Թեմա 15. Կոշտ և հեղուկ վառելիքներն ու նրանց այրումը

15.1 Կոշտ և հեղուկ վառելիքների այրման հաշվարկը

Կոշտ և հեղուկ վառելիքի այրման գործընթացները հաշվարկելու համար կազմվում է այրման գործընթացի նյութական մնացորդը:

Այրման գործընթացի նյութական հավասարակշռությունն արտահայտում է սկզբնական նյութերի (վառելիք, օդ) և վերջնական արտադրանքների (արտանետվող գազեր, մոխիր, խարամ) քանակական հարաբերակցությունը, իսկ ջերմային հաշվեկշիռը ջերմության ժամանման և սպառման հավասարությունն է: Կոշտ և հեղուկ վառելիքների համար նյութերի և ջերմային մնացորդները կազմում են 1 կգ վառելիք, գազային փուլի համար `1 մ 3 չոր գազի համար նորմալ պայմաններում (0.1013 ՄՊա, O ° C): Օդի և գազային արտադրանքի ծավալները նույնպես արտահայտվում են խորանարդ մետրով, նորմալացված:

Կոշտ և հեղուկ վառելիք վառելիս այրվող նյութերը կարող են օքսիդացվել և առաջացնել տարբեր օքսիդացման օքսիդներ: Ածխածնի, ջրածնի և ծծմբի այրման ռեակցիաների ստոքիոմետրական հավասարումները կարող են գրվել հետևյալ կերպ.

Օդի և այրման արտադրանքի ծավալները հաշվարկելիս պայմանականորեն ենթադրվում է, որ բոլոր այրվող նյութերն ամբողջովին օքսիդացված են `ամենաբարձր օքսիդացման վիճակ ունեցող միայն օքսիդների ձևավորմամբ (ռեակցիաներ a, c, d):

(Ա) հավասարումից հետեւում է, որ 1 կմ ածխածնի (12 կգ) ամբողջական օքսիդացման համար սպառում են 1 կմոլ, այսինքն ՝ 22,4 մ 3 թթվածին, և առաջանում է 1 կմ (22,4 մ 3) ածխաթթու գազ: Ըստ այդմ, 1 կգ ածխածնի համար պահանջվում է 22,4 / 12 = 1,866 մ 3 թթվածին և առաջանում է 1,866 մ 3 CO 2: 1 կգ վառելիք պարունակում է С p / 100 կգ ածխածին: Դրա այրման համար պահանջվում է 1.866 · С p / 100 մ 3 թթվածին, իսկ այրման ժամանակ ՝ 1.866 С p / 100 մ 3 CO 2:

Նմանապես, 1 կգ վառելիքում պարունակվող այրվող ծծմբի (μ s = 32) օքսիդացման համար (գ) և (դ) հավասարումներից պահանջվում է (22,4 / 32) S pl / 100 մ 3 թթվածին և նույն ծավալով SO Ձևավորվում է 2-ը ... Իսկ 1 կգ վառելիքում պարունակվող ջրածնի () օքսիդացման համար կպահանջվի 0,5 (22,4 / 2,02) H p / 100 մ 3 թթվածին և (22,4 / 2,02) H p / 100 մ 3 գոլորշի:

Ամփոփելով ստացված արտահայտությունները և հաշվի առնելով վառելիքի թթվածինը (
), պարզ վերափոխումներից հետո մենք ստանում ենք 1 կգ պինդ կամ հեղուկ վառելիքի ամբողջական այրման համար տեսականորեն պահանջվող թթվածնի քանակը որոշելու բանաձև `մ 3 / կգ.

Տեսականորեն պահանջվող քանակությամբ օդի հետ ամբողջական այրման գործընթացում առաջանում են գազային արտադրանքներ, որոնք բաղկացած են CO 2, SO 2, N 2 և H 2 O- ածխածնի օքսիդներից և ծծմբից `չոր եռատոմային գազեր: Սովորաբար դրանք զուգորդվում և նշվում են RO 2 = CO 2 + SO 2-ով:

Կոշտ և հեղուկ վառելիքների այրման ժամանակ այրման արտադրանքի տեսական ծավալները, մ 3 / կգ, հաշվարկվում են ըստ հավասարումների (15.1) ՝ հաշվի առնելով վառելիքում և օդում համապատասխան բաղադրիչների պարունակությունը:

Եռատոմային գազերի ծավալը `համաձայն հավասարումների (15.1, ա և բ)

Տեսական ջրային գոլորշիների ծավալը , մ 3 / կգ, բաղկացած է ջրածնի այրման ընթացքում ստացված ծավալից ՝ հավասար (22,4 / 2,02) (H p / 100), վառելիքում խոնավության գոլորշիացման ընթացքում ստացված ծավալից հավասար , և օդով ներմուծված ծավալը.
,
- ջրի գոլորշու հատուկ ծավալ, մ 3 / կգ; ρ = 1,293 կգ / մ 3 - օդի խտություն, d = 0,01 - օդում խոնավության պարունակություն, կգ / կգ: Փոխակերպումներից հետո մենք ստանում ենք.

Օդի V- ի իրական ծավալը կարող է լինել ավելի կամ պակաս, քան տեսականորեն պահանջվող, որը հաշվարկվում է այրման հավասարումներից: Օդի փաստացի ծավալի V- ի տեսականորեն պահանջվող V 0-ի հարաբերակցությունը կոչվում է α = V / V 0 օդի հոսքի գործակից: Α> 1-ի համար սովորաբար կոչվում է օդի հոսքի արագություն ավելցուկային օդի հարաբերակցությունը.

Վառելիքի յուրաքանչյուր տեսակի համար վառարանում օդի ավելցուկային հարաբերակցության օպտիմալ արժեքը կախված է դրա տեխնիկական բնութագրերից, այրման եղանակից, վառարանի դիզայնից, այրվող խառնուրդի առաջացման եղանակից և այլն:

Այրման արտադրանքի իրական ծավալը տեսականից մեծ կլինի ազոտի, թթվածնի և ջրի գոլորշու պատճառով, որը պարունակվում է ավելցուկային օդի մեջ: Քանի որ օդը չի պարունակում տրիատոմիկ գազեր, դրանց ծավալը կախված չէ ավելորդ օդի հարաբերակցությունից և մնում է հաստատուն ՝ հավասար տեսականին, այսինքն.
.

Դիատոմիկ գազերի և ջրի գոլորշիների ծավալը (մ 3 / կգ կամ մ 3 / մ 3) որոշվում է բանաձևերով.

Կոշտ վառելիք վառելիս մոխրի կոնցենտրացիան արտանետվող գազերում (գ / մ 3) որոշվում է բանաձևով

Որտեղ - գազերով տեղափոխվող վառելիքի մոխրի մասն (դրա արժեքը կախված է կոշտ վառելիքի տեսակից և դրա այրման եղանակից և վերցված է վառարանների տեխնիկական բնութագրերից):

Չոր տրիատոմիկ գազերի և ջրային գոլորշիների ծավալային ֆրակցիաները, հավասար են դրանց մասնակի ճնշումներին `0,1 ՄՊա ընդհանուր ճնշման տակ, հաշվարկվում են բանաձևերով

Volավալները հաշվարկելու բոլոր բանաձեւերը կիրառվում են, երբ կա վառելիքի ամբողջական այրում: Նույն բանաձևերը, հաշվարկի համար բավարար ճշգրտությամբ, կիրառելի են վառելիքի թերի այրման համար, եթե վառարանների տեխնիկական բնութագրերում տրված ստանդարտ արժեքները չեն գերազանցվում:

15.2 Կոշտ վառելիքի այրման երեք փուլեր

Կոշտ վառելիքի այրումը մի շարք փուլեր ունի. Ջեռուցում, վառելիքի չորացում, ցնդող նյութերի սուբլիմացիա և կոկերի առաջացում, ցնդող նյութերի և կոքսերի այրում: Այս բոլոր փուլերից որոշիչ փուլը կոքս մնացորդի այրման փուլն է, այսինքն `ածխածնի այրման փուլը, որի ուժգնությունը որոշում է վառելիքի այրման և գազաֆիկացման ինտենսիվությունը որպես ամբողջություն: Ածխածնի այրման որոշիչ դերը բացատրվում է հետեւյալ կերպ.

