Определение количества воздуха и продуктов сгорания

Горючие вещества топлива взаимодействуют с кислородом воздуха в определенном количественном соотношении. Расход воздуха на горение и количество продуктов сгорания топлива рассчитывают по стехиометрическим уравнениям горения, которые записывают для 1 км для каждой горючей составляющей.

Теоретический и действительный расход воздуха на горение и количество продуктов сгорания топлива. Стехиометрические уравнения горения горючих составляющих твердого и жидкого топлива имеют вид:

углерода С + О₂ = СО₂:

12 кг С + 32 кг О₂ = 44 КГ СО₂;

1 кг С + (32: 12) кг O₂ = (44: 12) кг СO₂ (18.21)

В топливе находится С^р/100 кг углерода, S^р/_л 100 кг летучей серы, Н^р/100 кг водорода и О^р/100 кг кислорода. Следовательно, суммарный расход кислорода, необходимого для горения 1 кг топлива, по стехиометрическим уравнениям будет равен:

При нормальных условиях плотность воздуха р₀ = 1,293 кг/м³.

Расход воздуха на горение и количество продуктов сгорания топлива легко рассчитать как:

V₀ = M⁰/1,293 м³ воздуха/кг топлива.(18.26)

Таким образом,

V₀ = 0,0889 (С^р + 0,375S^p/^л) + 0,265Н^р - 0,033О^р(18.27)

Для газообразного топлива расход V⁰ определяют, исходя из объемных долей горючих компонентов, входящих в состав газа, с использованием стехиометрических реакций:

Н₂ + 0,5О₂ = Н₂О;

Из-за определенных трудностей в организации процесса полного перемешивания топлива с воздухом в рабочем объеме топок могут появиться области, где будет ощущаться местный недостаток или избыток окислителя. В результате этого качествои и расход воздуха на горение и количество продуктов сгорания топлива ухудшается. Поэтому в реальных условиях воздух для горения топлива подается в большем количестве по сравнению с его теоретическим количеством V⁰. Отношение действительного количества воздуха, подаваемого в топку, к теоретически необходимому называется коэффициентом избытка воздуха:

α = V_д/V⁰.(18.30)

При проектировании и тепловом расчете топок или других камер сгорания значение а выбирают в зависимости от вида сжигаемого топлива, способа сжигания и конструктивных особенностей топочных камер. Значение а колеблется в пределах 1,02 - 1,5.

Состав и количество продуктов полного сгорания топлива. Продукты полного сгорания топлива при α = 1 содержат: сухие (неконденсирующиеся в котельном агрегате) трехатомные газы СO₂ и SO₂;

Н₂O - водяной пар, полученный при горении водорода; N₂ - азот топлива и азот, находящийся в теоретически необходимом количестве воздуха.

Кроме того, в состав продуктов сгорания входят водяной пар, получающийся при испарении влаги топлива, пар, вносимый в топку с влажным воздухом, и пар, используемый иногда при сжигании мазута для распыления. При температуре продуктов сгорания ниже температуры точки росы водяной пар конденсируется. При полном горении с α = 1 в продуктах сгорания будут содержаться только СO₂, SO₂, Н₂O и N₂; если α > 1, то в них будет присутствовать и избыточный воздух, т. е. дополнительное количество кислорода и азота.

Требования, предъявляемые к пару, питательной и котловой воде

В соответствии с действующими правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов к питательной воде парогенераторов с естественной циркуляцией при рабочем давлении до 4 МПа и к подпиточной воде водогрейных котлов предъявляют определенные требования. Нормы качества питательной воды для паровых котлов при докотловой обработке приведены в табл. 8.3. Пар, получаемый в парогенераторе, должен быть чистым во избежание отложений накипи на внутренней поверхности труб пароперегревателя и теплообменных аппаратов. Качество пара зависит от его влажности и концентрации загрязняющих котловую воду веществ. Влажный пар характеризуется степенью влажности и солесодержанием. Степенью влажности называют массовую долю влаги, содержащейся в насыщенном паре. Под солесодержанием пара (в мг/кг) понимают отношение

Качество насыщенного пара должно отвечать нормам, приведенным в табл. 8.4. При этом надо помнить, что в котлах без пароперегревателей допускается влажность до 1 %, а солесодержание не нормируется. Величины для насыщенного пара, приведенные в табл. 8.4, относятся к котлам, оборудованным пароперегревателями.

Для снижения влажности пара в барабане котла устанавливают специальные сепарирующие устройства. Для уменьшения концентрации веществ, загрязняющих котловую воду, производят продувку, т. е. удаляют часть котловой воды и заменяют ее питательной водой. В процессе работы парового котла пар уходит к потребителю, а по. ступившие с питательной водой в барабан котла соли накапливаются в котловой воде. Допустимые предельные их концентрации зависят от рабочего давления парогенератора, присутствия пароперегревателя и разделения барабана на ступени испарения. Например, для котлов тbпа ДЕ, КЕ, ДКВР при работе без пароперегревателя предельное значение солесодержания в котловой воде составляет 3000 мг/кг, а с пароперегревателем — 1500 мг/кг (при одноступенчатом испарении в барабане) или до 6000 мг/кг при наличии ступенчатого испарения.