и водяные пары.

Объем сухих газов принимают за 100%. При полном сгорании топлива состав сухих продуктов сгорания (в процентах по объему) следующий:

. (13)

Газообразные продукты сгорания состоят из трехатомных газов СО₂, SO₂, сумму которых принято обозначать символом RO₂, и двухатомных газов О₂ и N₂.

Тогда равенство будет иметь вид:

При полном сгорании , (14)

При неполном сгорании . (15)

 

Объем сухих трехатомных газов определяется по формуле

. (16)

Теоретический объем азота, м³/кг, находящегося в воздухе и топливе

. (17)

Теоретический объем водяных паров твердого или жидкого топлива состоит из:

· Объема водяных паров, м³/кг, полученных в результате сжигания водорода и испарения влаги из топлива ;

· Объема водяных паров, поступающих с воздухом ;

· Объема форсуночного пара, м³/кг, при сжигании мазута и его распылении с помощью паровых форсунок , где - расход форсуночного пара для распыливания 1 кг мазута ( = 0,3 – 0,4 кг).

 

Полный теоретический объем водяных паров, м³/кг

, (18)

При избытке воздуха полный объем водяных паров, м³/кг, будет равен

,

Тогда полный объем дымовых газов, м³/кг, . (19)

 

При сжигании газообразного топлива теоретический объем азота, м³/м³,

, (20)

Объем сухих трехатомных газов, м³/м³

. (21)

Теоретический объем водяных паров, м³/м³

. (22)

Где d = 10 г/м³ – влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м³ сухого газа.

 

Коэффициент избытка воздуха

Действительное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, должно быть несколько большим теоретического, так как при практическом сжигании топлива не все количество теоретически необходимого воздуха используется для горения топлива; часть его не участвует в реакции горения в результате недостаточного для перемешивания воздуха с топливом, а также из-за того, что воздух не успевает вступить в соприкосновение с углеродом и уходит в газохды котла в свободном состоянии.

Отношение количества воздуха, действительно подаваемого в топку, к теоретически необходимому называют коэфициентом избытка воздуха

, (23)

где - действительный объем воздуха, подаваемого в топку на 1 кг топлива.

Коэффициент избытка воздуха зависит от вида сжигаемого топлива, способа его сжигания, конструкции топки и принимается на основании опытных данных.

Для газообразного топлива ;

Для твердого топлива при факельном сжигании ;

Для твердого топлива при слоевом сжигании ;

Для жидкого топлива .

То значение , при котором КПД котельного агрегата будет наибольшим, называется оптимальным коэффициентом избытка воздуха.

Для поддержания нормального горения нужно подводить воздуха в топку столько, сколько требуется для полного сгорания топлива, что достигается постоянным контролем за составом дымовых газов. Наиболее важно определение содержания в дымовых газах СО и СО₂.

В случае неполного сгорания при недостатке воздуха в составе уходящих из топки газов будут углеводороды, окись углерода СО, а иногда и чистый водород Н, а при чрезмерном избытке воздуха создаются условия для удаления из топки несгоревших летучих горючих веществ и уноса частичек твердого топлива. Поэтому при эксплуатации топки следует сводить неполноту сгорания к возможному минимуму. Как правило котельный агрегат работает с незначительной химической неполнотой сгорания.

При присосе холодного воздуха в газоходы котла экономичность его работы снижается, следовательно необходимо добиваться полной герметизации газоходов.