Նախ, վառելիքում ամուր ածխածինը գրեթե բոլոր բնական պինդ վառելիքի հիմնական այրվող բաղադրիչն է: Այսպիսով, օրինակ, անտրացիտի կոքս մնացորդի այրման ջերմությունը այրվող զանգվածի այրման ջերմության 95% -ն է: Անկայուն նյութերի բերքի մեծացման հետ մեկտեղ քոքսի մնացորդի այրման ջերմության համամասնությունը նվազում է, իսկ տորֆի դեպքում ՝ այրվող զանգվածի այրման ջերմության 40,5% -ը:

Երկրորդ, կոկոսի մնացորդի այրման փուլը, պարզվում է, բոլոր փուլերից ամենաերկարն է և կարող է տևել այրման համար պահանջվող ընդհանուր ժամանակի մինչև 90% -ը:

Եվ, երրորդը, կոքի այրման գործընթացը որոշիչ նշանակություն ունի այլ փուլերի առաջացման համար ջերմային պայմաններ ստեղծելու հարցում: Հետևաբար, հիմքՊինդ վառելիքի այրման տեխնոլոգիական մեթոդի ճիշտ կառուցումը ածխածնի այրման համար օպտիմալ պայմաններ ստեղծելն է:

Որոշ դեպքերում երկրորդական նախապատրաստական ​​փուլերը կարող են որոշիչ լինել այրման գործընթացի համար: Այսպիսով, օրինակ, բարձր խոնավ վառելիքը այրելիս նախ չորացման փուլը կարող է որոշիչ լինել: Այս դեպքում ռացիոնալ է ուժեղացնել վառելիքի նախնական պատրաստումը այրման համար, օրինակ `վառարանից վառելիքը չորացնելով վառարանից չորացրած այրման տեխնոլոգիական եղանակով:

Գոլորշու հզոր գեներատորները սպառում են մեծ քանակությամբ վառելիք և օդ: Օրինակ, 300 ՄՎտ գոլորշու գեներատորի համար վառելիքի սպառումը `անտրացիտային թափոնները 32 կգ / վ է, իսկ օդի սպառումը` 246 մ 3 / վրկ, իսկ 800 ՄՎտ միավորի գոլորշու գեներատորում `128 կգ Բերեզովսկու ածուխ 555 մ 3 օդը սպառվում է ամեն վայրկյան: Որոշ դեպքերում, փոշիացված ածուխի գոլորշու գեներատորներում հեղուկ կամ գազի վառելիքը օգտագործվում է որպես պահուստ:

Փոշիացված վառելիքի այրման գործընթացը տեղի է ունենում այրման պալատի ծավալում `վառելիքի և օդի մեծ զանգվածների հոսքերում, որոնց խառնվում են այրման արտադրանքները:

Փոշիացված վառելիքի այրման հիմքը մթնոլորտային թթվածնով վառելիքի այրվող բաղադրիչների քիմիական ռեակցիան է: Այնուամենայնիվ, այրման քիմիական ռեակցիաները այրման պալատում ընթանում են հզոր փոշու-գազ-օդի հոսքերում `այրման պալատում վառելիքի և օքսիդիչի չափազանց կարճ ժամանակահատվածում (1-2 վ): Այս ռեակցիաները տեղի են ունենում ուժեղ փոխադարձ ազդեցության պայմաններում `միաժամանակյա ֆիզիկական պրոցեսների հետ: Այս գործընթացներն են.

Գազային և պինդ ցրված նյութերի շարժման գործընթացը, որոնք մատակարարվում են այրման պալատ, որոնք կազմում են ինքնաթիռների համակարգում այրվող խառնուրդ, անցնում հոսքի մեջ և տարածվում այրման պալատի սահմանափակ տարածքում `հորձանուտային հոսքերի զարգացմամբ, որոնք միասին կազմում են վառարանի աերոդինամիկայի բարդ կառուցվածքը.

Գազի հոսքում սկսվող նյութերի և ռեակցիայի արտադրանքի տուրբուլենտ և մոլեկուլային դիֆուզիոն և կոնվեկտիվ փոխանցում, ինչպես նաև գազի ռեակտիվների տեղափոխում ցրված մասնիկների:

Atերմափոխանակություն այրման արտադրանքի գազի հոսքերում և նախնական խառնուրդում, ինչպես նաև գազի հոսքերի և դրանցում պարունակվող վառելիքի մասնիկների միջև, ինչպես նաև արձագանքող միջավայրում քիմիական վերափոխման ընթացքում արտանետված ջերմության փոխանցում.

Գազի միջավայրով մասնիկների ճառագայթային ջերմափոխանակություն և այրման խցիկում էկրանի մակերեսներով փոշի-գազ-օդ խառնուրդ;

Մասնիկների տաքացում, ցնդող նյութերի սուբլիմացիա, դրանց տեղափոխում և այրում գազի ծավալում և այլն:

Այսպիսով, ածխի փոշու այրումը բարդ ֆիզիկաքիմիական գործընթաց է, որը բաղկացած է քիմիական ռեակցիաներից և ֆիզիկական գործընթացներից, որոնք տեղի են ունենում փոխադարձ հաղորդակցության և փոխազդեցության պայմաններում:

15.3. Շերտը, բռնկումը և ցիկլոնային պինդ վառելիքի այրումը

Կաթսաների վառարանային սարքերը կարող են շերտավորված լինել `միանվագ վառելիք և պալատ այրելու համար` գազային, հեղուկ և կոշտ փոշիացված վառելիք այրելու համար:

Այրման գործընթացների կազմակերպման որոշ տարբերակներ ներկայացված են Նկար 15.1-ում:

Շերտավոր վառարանները մատչելի են խիտ և հեղուկացված մահճակալով, կամերային վառարանները բաժանվում են բռնկման և ցիկլոնայինի:

Նկ. 15.1. Այրման գործընթացների կազմակերպման դիագրամներ

Խիտ շերտում այրվելիս այրման օդը անցնում է շերտի միջով ՝ առանց դրա կայունության վրա ազդելու, այսինքն. վառելիքի մասնիկների ծանրությունը ավելի մեծ է, քան դինամիկ օդային գլուխը:

Հեղուկացված անկողնում այրման ժամանակ, օդի բարձր արագության պատճառով, անկողնում խախտվում է մասնիկների կայունությունը, դրանք անցնում են «եռման» վիճակի, այսինքն. անցնել կասեցված վիճակի: Այս դեպքում տեղի է ունենում վառելիքի և օքսիդիչի ինտենսիվ խառնուրդ, ինչը նպաստում է այրման գործընթացի ակտիվացմանը:

Բոցավառման ընթացքում վառելիքն այրվում է այրման պալատի ծավալում, որի համար պինդ վառելիքի մասնիկները պետք է ունենան մինչև 100 մկմ չափ:

Cycիկլոնային այրման ժամանակ կենտրոնախույս ուժերի ազդեցության տակ վառելիքի մասնիկները նետվում են այրման պալատի պատերին և, լինելով բարձր ջերմաստիճանի գոտում պտտվող հոսքի մեջ, ամբողջությամբ այրվում են: Մասնիկների ավելի մեծ չափսը թույլատրվում է, քան բռնկման այրման համար: Վառելիքի հանքային բաղադրիչը հեղուկ խարամի տեսքով շարունակաբար հանվում է ցիկլոնային վառարանից:

15.4. Հեղուկ վառելիքի այրման առանձնահատկությունները

Յուրաքանչյուր հեղուկ վառելիք, ինչպես ցանկացած հեղուկ նյութ, տվյալ ջերմաստիճանում ունի իր մակերեսի վրա որոշակի գոլորշու ճնշում, որն աճում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ:

Երբ ազատ մակերեսով հեղուկ վառելիքը բռնկվում է, դրա գոլորշին մակերեսի վերեւում գտնվող տարածքում բռնկվում է ՝ առաջացնելով այրվող ջահ: Theահի կողմից արտանետվող ջերմության շնորհիվ գոլորշիացումը կտրուկ ավելանում է: Theահի և հեղուկի հայելու միջև ջերմության փոխանցման կայուն ռեժիմի պայմաններում գոլորշիացման և, համապատասխանաբար, այրվող վառելիքի քանակը հասնում է առավելագույն արժեքի, իսկ այնուհետև մնում է հաստատուն:

Փորձերը ցույց են տալիս, որ ազատ մակերեսով հեղուկ վառելիք վառելիս այրումը տեղի է ունենում գոլորշու փուլում. ջահը տեղադրված է հեղուկի մակերևույթից որոշակի հեռավորության վրա և հստակ տեսանելի է մութ շերտ, որը ջահը հեղուկ վառելիքով առանձնացնում է խառնարանի եզրից: Այրման գոտուց դեպի գոլորշիացման հայելին ճառագայթման ինտենսիվությունը կախված չէ դրա ձևից և չափից, այլ կախված է միայն վառելիքի ֆիզիկաքիմիական հատկություններից և յուրաքանչյուր հեղուկ վառելիքի համար բնութագրական հաստատուն է:

Հեղուկ վառելիքի ջերմաստիճանը, որի գոլորշիները նրա մակերեսից վերև կազմում են խառնուրդ օդի հետ, որը կարող է բռնկվել բռնկման աղբյուրը բարձրանալիս կոչվում է բռնկման կետ:

Քանի որ հեղուկ վառելիքներն այրվում են գոլորշու փուլում, կայուն վիճակում այրման արագությունը որոշվում է հեղուկի գոլորշիացման արագությունից `իր հայելից:

Ազատ մակերեսով հեղուկ վառելիքի այրման գործընթացը հետևյալն է. Կայուն այրման պայմաններում ջահի կողմից արտանետվող ջերմությունը գոլորշիացնում է հեղուկ վառելիքը: Շրջապատող տարածությունից օդը տարածման միջոցով մտնում է վառելիքի վերելքի հոսքը գոլորշու փուլում: Այս եղանակով ստացված խառնուրդը առաջացնում է վառվող ջահ ՝ կոնաձևի տեսքով, գոլորշիացման հայելու միջից 0,5-1 մմ հեռավորության վրա: Կայուն այրումը տեղի է ունենում մակերեսի վրա, որտեղ խառնուրդը հասնում է վառելիքի և օդի ստոքիոմետրիկ հարաբերությանը համապատասխանող համամասնության: Այս ենթադրությունը բխում է նույն նկատառումներից, ինչպես դիֆուզիոն գազի այրման դեպքում: Քիմիական ռեակցիան տեղի է ունենում բոցի ճակատի շատ բարակ շերտում, որի հաստությունը չի գերազանցում միլիմետրի մի քանի ֆրակցիաները: Theահի գրաված ծավալը այրման գոտիով բաժանված է երկու մասի. Ջահի ներսում կան այրվող հեղուկի և այրման արտադրանքի գոլորշիներ, իսկ այրման գոտուց դուրս `այրման արտադրանքի խառնուրդ օդով:

Theահի ներսում բարձրացող հեղուկ վառելիքի գոլորշիների այրումը կարող է ներկայացվել որպես բաղկացած երկու փուլից. Այրման գոտի թթվածնի դիֆուզիոն մատակարարումը և բուն քիմիական ռեակցիան, որը տեղի է ունենում բոցի առջևում: Այս երկու փուլերի արագությունները նույնը չեն. ներկայիս բարձր ջերմաստիճանում քիմիական ռեակցիան շատ արագ է, մինչդեռ թթվածնի դիֆուզիոն մատակարարումը դանդաղ գործընթաց է, որը սահմանափակում է այրման ընդհանուր արագությունը: Հետեւաբար, այս դեպքում այրումը տեղի է ունենում դիֆուզիոն շրջանում, և այրման արագությունը որոշվում է թթվածնի տարածման արագությամբ ՝ այրման գոտի:

Քանի որ ազատ մակերեսից տարբեր հեղուկ վառելիքների այրման ընթացքում այրման գոտի թթվածին մատակարարելու պայմանները մոտավորապես նույնն են, պետք է ակնկալել, որ դրանց այրման տեմպը վերաբերում է բոցի առջևին, այսինքն ՝ կողմնակի մակերեսին: բոցը նույնպես պետք է նույնը լինի: Ֆլեյմի երկարությունը կլինի այնքան մեծ, այնքան բարձր կլինի գոլորշիացման արագությունը:

Ազատ մակերեսից հեղուկ վառելիքի այրման հատուկ առանձնահատկությունը քիմիական խոշոր ստորգետնյա այրումն է: Յուրաքանչյուր վառելիք, որը ածխածնային միացություն է, երբ այրվում է ազատ մակերեսից, ունի իր բնութագրական քիմիական ենթաէքսպոզիցիոն արժեքը, այսինքն ՝%

ալկոհոլի համար ......... 5,3

կերոսինի համար ........ 17.7

բենզինի համար ........ 12.7

բենզոլի համար ......... 18.5.

Քիմիական ստորգետնյա այրման առաջացման պատկերը կարելի է ներկայացնել հետեւյալ կերպ.

Գոլորշիացված ածխաջրածինները, կոնաձև ջահի ներսում շարժվելով դեպի բոցի ճակատը, երբ թթվածնի բացակայության պայմաններում գտնվում են բարձր ջերմաստիճանի տարածքում, ենթարկվում են ջերմային քայքայման մինչև ազատ ածխածնի և ջրածնի առաջացում:

Կրակի փայլը պայմանավորված է դրանում ազատ ածխածնի մասնիկների առկայությամբ: Վերջինս, տաքանալով այրման ընթացքում արձակված ջերմության պատճառով, արձակում է քիչ թե շատ պայծառ լույս:

Ազատ ածխածնի մի մասը չի հասցնում այրել և այրման արտադրանքով տարվում է մուրի տեսքով ՝ կազմելով ծխող ջահ:

Բացի այդ, ածխածնի առկայությունն առաջացնում է CO- ի առաջացում:

Այրման արտադրանքներում բարձր ջերմաստիճանը և CO- ի և CO 2-ի ցածր մասնակի ճնշումը նպաստում են CO- ի առաջացմանը:

Այրման արտադրանքներում առկա ածխածնի և CO- ի քանակները որոշում են քիմիական այրման քանակը: Որքան բարձր է հեղուկ վառելիքում ածխածնի պարունակությունը և որքան քիչ է այն հագեցած ջրածնով, այնքան մեծ է մաքուր ածխածնի առաջացումը, այնքան պայծառ է ջահը, և մեծ է քիմիական նյութերի այրումը:

Այսպիսով, ազատ մակերեսից հեղուկ վառելիքի այրման ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ.

