Условия горения топлива: 3 Условия полного сгорания топлива

Процесс горения топлива

Горением называется взаимодействие горючих веществ с кислородом воздуха. Процесс горения может происходить только при высокой температуре и, как правило, сопровождается выделением определенного количества тепла. Если пламя свечи покрыть стаканом, то она начнет дымить и затем погаснет. Горение прекратится потому, что весь кислород воздуха в стакане израсходовался, а без кислорода горение происходить не может. Если кусок дерева поместить в сосуд с кислородом — он гореть не будет, так как сосуд не нагрет. Горючие части топлива— углерод и водород — могут соединяться с кислородом, только в сильно нагретом состоянии. Следовательно, без высокой температуры топлива горение происходить не может. Для воспламенения дерева, например, нужно, чтобы его температура была не ниже 300°, для каменного угля — 600°.

Как происходит обычная растопка печи? Сложенные в печи дрова окружены кислородом, поступающим в виде потока воздуха через топочную и поддувальную дверцы. Однако даже сухие дрова нельзя зажечь одной спичкой, небольшое пламя которой не в состоянии сильно нагреть полена. Сначала спичкой зажигают растопку (мелкую лучину или бумагу), а от е& пламени нагреваются и загораются дрова. Чтобы горение происходило непрерывно, в печь все время должен поступать кислород (воздух). Если количество воздуха слишком велико, то топливник будет охлаждаться, а горение — ухудшаться, так как для хорошего горения необходима высокая температура. Поэтому нельзя топить печь с широко открытой дверцей.

Если же количество воздуха, а следовательно, и кислорода недостаточно, то происходит так называемое неполное горение— дрова тлеют и горят темно-красным пламенем, выделяя большое количество густого черного дыма, в котором уносятся частички топлива, не сгоревшего из-за недостатка кислорода. В дымооборотах печи и в дымовой трубе эти частички осаждаются в виде сажи. Для того чтобы воздух проникал во всю толщу топливного слоя и обеспечивал кислородом всю поверхность горения, печи оборудуют колосниковыми решетками и поддувалами.

Если поддувала нет и воздух попадает через топливную дверцу, то он омывает только передний ряд дров, поднимается кверху и уходит в дымоход, не соприкоснувшись с задними рядами дров. Поэтому дрова полностью не сгорают. Печи без поддувала и колосниковой решетки гораздо хуже используют сгорающее топливо. Внешними признаками полного сгорания топлива являются: соломенно-желтый цвет пламени в топливнике и белый или прозрачный дым. При полном сгорании сажа почти не откладывается на стенках дымооборотов и дымовой трубы. Нормальный процесс горения протекает при высоких температурах: для дров 800—900° и для каменного угля 900— 1200°. Эти температуры обеспечивают непрерывность горения, если кислород в топливники подается также непрерывно.

При полном сгорании углерода 1 весовая часть его соединяется с 2 весовыми частями кислорода воздуха и дает в результате 1 весовую часть нового газа, называемого углекислым газом или углекислотой. Этот газ, не имеющий цвета и запаха, не горит и не поддерживает горение.

При неполном сгорании углерода образуется окись углерода. Этот газ может гореть при высокой температуре. Окись углерода ядовита. Небольшое содержание ее в воздухе помещения может вызвать серьезное отравление и даже смерть людей; в быту окись углерода называют угаром. Внешним признаком выделения окиси углерода служат синенькие короткие огоньки поверх слоя углей. При сгорании водорода 2 весовые части его соединяются с 1 весовой частью кислорода, образуя водяной пар, который уносится в дымовую трубу. Если температура отходящих газов низка или стенки дымовой трубы сильно охлаждены, то и водяные пары охлаждаются и оседают на стенках в виде капель воды (иногда смешанной с несгоревшими частицами топлива). Это явление называется конденсацией водяных паров. Пии постоянной конденсации ухудшается тяга. Стенки трубы отсыревают и она постепенно разрушается.

Из этого следует, что нельзя допускать чрезмерного остывания дымовых газов; температура их не должна быть ниже 125—150°. Дымовые газы представляют собой смесь продуктов сгорания топлива из углекислоты, окиси углерода, водяных паров, остатков несгоревших частиц топлива (сажи) и иногда паров серы.

