Горение в печах

Горение в печах

ГОРЕНИЕ в печах, смотря по роду процесса или способу и цели нагрева, устанавливается полное и неполное.

1) Полное горение, при котором 1 килограмм-молекула углерода топлива, нацело сгорая в углекислоту по формуле С + O2 = СO2 с освобождением 97650 Cal, дает наивысшую температуру - около 2330° - в продуктах горения, причем последние состоят из 21% (объемных) СО2 и 79% N2. На практике полное горение не м. б. осуществлено без избытка кислорода, который сопровождается соответственным количеством азота воздуха; избыток же воздуха, увеличивая вес продуктов горения, понижает их температуру, замедляет теплопередачу и увеличивает тем самым потерю тепла с отходящими газами и расход топлива. В прилагаемой таблице даны: содержание углекислоты в продуктах горения (определение его служит средством контроля горения), потери тепла в них, а также теоретические, т. е. наибольшие расчетные температуры, достигаемые при разных количествах воздуха сжиганием чистого углерода и каменного угля с теплотворной способностью 8137 и 7500 Cal.

Горение при разных количествах воздуха

Так как из топлива в процессе разложения под влиянием высокой температуры выделяется некоторое количество свободного водорода, который при горении дает воду, то в составе продуктов горения разных видов топлива оказывается азота более, чем его получается от горения углерода, углекислоты же меньше (см. табл.); нефтяные остатки, содержащие около 12% водорода, при горении с избытком воздуха в 25% дают в продуктах горения до 87% N2. Наоборот, газы печей, в которых происходит восстановительный процесс и где часть углерода сжигается кислородом руды, дают в продуктах горения пониженное содержание N2 и повышенное содержание СО2 (например, 75% N2 и 25% СО2 при горении без избытка воздуха). Избыток воздуха, необходимый для полного горения, зависит от физических свойств топлива (размеры кусков, степень пористости), конструкции топки, способа подачи воздуха и тщательности ухода за процессом горения. Последнее обстоятельство имеет огромное значение при сжигании твердого топлива на обыкновенной колосниковой решетке: нормально горение идет с избытком воздуха в 50%, но может дойти при ненадлежащем уходе за топкой и до 100%. Сжигание пылевидного, жидкого и газообразного топлива легко регулируется автоматически, что снижает избыток воздуха до 25% нормально, а в исключительных случаях - до 15%. Анализы дымовых газов часто указывают на более значительный избыток, но это объясняется засасыванием атмосферного воздуха через кладку стен топок, рабочего пространства, боровов.

2) Неполное горение, с целью превращении углерода топлива только в СО по формуле

С2 + О2 = 2СО    +2·29430 Cal

устанавливается в генераторах для того, чтобы использовать теплоту горения окиси углерода

2СО + O2 = 2СО2    +2·68220 Cal

в газовых печах. В т. н. полугазовых печах углерод топлива умышленно сжигается частью в СО2 (чтобы иметь горячий газ, не нуждающийся в подогреве) и частью в СО, которая уже в рабочем пространстве печи сжигается вторичным воздухом, почти всегда подогретым в рекуператорах. Продуктами неполного горения углерода являются: 34,7% (объемных) СО и 65,3% N2, но в полугазовых печах возможно осуществить все степени полноты горения и иметь в продуктах горения от 65 до 79% N2 (остаток равен сумме СО2 + СО). И в этом случае летучие вещества обыкновенных видов топлива понижают содержание N2 в продуктах горения, повышая соответственно сумму СО2 + СО.

Зная химический состав горючего, можно определить при помощи расчета возможный состав газов для разных степеней полноты горения и тем контролировать аналитические данные, часто грешащие ошибками (преувеличенное содержание азота, недостаточное - окиси углерода). Для неполного горения в генераторах и полугазовых топках метод расчета был дан профессором В. Е. Грум-Гржимайло, а для горения, сопровождаемого восстановительным процессом (в доменных печах), М. Павловым.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 5 - 1929 г.