« предыдущая   
оглавление  
следующая »

Процесс горения топлива | О продукции

Горение топлива – есть процесс химического соединения его горючих элементов с кислородом воздуха с выделением тепла и образованием пламени. Топливо с большим выходом летучих веществ и низкой температурой воспламенения загорается быстрее, поэтому для розжига в топке каменных углей и антрацитов применяют дрова или другие виды топлива с низкой температурой воспламенения. Дрова под действием факела огня (источника тепла) быстро загораются и продолжают гореть с выделением все новых и новых порций летучих веществ, которые, загораясь, повышают температуру в слое топлива и вызывают в свою, очередь выделение летучих веществ в заложенной порции угля или антрацита, продолжая процесс горения.

Процесс горения топлива в топке протекает следующим образом. Вначале топливо прогревается за счет тепла, получаемого непосредственно как от раскаленного нижнего слоя горящего топлива, так и от горячих дымовых газов, проходящих через слой свежего топлива; топливо, прогреваясь, подсушивается, т. е. из него испаряется влага. Затем начинается выделение летучих горючих веществ, которые воспламеняются и сгорают обычно над слоем. В слое остается нелетучий остаток, состоящий из кокса (углерода) и золы. Кокс сгорает в слое, а зола проваливается частично в зольник, откуда ее удаляют, частично же она плавится, превращаясь в шлак, который удаляется с решетки при частичной или полной чистке топки. Раскаленный, горящий слой топлива, а также его мелкие частицы в топке и летучие вещества, сгорая в топочной камере, отдают тепло поверхностям нагрева котла на твёрдом топливе. По мере выгорания топлива остающаяся зола закрывает частицы топлива от окисления его воздухом и скорость горения топлива уменьшается. Кусочки топлива при шуровании освобождаются от золы, вновь подвергаются воздействию кислорода воздуха и горение улучшается. Чем больше золы в топливе, тем чаще приходится его шуровать и чистить топку.

Для максимального использования тепла при сгорании топлива необходимы следующие условия:

• размеры топки должны соответствовать производительности твердотопливного котла и свойствам топлива;
• ровный слой топлива на колосниковой решетке и одинаковый его состав по крупности, обеспечивающий равномерное поступление воздуха по всей площади колосниковой решетки;
• поступление в топку требующегося количества воздуха;
• наличие высокой температуры в топке для предварительного прогрева топлива до температуры воспламенения, а также для сгорания горючих летучих веществ и мелких частиц несгоревшего угля, вынесенных газами и воздухом из слоя топлива;
• объем топочного пространства должен обеспечивать полное сгорание летучих веществ топлива и частиц его углерода до того, как топочные газы придут в соприкосновение с поверхностями нагрева.

Перейти к выбору котлов >>

В зависимости от характера протекания процесса горения различают пламенное и беспламенное горение топлива.

При пламенном горении топлива (дров, горючих сланцев, торфа, бурых углей, длиннопламенных и газовых углей) выделяется большее количество летучих веществ, горение протекает обычно в топочном пространстве, температура слоя для большинства углей не достигает величины, при которой плавятся минеральные примеси, и на колосниках остаются только зола и мусор. Сопротивление слоя золы невелико, и не создается особенных препятствий для прохода воздуха.

При беспламенном горении топливо горит обычно в слое на колосниках, давая лишь небольшие языки светлого прозрачного пламени (тощие угли и антрациты). Температура в слое сильно повышается, нагревая колосники и минеральные примеси, которые могут плавиться и образовывать шлаки. Слой шлаков и слой неспекающегося кокса создают большое сопротивление проходу воздуха. При недостаточном количестве поступающего в топку воздуха температура нижней части слоя возрастает, нагревая еще более колосники.

Для достижения необходимой производительности отопительного котла приходится иногда увеличивать площадь колосниковой решетки до максимально возможной величины (при сжигании бурых углей и сланцев, имеющих рыхлый шлак и сыпучую золу). Удлинение решеток можно производить лишь в том случае, если удаление шлака из топки производится через опрокидную или выдвижную часть колосникового полотна. Если удаление шлака производится через фронтовую загрузочную дверцу топки в помещение котельной, то удлинение решетки усложняет обслуживание и не приносит существенной пользы. Для облегчения обслуживания удлиненной решетки можно устанавливать дополнительные шуровочные дверцы на боковых стенках топки и удалять через них шлак с конца решетки при чистке топки. Увеличение площади колосниковой решетки можно также получить, увеличивая ее ширину.

Тяга в твердотопливных котлах создается дымовой трубой или дымососами. Тяга в дымовой трубе возникает потому, что нагретые топочные газы легче воздуха и поэтому давлением более тяжелого наружного воздуха они вытесняются в дымовую трубу. Чем выше температура дымовых газов и выше дымовая труба, тем сильнее тяга и тем с большей скоростью поступает воздух в топку котла. При непрогретой дымовой трубе тяга ухудшается, по мере ее прогревания тяга увеличивается.

При проходе через колосники и слой топлива воздух должен преодолеть значительное сопротивление. При наличии невысокой дымовой трубы или при толстом слое мелкого топлива тяга может оказаться недостаточной и воздуха в топку будет поступать недостаточное количество, в результате чего в ней будет происходить неполное сгорание топлива.

Тяга регулируется заслонкой (шибером) на дымоходе за котлом, управление которой выносится для удобного обслуживания на фронт котла. Слишком большое открытие дымовой заслонки (шибера) создает увеличенное разрежение в топке и вызывает усиленный приток холодного воздуха через неплотности топки, люков и т. п., чем вызывается увеличение расхода топлива. Недостаточное открытие заслонки уменьшает разрежение в топке и приводит к неполному горению топлива, дымлению и выбрасыванию пламени через топочную дверцу в помещение котельной. Неплотности топочной дверцы, обмуровки твердотопливного котла, дымовой трубы и т. п. ухудшают тягу из-за присосов воздуха.

Для преодоления воздухом большого сопротивления слоя топлива в топке применяют искусственное дутье с подачей вентилятором воздуха под колосниковую решетку (рисунок 1) или увеличивают тягу установкой дымососа (рисунок 2), который засасывает отходящие газы из топки и газоходов твердотопливного котла, направляя их в дымовую трубу.

Нормальный процесс горения достигается регулированием подачи воздуха в топку при помощи заслонок на дымоходе (шибере) и на воздухопроводе (дроссель-клапаном), при этом горение должно происходить при возможно меньшем разрежении в топке над слоем топлива. О полноте горения топлива можно судить по цвету пламени в топке и по цвету дыма, выходящего из трубы.

Признаком полного горения топлива является светло-желтое пламя в топке.

Признаком неполного горения топлива в топке являются:

• красноватое с темными полосами пламя, возникающее вследствие недостатка воздуха и слишком толстого слоя топлива или зашлакования колосников;
• синие языки пламени или черный дым из дымовой трубы, возникающие вследствие недостатка воздуха, вызванного чрезмерным зашлакованием колосников, слишком толстым слоем топлива при сильной форсировке топки котла, низкой температурой в топке;
• ярко-белое пламя, возникающее вследствие большого избытка воздуха при высокой форсировке топки твердотопливного котла;
• светлые пятна (прогары топлива), через которые прорывается много воздуха, охлаждающего топку, при этом мелкие кусочки (фракции) топлива уносятся воздухом из слоя топлива.

Каждому цвету пламени соответствует определенная температура в топке твердотопливного котла:

Красный цвет	525°
Темно-красный цвет	700°
Вишневый цвет	900°
Светло-вишневый цвет	1000°
Светло-желтый (светло-соломенный) цвет	1200°
Белый цвет	1300°
Ярко-белый цвет	1400°

Для полного сгорания топлива необходимо правильно выбрать толщину его слоя, так как мелкие и крупные угли создают неодинаковые сопротивления проходу воздуха для нормального горения. Для мелкого топлива нужно держать слой на колосниковой решетке тоньше, чтобы воздух мог проходить в достаточном количестве через слой топлива. Для крупного топлива слой его нужно держать толще, чтобы лишний воздух не проходил через него, так как это приведет к понижению температуры.

Количество воздуха, потребное, для полного сгорания 1 кг топлива, называется теоретически необходимым количеством воздуха. Однако полного сгорания топлива достичь при этом нельзя, так как практически трудно добиться полного перемешивания воздуха с топливом, поэтому приходится давать больше воздуха для того, чтобы произошло полное сгорание.

Отношение действительного количества воздуха, поступающего в топку, к теоретически необходимому, называется коэффициентом избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха для различных топок и топлив колеблется в пределах от 1,3 до 1,6, т.е. в топку подают воздуха на 30 – 60 % больше потребного ей количества.

В топку необходимо подавать минимальное количество избыточного воздуха, так как излишний воздух охлаждает топку и вызывает перерасход топлива. Подачу воздуха в топку регулируют изменением тяги и дутья.

Влияние кислородно-топливного сгорания на условия работы двигателя и характеристики сгорания в высокоскоростном дизельном двигателе с непосредственным впрыском (HSDI) в режиме воспламенения от сжатия с однородным зарядом (HCCI) 2020-01-1138

2020-04-14

Сжигание кислородного топлива и сжигание без азота в сочетании с технологиями улавливания и хранения углерода (CCS) недавно были предложены в качестве эффективного метода снижения выбросов углерода и повышения эффективности сгорания в дизельных двигателях. В этом исследовании трехмерная вычислительная гидродинамическая модель использовалась для оценки влияния сгорания кислородного топлива-HCCI на условия работы двигателя и характеристики сгорания в дизельном двигателе HSDI. Были проведены исследования с использованием четырех различных стратегий разбавления, основанных на объемной доле чистого кислорода и газа-разбавителя (двуокиси углерода). Первая серия исследований проводилась при постоянной мощности впрыска топлива, при которой за цикл впрыскивалось 4,4 мг топлива. Во второй части анализа частота вращения двигателя поддерживалась на уровне 1500 об/мин, а нагрузки двигателя варьировались путем изменения скорости впрыска топлива в диапазоне от 2,8 до 5,2 мг/цикл. Результаты показали, что сжигание кислородно-топливной смеси с HCCI привело к очень низкому уровню выбросов CO и PM, в то время как выбросы NOx были полностью устранены. Было обнаружено, что при увеличении коэффициента разбавления при низких нагрузках на двигатель количество ISFC значительно увеличивается, в то время как при высоких нагрузках это не приводит к каким-либо заметным изменениям. Кроме того, ИТЭ снижается с 21,8% до 14% при увеличении концентрации диоксида углерода с 77% до 83%. Применение более высокого процентного содержания газа-разбавителя значительно увеличит общую удельную теплоемкость всасываемого заряда, что приведет к снижению температуры и, следовательно, давление в цилиндре в процессе сгорания приведет к снижению показаний мощности и ИТЭ.

SAE MOBILUS

Подписчики могут просматривать аннотации и загружать весь контент SAE.
Учить больше »

Доступ к САЕ МОБИЛУС »

Цифровой
$33,00

Распечатать
$33,00

Предварительный просмотр документа

Добавить в корзину

Участники экономят до 18% от прейскурантной цены.
Войдите, чтобы увидеть скидку.

Специальное предложение: Загружать несколько технических статей каждый год? TechSelect — это экономичный вариант подписки, позволяющий выбирать и загружать от 12 до 100 полнотекстовых технических документов в год. Дополнительную информацию можно найти здесь.

Задержка воспламенения пылевидного угля при обычном и кислородном сжигании топлива. (Конференция)

Задержка воспламенения пылевидного угля в обычных и кислородно-топливных условиях сжигания. (Конференция) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другое связанное исследование

Аннотация не предоставлена.

Авторов:

Шаддикс, Кристофер Р. ;

Лю, Иньхэ;

Гейер, Манфред;

Молина, Алехандро

Дата публикации:

01.01.2011

Исследовательская организация:

Национальная лаборатория Сандия. (SNL-CA), Ливермор, Калифорния (США)

Организация-спонсор:

Национальная администрация по ядерной безопасности Министерства сельского хозяйства США (NNSA)

Идентификатор ОСТИ:

1289701

Номер(а) отчета:

ПЕСОК2011-0135К
477116

Номер контракта с Министерством энергетики:  

АК04-94АЛ85000

Тип ресурса:

Конференция

Отношение ресурсов:

Конференция

: Предложена для презентации на Второй Международной конференции по кислородному сжиганию, проходившей 12-16 сентября 2011 г. в Йеппуне, Австралия.

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

---

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс


Шаддикс, Кристофер Р., Лю, Инхэ, Гейер, Манфред и Молина, Алехандро. Задержка воспламенения пылевидного угля в обычных и кислородных условиях горения. . США: Н. П., 2011.
Веб.

Копировать в буфер обмена


Шаддикс, Кристофер Р., Лю, Инхэ, Гейер, Манфред и Молина, Алехандро. Задержка воспламенения пылевидного угля в обычных и кислородных условиях горения. . Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена


Шаддикс, Кристофер Р. , Лю, Инхэ, Гейер, Манфред и Молина, Алехандро. 2011.
«Задержка воспламенения пылевидного угля в обычных и кислородно-топливных условиях горения». Соединенные Штаты. https://www.osti.gov/servlets/purl/1289701.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_1289701,
title = {Задержка воспламенения пылевидного угля в обычных и кислородных условиях сжигания.},
автор = {Шаддикс, Кристофер Р. и Лю, Инхэ и Гейер, Манфред и Молина, Алехандро},
abstractNote = {Аннотация не предоставлена.},
дои = {},
URL = {https://www.osti.gov/biblio/1289701},
журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {2011},
месяц = ​​{1}
}


Копировать в буфер обмена

---

Просмотр конференции (0,63 МБ)

Дополнительную информацию о получении полнотекстового документа см.