1) հեղուկ վառելիքի այրումը տեղի է ունենում գոլորշու փուլում դրանց գոլորշիացումից հետո: Ազատ մակերեսից հեղուկ վառելիքի այրման արագությունը որոշվում է այրման գոտու կողմից արտանետվող ջերմության պատճառով դրանց գոլորշիացման արագությամբ, ջահի և գոլորշիացման հայելու միջև ջերմափոխանակման կայուն վիճակում:

2) ազատ մակերեսից հեղուկ վառելիքի այրման արագությունը մեծանում է դրանց ջեռուցման ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, այրման գոտու ավելի բարձր ճառագայթման ինտենսիվությամբ վառելիքի անցմամբ, գոլորշիացման ավելի ցածր ջերմությամբ և ջերմային հզորությամբ և կախված չէ չափից և գոլորշիացման հայելու ձևը;

3) հեղուկ վառելիքի ազատ մակերեսից այրվող գոլորշիացման հայելու վրա այրման գոտու ճառագայթման ինտենսիվությունը կախված է միայն դրա ֆիզիկաքիմիական հատկություններից և յուրաքանչյուր հեղուկ վառելիքի համար բնութագրական հաստատուն է.

4) հեղուկ վառելիքի գոլորշիացման մակերեսից վերև տարածվող դիֆուզիոն ճակատի առջևի ջերմային լարվածությունը գործնականում կախված չէ կարասի տրամագծից և վառելիքի տեսակից.

5) ազատ մակերեսից հեղուկ վառելիքի այրումը բնութագրվում է ավելացված քիմիական այրմամբ, որի արժեքը բնութագրական է յուրաքանչյուր վառելիքի համար:

Հաշվի առնելով, որ հեղուկ վառելիքի այրումը տեղի է ունենում գոլորշու փուլում, հեղուկ վառելիքի կաթիլի այրման գործընթացը կարող է ներկայացվել հետևյալ կերպ.

Հեղուկ վառելիքի մի կաթիլը շրջապատված է այս վառելիքի գոլորշիներով հագեցած մթնոլորտով: Գնդաձեւ մակերևույթի անկման մոտ ստեղծվում է այրման գոտի: Օքսիդիչի հետ հեղուկ վառելիքի գոլորշիների խառնուրդի քիմիական ռեակցիան տեղի է ունենում շատ արագ, ուստի այրման գոտին շատ բարակ է: Այրման արագությունը որոշվում է ամենադանդաղ փուլով ՝ վառելիքի գոլորշիացման արագությամբ:

Կաթիլի և այրման գոտու միջև տարածությունը պարունակում է հեղուկ վառելիքի գոլորշիներ և այրման արտադրանք: Այրման գոտուց դուրս գտնվող տարածքում `օդ և այրման արտադրանք:

Վառելիքի գոլորշիները ներսից ցրվում են այրման գոտի, իսկ դրսից ՝ թթվածին: Այստեղ խառնուրդի այս բաղադրիչները մտնում են քիմիական ռեակցիայի մեջ, որն ուղեկցվում է ջերմության արտանետմամբ: Այրման գոտուց ջերմությունը փոխանցվում է դեպի դրս և դեպի կաթիլ, իսկ այրման արտադրանքը ցրվում է շրջակա տարածության մեջ և այրման գոտու և անկման միջև ընկած տարածության մեջ: Այնուամենայնիվ, ջերմության փոխանցման մեխանիզմը դեռ պարզ չէ:

Մի շարք հետազոտողներ կարծում են, որ այրվող կաթիլի գոլորշիացումը տեղի է ունենում կաթիլային մակերեսի մոտ կանգնած սահմանային թաղանթով մոլեկուլային ջերմության փոխանցման պատճառով:

Քանի որ կաթիլն այրվում է մակերեսի նվազման պատճառով, ընդհանուր գոլորշիացումը նվազում է, այրման գոտին նեղանում է և անհետանում, երբ կաթիլն ամբողջությամբ այրվում է:

Այսպես է ընթանում ամբողջությամբ գոլորշիացող հեղուկ վառելիքի մի կաթիլը այրելու գործընթացը, որը միջավայրում հանգստանում է կամ դրանով շարժվում է նույն արագությամբ:

Գնդաձեւ մակերևույթին տարածվող թթվածնի քանակը, այլ բաները հավասար են, համաչափ են դրա տրամագծի քառակուսիին. Հետևաբար, կաթիլից որոշ հեռավորության վրա այրման գոտու ստեղծումը առաջացնում է դրա այրման ավելի բարձր տեմպ ՝ համեմատած նույնի հետ պինդ վառելիքի մասնիկ, որի այրման ընթացքում քիմիական ռեակցիան գործնականում անցնում է հենց մակերեսի վրա ...

Քանի որ հեղուկ վառելիքի մի կաթիլի այրման արագությունը որոշվում է գոլորշիացման արագությամբ, դրա այրման ժամանակը կարող է հաշվարկվել `ելնելով այրման գոտուց ստացված ջերմությունից` դրա գոլորշիացման ջերմային հաշվեկշռի հավասարման վրա:

Քանի որ հեղուկ վառելիքի այրումը տեղի է ունենում գոլորշու փուլում դրանց գոլորշիացումից հետո, դրա ուժեղացումը կապված է գոլորշիացման և խառնուրդի առաջացման ուժեղացման հետ: Դա ձեռք է բերվում գոլորշիացման մակերեսը մեծացնելու միջոցով հեղուկ վառելիքը մանր կաթիլների մեջ ցողելով և ձևավորված գոլորշիները լավ խառնուրդով օդի հետ, դրանում մանր ցրված վառելիքի միատեսակ բաշխմամբ: Այս երկու առաջադրանքները կատարվում են վարդակներով այրիչների միջոցով, որոնք հեղուկ վառելիքը ցողում են այրիչների օդատարներով պալատի վառարանին մատակարարվող օդային հոսանքներում:

Այրման համար անհրաժեշտ օդը մատակարարվում է վարդակի բերանին, գրավում է նուրբ ատոմացված հեղուկ վառելիքը և այրման պալատում առաջացնում է ոչ իզոթերմային ջրով լցված ռեակտիվ: Շիթը, տարածվելիս, տաքանում է բարձր ջերմաստիճանի այրման արտադրանքի խառնուրդի պատճառով: Հեղուկ վառելիքի ամենափոքր կաթիլները ջեռուցվում են ռեակտիվ շղթայում ջերմափոխանակման միջոցով և գոլորշիանում: Ատոմացված վառելիքը ջեռուցվում է նաև դրանց կողմից ջերմության կլանման պատճառով, որոնք արտանետվում են արտանետվող գազերի և կարմրահող ծածկույթի կողմից:

Սկզբնական հատվածում և հատկապես ռեակտիվի սահմանային շերտում բոցի ուժեղ տաքացումը առաջացնում է կաթիլների արագ գոլորշիացում: Վառելիքի գոլորշիները, խառնվելով օդի հետ, ստեղծում են գազ-օդ այրվող խառնուրդ, որը, բռնկվելով, առաջացնում է ջահ:

Այսպիսով, հեղուկ վառելիքի այրման գործընթացը կարելի է բաժանել հետևյալ փուլերի. Հեղուկ վառելիքի ատոմացում, գազա-օդային խառնուրդի գոլորշիացում և ձևավորում, այրվող խառնուրդի բռնկում և վերջիններիս այրում:

Գազի և օդի խառնուրդի ջերմաստիճանը և կոնցենտրացիան փոխվում են ինքնաթիռի խաչմերուկի վրա: Երբ մեկը մոտենում է ռեակտիվի արտաքին սահմանին, ջերմաստիճանը բարձրանում է, և այրվող խառնուրդի բաղադրիչների կոնցենտրացիան նվազում է: Գոլորշի-օդի խառնուրդում բոցի տարածման արագությունը կախված է կազմից, կոնցենտրացիայից և ջերմաստիճանից և առավելագույն արժեքին է հասնում ինքնաթիռի արտաքին շերտերում, որտեղ ջերմաստիճանը մոտ է շրջակա արտանետվող գազերի ջերմաստիճանին, չնայած այն հանգամանքին, որ այստեղ այրվող խառնուրդը խիստ նոսրացված է այրման արտադրանքներով: Հետևաբար, մազութի բոցում բռնկումը սկսվում է արմատից ծայրամասից և այնուհետև տարածվում է ինքնաթիռի խորքում ամբողջ հատվածում ՝ հասնելով իր առանցքին վարդակից զգալի հեռավորության վրա, հավասար է կենտրոնական ինքնաթիռների տեղաշարժին տարածման ժամանակ բոցը ծայրամասից դեպի առանցք: Բոցավառման գոտին ստանում է երկարաձգված կոնի տեսք, որի հիմքը գտնվում է այրիչի դաջվածքի ելքի հատվածից փոքր հեռավորության վրա:

Բոցավառման գոտու դիրքը կախված է խառնուրդի արագությունից; գոտին զբաղեցնում է այնպիսի դիրք, որի բոլոր կետերում հավասարակշռություն է հաստատվում բոցի տարածման և շարժման արագության միջև: Կենտրոնական ինքնաթիռները, որոնք ունեն առավելագույն արագություն, քայքայվում են, երբ նրանք շարժվում են վառարանի տարածքում ՝ որոշելով բռնկման գոտու երկարությունը այն վայրով, որտեղ արագությունն ընկնում է մինչև բոցի տարածման արագության բացարձակ արժեքը:

Գոլորշի ածխաջրածինների հիմնական մասի այրումը տեղի է ունենում բռնկման գոտում, որը զբաղեցնում է փոքր հաստության ջահի արտաքին շերտը: Բարձր մոլեկուլային քաշի ածխաջրածինների, մուրի, ազատ ածխածնի և հեղուկ վառելիքի ոչ գոլորշիացված կաթիլների այրումը շարունակվում է բռնկման գոտուց այն կողմ և պահանջում է որոշակի տարածք ՝ որոշելով բոցի ընդհանուր երկարությունը:

Բոցավառման գոտին ջահի կողմից զբաղեցրած տարածությունը բաժանում է երկու տարածքի ՝ ներքին և արտաքին: Ներքին տարածքում տեղի է ունենում գոլորշիացման եւ այրվող խառնուրդի առաջացման գործընթացը:

Ներքին շրջանում ջեռուցվում են գոլորշիացված ածխաջրածինները, ինչը ուղեկցվում է դրանց օքսիդացումով և քայքայումով: Օքսիդացման գործընթացը սկսվում է համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանից `մոտ 200-300 ° C: 350-400 ° C և ավելի բարձր ջերմաստիճաններում սկսվում է ջերմային քայքայման գործընթացը:

Ածխաջրածինների օքսիդացման գործընթացը նպաստում է հետագա այրման գործընթացին, քանի որ որոշակի ջերմություն է արձակվում և ջերմաստիճանը բարձրանում է, իսկ ածխաջրածինների կազմում թթվածնի առկայությունը նպաստում է դրանց հետագա օքսիդացմանը: Ընդհակառակը, ջերմային պառակտման գործընթացը անցանկալի է, քանի որ արդյունքում առաջացող բարձր մոլեկուլային ածխաջրածինները դժվար է այրել:

Նավթային վառելիքներից էներգիայի արդյունաբերության մեջ օգտագործվում է միայն մազութ: Մազութը մոտ 300 ° C ջերմաստիճանի յուղի թորումից մնացորդ է, բայց թորման գործընթացը թերի լինելու պատճառով 300 ° C- ից ցածր ջերմաստիճանում մազութը դեռ թողարկում է ավելի փոքր թորման գոլորշիների որոշակի քանակ: Հետևաբար, երբ մազութի հեղուկացիրը մտնում է վառարան և աստիճանաբար տաքանում է, դրա մի մասը վերածվում է գոլորշիների, իսկ մի մասը դեռ կարող է լինել հեղուկ վիճակում նույնիսկ մոտ 400 ° C ջերմաստիճանում:

Ուստի, մազութը վառելիս անհրաժեշտ է օքսիդատիվ ռեակցիաներ խթանել և բարձր ջերմաստիճաններում ամեն կերպ կանխել ջերմային քայքայումը: Դա անելու համար այրման համար անհրաժեշտ ամբողջ օդը պետք է սնվի ջահի արմատին: Այս պարագայում ներքին շրջանում մեծ քանակությամբ թթվածնի առկայությունը մի կողմից կնպաստի օքսիդացման գործընթացներին, իսկ մյուս կողմից `կնվազեցնի ջերմաստիճանը, ինչը կհանգեցնի ածխաջրածնային մոլեկուլների քայքայման ավելի սիմետրիկորեն` առանց կազմավորման: զգալի քանակությամբ դժվար մթնոլորտային ածխաջրածիններ այրելու դժվարություն:

Մազութի այրման արդյունքում առաջացող խառնուրդը պարունակում է գոլորշի և գազային ածխաջրածիններ, հեղուկ ավելի ծանր կտրվածքներ, ինչպես նաև ածխաջրածինների քայքայման արդյունքում առաջացած պինդ միացություններ (այսինքն ՝ բոլոր երեք փուլերը ՝ գազային, հեղուկ և պինդ): Գոլորշին և գազային ածխաջրածինները, խառնվելով օդի հետ, առաջացնում են այրվող խառնուրդ, որի այրումը կարող է ընթանալ գազերի այրման բոլոր հնարավոր եղանակներով: CO- ն, որն առաջանում է հեղուկ կաթիլների և կոքսայի այրման ժամանակ, այրվում է նույն կերպ:

Theահի մեջ կաթիլները բռնկվում են կոնվեկտիվ ջեռուցման միջոցով; յուրաքանչյուր կաթիլի շուրջ ստեղծվում է այրման գոտի: Կաթիլների այրումը ուղեկցվում է քիմիական ստորջրյա այրմամբ `մուր և CO- ի տեսքով: Այրման ընթացքում բարձր մոլեկուլային քաշի ածխաջրածինների կաթիլները տալիս են կոշտ մնացորդ `կոքս:

Բոցում առաջացած պինդ միացությունները ՝ մուր և կոքս, այրվում են այնպես, ինչպես տեղի է ունենում պինդ վառելիքի մասնիկների տարասեռ այրումը: Շիկացման շիճուկի մասնիկների առկայությունը հանգեցնում է ջահի փայլմանը:

Ազատ ածխաջրածինն ու մուրը բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում կարող են այրվել, եթե բավարար օդի առկայություն լինի: Օդի տեղական բացակայության կամ անբավարար բարձր ջերմաստիճանի դեպքում դրանք ամբողջությամբ չեն այրվում այրման որոշակի քիմիական անբավարարությամբ `այրման արտադրանքը սեւացնելով` ծխող ջահ:

Թերի այրման և պինդ մասնիկների գազային արտադրանքների այրման գոտին, այրման գոտին հետևելով, մեծացնում է բոցի ընդհանուր երկարությունը:

Քիմիական ստորջրյա այրումը, որը բնորոշ է հեղուկ վառելիքի այրմանը ազատ մակերևույթից, երբ դրանք այրվում են ջահում, կարող է և պետք է գործնականում զրոյացվի `համապատասխան ռեժիմի միջոցներով:

Այսպիսով, ծանր ատոմացումը անհրաժեշտ է ծանր մազութի այրումը ուժեղացնելու համար: Օդի և մազութի նախատաքացումը նպաստում է մազութի գազաֆիկացմանը, ուստի այն կնպաստի բռնկմանը և այրմանը: Այրման ամբողջ օդը պետք է սնվի ջահի արմատին: Միևնույն ժամանակ, անհրաժեշտ է ապահովել ատոմացված վառելիքի լավ խառնուրդը օդի հետ, ինչպես նաև այրվող ջահի և հատկապես դրա վերջին մասի խառնուրդը `այրիչի օդային ուղեցույցի ռացիոնալ ձևավորմամբ, վարդակի ճիշտ տեղադրմամբ և այրիչի դաջվածքների համապատասխան կազմաձևը: Բոցի մեջ ջերմաստիճանը պետք է պահպանվի բավականաչափ բարձր մակարդակում, և այրման գործընթացի ինտենսիվ ավարտը ապահովելու համար բոցի վերջում պետք է լինի առնվազն 1000-1050 ° C:

Theահը պետք է ապահովված լինի բավարար տարածությամբ այրման գործընթացի զարգացման համար, քանի որ այրման արտադրանքի շփման դեպքում (մինչև այրման գործընթացի ավարտը) գոլորշու գեներատորի սառը ջեռուցման մակերեսները, ջերմաստիճանը կարող է այնքան իջնել, որ գազերում պարունակվող մուր և ազատ ածխածնի չայրված մասնիկները, ինչպես նաև բարձր մոլեկուլային ածխաջրածինները չեն կարող այրվել:

Պտտվող ռեակտիվում յուղի ջահի այրումը ընթանում է նույն կերպ, ինչպես դիտարկված գործը ՝ ուղիղ հոսքի ռեակտիվով: Պտտվող շարժումով ռեակտիվ առանցքի վրա ստեղծվում է հազվագյուտ գոտի ՝ առաջացնելով տաք այրման արտադրանքի ներհոսք ջահի արմատին: Սա ապահովում է կայուն բռնկում:

Կենտրոնախույս ազդեցության օգտագործումը մեխանիկական և պտտվող վարդակներում հանգեցնում է շարունակական հոսքի ընդմիջմանը: Վարդակի ելքի ներսում գտնվող հեղուկը ստանում է գոլորշիներով և գազերով լցված խոռոչի գլանի ձև: Emայրակալից դուրս է գալիս էմուլսիա ՝ կազմելով հեղուկ թաղանթ ՝ ընդարձակվող հիպերբոլոիդի տեսքով: Շարժման ուղղությամբ հիպերբոլոիդի խաչմերուկը մեծանում է, և հեղուկ թաղանթը նոսրանում է, սկսում է բաբախել և, վերջապես, բաժանվում է արագ շարժվող կաթիլների, որոնք հոսքի հետագա կատարելագործման են ենթարկվում:

Գոլորշու վարդակներում առաջնային մանրացումը կատարվում է վարդակից դուրս եկող գոլորշու կինետիկ էներգիայի շնորհիվ: Առաջնային մասնատման կաթիլները ձեռք են բերում գոլորշու ռեակտիվ արագություն, որը սովորաբար համապատասխանում է կրիտիկական արագությանը:

15.5 Վառելիքի այրում և շրջակա միջավայրի պաշտպանություն

15.5.1 .Սեւ մետալուրգիան ՝ որպես շրջակա միջավայրի աղտոտման աղբյուր

Մետաղագործական գործարանը, որը տարեկան արտադրում է 1 միլիոն տոննա պողպատ, օրեկան մթնոլորտ է արտանետում 350 տոննա փոշի, 400 տոննա ածխածնի օքսիդ և 200 տոննա ծծմբի երկօքսիդ: Ընդհանուր արտանետումներից մետաղագործական գործարաններին բաժին է ընկնում փոշու արտանետումների 20% -ը, ածխաթթու գազի 43% -ը, ծծմբի երկօքսիդի 16% -ը և ազոտի օքսիդների 23% -ը: Սինդրոմակայանն ու ջերմաէլեկտրակայանն ունեն առավելագույն արտանետումներ: Մետաղագործական գործարանի ընդհանուր արտանետումներից `կոմբինատը տալիս է 34% փոշի, 82% ծծմբի երկօքսիդ, 23% ազոտի օքսիդներ: CHP կայանն արձակում է փոշու 36%: Այսպիսով, կոմբինատը և ջերմաէլեկտրակայանը միասին արտանետում են ատոմակայանի ամբողջ փոշու արտանետումների մթնոլորտ մոտ 70% -ը:

Տարբերակել կասեցված պինդ մասնիկներից (փոշուց) գազերի մաքրումը և գազի մաքրման քիմիական մեթոդներով վնասակար գազային նյութերի գրավումը: Ներկայումս վնասակար գազային նյութերից մթնոլորտ արտանետվող գազերի մաքրումը գրեթե երբեք չի օգտագործվում (և ոչ միայն մեր երկրում), բացառությամբ կոքսարտադրության, որտեղ այդպիսի մաքրումը տարածված է մի շարք արժեքավոր նյութեր գրավելու անհրաժեշտության պատճառով: նյութեր

Սեւ մետալուրգիայի գործարանները հիմնականում իրականացնում են փոշուց գազերի մեխանիկական մաքրում: Գործողության սկզբունքի համաձայն, կիրառվող մաքրման մեթոդները բաժանվում են չոր և թաց: Թաց փոշու կոլեկտորները թույլ են տալիս փոշու հավաքմանը զուգահեռ մասամբ մաքրել գազերը ծծմբի երկօքսիդից (SO 3): Այնուամենայնիվ, փոշու այս հավաքիչները մեծացնում են ջրի սպառումն ու պահանջում են ջրի մաքրման սարքերի օգտագործում:

15.5.2. Գազերի չոր մեխանիկական մաքրման սարքեր

Նրանք բաժանված են փոշու կոլեկտորների և ֆիլտրերի: Իր հերթին, փոշի կոլեկտորները բաժանվում են գրավիտացիոն և իներցիալների: Ձգողականության փոշու կոլեկտորները ունեն տարբեր նմուշների փոշի պալատներ: Փոշու այս կոլեկտորներում փոշու նստումը տեղի է ունենում հիմնականում ինքնահոս ազդեցության տակ: Իներցիայի ուժերն այստեղ քիչ ազդեցություն ունեն գազի հոսքից փոշի արդյունահանելու գործընթացի վրա:

Նկար 15.2-ը ցույց է տալիս ճառագայթային փոշու կոլեկտորի դիագրամ: Փոշուց բեռնված գազը այն մտնում է գազի կենտրոնական ծորանով, որը բունկերում նվազեցնում է դրա շարժման արագությունը և փոխում շարժման ուղղությունը 180 0-ով: Գազի մեջ պարունակվող փոշին, ծանրության և իներցիայի գործողության ներքո, նստում է բունկերում, և գազը հանվում է զտված տեսքով:

Ինքնահոս փոշու կոլեկտորները արդյունավետ են 100 մկմ-ից ավելի փոշու մասնիկների հեռացման համար, բավականաչափ մեծ մասնիկներ:

Իներցիոն (կենտրոնախույս) փոշի կոլեկտորներում (Նկար 15.3) փոշու մասնիկների վրա ազդում է իներցիոն ուժը, որը տեղի է ունենում գազի հոսքի շրջադարձի կամ պտտման ժամանակ: Քանի որ այս ուժը զգալիորեն գերազանցում է գրավիտացիոն ուժը, ապա գազի հոսքից հանվում են ավելի փոքր մասնիկներ, քան գրավիտացիոն մաքրման ընթացքում:

Նման փոշու կոլեկտորի օրինակ է ցիկլոնը, որը գազի հոսքից հեռացնում է փոշու մասնիկները ավելի մեծ, քան 20 միկրոն: Գազի փոշոտ հոսքը ներմուծվում է ցիկլոնի մարմնի վերին մաս `մարմնի նկատմամբ շոշափելիորեն տեղակայված ճյուղային խողովակի միջոցով: Հոսքը ռոտացիոն շարժում է ձեռք բերում, փոշու ծանր մասնիկները իներցիայի ուժերով նետվում են ցիկլոնի պատեր և ինքնահոս գործողության ներքո իջնում ​​են խցիկում, և մաքրված գազը հանվում է ցիկլոնից:

Fտիչները (նկ. 15.4) սարքեր են, որոնք ապահովում են գազի մանր մաքրում: Ֆիլտրման տարրի տեսակի համաձայն, դրանք բաժանվում են մանրաթելային զտիչ տարրով զտիչների, գործվածքներով, հատիկավոր, սինթրացված, կերամիկական: Բնորոշ օրինակ են ֆիլտրերը հյուսված ֆիլտրի տարրով. Պատրաստված են բնական և սինթետիկ գործվածքներից կամ մետաղական գործվածքներից, որոնք կարող են դիմակայել մինչև 600 0 C ջերմաստիճան:

Գործվածքների ֆիլտրը վերականգնվում է սեղմված օդի հետադարձ ողողմամբ:

Փոշոտ գազը անցնում է տոպրակի կտորի միջով ՝ դրա վրա թողնելով փոշու մասնիկներ, և հանվում է մաքրված ֆիլտրից: Փոշը տեղավորվում է խցիկի մեջ, երբ կուտակվում է գործվածքի վրա: Երբ գործվածքների դիմադրությունը զգալիորեն մեծանում է, գործվածքների թևը մաքրվում է օդով լվացքի լվացքի փոշուց:

15.5.3 Էլեկտրազտիչներ

Էլեկտրաստատիկ նստվածքները (նկ. 15.5) նուրբ գազի մաքրման սարքեր են: Այս զտիչների շահագործման սկզբունքը հիմնված է լիցքավորված մասնիկների ուժային փոխազդեցության վրա միմյանց և մետաղական էլեկտրոդների հետ: Դուք գիտեք, որ նման լիցքավորված մասնիկները վանում են, իսկ հակադիր լիցքավորվածները գրավում են: Էլեկտրաստատիկ նստեցուցիչում փոշու մասնիկները, ընկնելով էլեկտրական դաշտ, լիցքավորվում են, ապա հավաքող էլեկտրոդների հետ փոխազդեցության ուժերի գործողության ներքո ձգվում են դրանց վրա, նստում դրանց վրա և կորցնում լիցքը: Որպես օրինակ ՝ դիտարկենք գլանային էլեկտրաստատիկ նստակալի աշխատանքը: Theտիչը բաղկացած է մարմնից և կենտրոնական էլեկտրոդից, որի դիզայնը չի ներկայացվում գծապատկերում: Filterտիչի պատյան հիմնավորված է: Կենտրոնական էլեկտրոդը բաղկացած է թիթեղներից, որոնց մի մասը միացված է մարմնին, իսկ մյուս մասը մեկուսացված է դրանից:

Մեկուսացված և մարմնին միացված էլեկտրոդները փոխարինվում են: Նրանց միջեւ ստեղծվում է 25-100 կՎ կարգի պոտենցիալ տարբերություն: Պոտենցիալ տարբերության մեծությունը որոշվում է էլեկտրոդների երկրաչափության միջոցով և որքան մեծ է նրանց միջև հեռավորությունը: Դա պայմանավորված է նրանով, որ էլեկտրաստատիկ նստեցուցիչը գործում է, եթե էլեկտրոդների միջև պսակաթող կա:

Էլեկտրոդների միջով անցնող գազը իոնացված է: Փոշու մասնիկները փոխազդում են իոնների հետ, ստանում են բացասական լիցք և գրավում են հավաքող էլեկտրոդները: Էլեկտրոդների վրա նստած փոշու մասնիկները կորցնում են լիցքը և մասամբ ընկնում բունկեր:

Theտիչը պարբերաբար մաքրվում է ցնցումներով կամ ողողմամբ: Մաքրման ընթացքում զտիչը անջատված է:

Պայթյունի վառարանի գազ օգտագործելիս ֆիլտրը լվանում է յուրաքանչյուր 8 ժամը 15 րոպե: Մաքրման ենթակա գազի առավելագույն ջերմաստիճանը չպետք է գերազանցի 300 0 C: Մաքրման ենթակա գազի աշխատանքային ջերմաստիճանը 250 0 C է: Էլեկտրոդների բարձրությունը մինչև 12 մ է:

Էլեկտրաստատիկ նստեցուցիչը մաքրում է գազը 1 միկրոնից փոքր փոշու մասնիկներից:

15.5.4 Գազերի թաց մաքրում

Թաց մաքրող սարքերում փոշոտ գազը լվանում են ջրով, ինչը թույլ է տալիս առանձնացնել փոշու զգալի մասը:

Տարբեր նմուշների մացառիչներ և տուրբուլենտ գազի մաքրող սարքեր առավել լայնորեն օգտագործվում են սեւ մետաղագործության մեջ:

Մաքրող սարքերը (նկ. 15.6) այն միավորներն են, որոնցում փոշոտ գազը բարձրանում է դեպի ոռոգման ջուրը: Կոռոզիայից պաշտպանվելու համար քերիչի ներքին մակերեսները շարված են կերամիկական սալիկներով: Մաքրիչի մեջ գազի առավելագույն ջերմաստիճանը 300 0 С է: Փրփրիչի չափսերը `տրամագիծը` 6-8 մ, բարձրությունը `20-30 մ consumptionրի սպառումը` 1,5-2 կգ / մ 3 գազ: Կիսալեզու փոշու հեռացումը կատարվում է մաքրող սարքերում:

Նկ. 15.6. Scrubber միացում

Գազի արագ մաքրող սարքը (նկ. 15.7) արդյունավետ նուրբ մաքրման սարք է, որն օգտագործվում է ինչպես ինքնուրույն, այնպես էլ էլեկտրաստատիկ նստվածքի դիմաց գազի պատրաստման համար: Բաղկացած է ցողացիր խողովակից և ցիկլոնից `կաթիլ բռնելու համար: Բռնում է փոշու մասնիկները մինչև 0,1 միկրոն չափի: Գազի հզորությունը `40,000 մ 3 / ժամ և ավելի: Ոռոգման ջրի հատուկ սպառումն է 0.15-0.5 կգ / մ 3: Լակի հեղուկի կոկորդում գազի արագությունը 40-150 մ / վ է:

Բարձր արագությամբ գազի մաքրիչի շահագործման սկզբունքը հիմնված է ցիկլոնում փոքր խոնավության մասնիկների առկայության վրա, որոնք կշռված են ջրով դրանք թրջող: Փոշու մասնիկները թրջվում են հեղուկացիրի մեջ:

Ամփոփելով, հարկ է նշել, որ գազի մաքրման սարքերի մեծ մասում 10-20 մկմ-ից ավելի մասնիկներով փոշին լավ է տարվում: 1 միկրոնից պակաս մասնիկներով փոշուց մաքրելու համար հարմար են միայն մանր մաքրման սարքերը `ծակոտկեն ֆիլտրեր, էլեկտրաստատիկ նստվածքներ, գերարագ գազի մաքրիչներ:

Կոշտ վառելիքի այրման առանձնահատկությունները

Այրվող գազերը և խեժի գոլորշիները (այսպես կոչված ցնդող), որոնք արտանետվում են ջեռուցման գործընթացում բնական պինդ վառելիքի ջերմային քայքայման ընթացքում, խառնվելով օքսիդացնող նյութի (օդի) հետ, բարձր ջերմաստիճաններում այրվում են բավականին ինտենսիվ, ինչպես սովորական գազային վառելիքը: Այդ պատճառով վառելիքի այրումը ցնդող նյութերի բարձր արտանետմամբ (վառելափայտ, տորֆ, յուղային թերթաքար) դժվարություններ չի առաջացնում, եթե, իհարկե, դրանցում բալաստի պարունակությունը (խոնավություն և մոխիր պարունակություն) այնքան բարձր չէ, որ դառնա խոչընդոտ է այրման համար անհրաժեշտ ջերմաստիճանը ստանալու համար:

Վառելիքների այրման ժամանակը միջին (շագանակագույն և բիտումային ածուխներով) և ցածր (նիհար ածուխներով և անտրացիտային) ցնդող նյութերով գործնականում որոշվում է ցնդող նյութերի արտանետումից հետո ձևավորված կոքսե մնացորդի մակերեսի վրա եղած ռեակցիայի արագությամբ: Այս մնացորդի այրումը ապահովում է նաև ջերմության հիմնական քանակի արտանետում:

Արձագանքը երկու փուլերի միջերեսում(այս դեպքում ՝ կոքս կտորի մակերեսին) կոչվածտարասեռ Այն բաղկացած է առնվազն երկու հաջորդական գործընթացներից. Թթվածնի տարածումը մակերեսին և դրա քիմիական ռեակցիան վառելիքի հետ (գրեթե մաքուր ածխածին, որը մնում է ցնդող նյութերի թողարկումից հետո) մակերեսին: Ըստ Արրենիուսի օրենքի, բարձր ջերմաստիճանում քիմիական ռեակցիայի արագությունը դառնում է այնքան մեծ, որ մակերեսին մատակարարվող ամբողջ թթվածինը անմիջապես արձագանքում է: Արդյունքում, պարզվում է, որ այրման արագությունը կախված է միայն զանգվածի փոխանցման և տարածման միջոցով այրվող մասնիկի մակերեսին թթվածնի մատակարարման ինտենսիվությունից: Այն գործնականում դադարում է ազդել ինչպես պրոցեսի ջերմաստիճանի, այնպես էլ կոքի մնացորդի արձագանքման հատկությունների վրա: Տարասեռ ռեակցիայի այս ռեժիմը սովորաբար կոչվում է դիֆուզիոն: Այրումը կարող է ուժեղացվել այս ռեժիմում միայն վառելիքի մասնիկի մակերեսին ռեակտիվի մատակարարումը ուժեղացնելու միջոցով: Դրան հասնում են տարբեր վառարաններում ՝ տարբեր մեթոդներով:

Շերտավոր վառարաններ:Կոշտ վառելիքը, բաշխման ցանցի վրա որոշակի հաստության շերտով բեռնված, բոցավառվում և օդ է թափվում (առավել հաճախ ներքևից վերև) (նկ. 28, ա): Վառելիքի կտորների միջև զտված ՝ այն թթվածին է կորցնում և հարստանում է ածխածնի օքսիդներով (CO 2, CO) ՝ ածուխի այրման, ջրի գոլորշու և ածխածնի երկօքսիդի ածուխի կրճատման պատճառով:

Նկ. 28. Այրման գործընթացների կազմակերպման գծապատկերներ.

բայց- խիտ շերտով; բ -փոշոտ վիճակում; _in -ցիկլոնային վառարանում;

r -հեղուկացված անկողնում; ԻՆ- օդ; T, B -վառելիք, օդ; ZhSh -հեղուկ խարամ

Այն գոտին, որի ընթացքում թթվածինը գրեթե ամբողջությամբ անհետանում է, կոչվում է թթվածին. դրա բարձրությունը վառելիքի կտորների երկու-երեք տրամագիծ է: Դրանից հեռացող գազերը պարունակում են ոչ միայն CO 2, H 2 O և N 2, այլ նաև այրվող գազեր CO և H 2, որոնք առաջացել են ինչպես ածուխով CO 2 և H 2 O նվազեցման, այնպես էլ ածուխից արտանետվող ցնդողներից: Եթե ​​շերտի բարձրությունը մեծ է թթվածնի գոտուց, ապա թթվածնի գոտուն հաջորդում է ռեդուկցիոն գոտին, որում տեղի են ունենում միայն CO 2 + C = 2CO և H 2 O + C = CO + H 2 ռեակցիաները , Արդյունքում շերտը թողնող այրվող գազերի կոնցենտրացիան բարձրանում է, երբ դրա բարձրությունը բարձրանում է:

Շերտավոր վառարաններում շերտի բարձրությունը փորձվում է պահել թթվածնի գոտու բարձրությունից հավասար կամ ավելի մեծ: Շերտից դուրս եկող ոչ լրիվ այրման արտադրանքի (H2, CO) այրման, ինչպես նաև դրանից հանված փոշու այրման համար `շերտի վրայից վառարանի ծավալին լրացուցիչ օդի է մատակարարվում:

Այրված վառելիքի քանակը համամասն է մատակարարվող օդի քանակին, այնուամենայնիվ, որոշակի սահմանից այն կողմ օդի արագության բարձրացումը ոչնչացնում է խիտ շերտի կայունությունը, քանի որ որոշ տեղերում շերտի միջով ճայթող օդը խառնարաններ է ստեղծում: Քանի որ պոլիդիսպերսի վառելիքը միշտ բեռնված է անկողնում, տուգանքների տեղափոխումը մեծանում է: Որքան մեծ են մասնիկները, այնքան ավելի արագ օդը կարող է թափվել շերտի միջով ՝ չխախտելով դրա կայունությունը: Եթե ​​կոպիտ հաշվարկների համար ընդունենք 1 մ 3 օդի «այրման» ջերմությունը նորմալ պայմաններում, α = 1-ում α – ով հավասար է 3,8 Մ to-ի և միջին w nնվազեցվել է նորմալ պայմաններում օդի սպառում մեկ քառակուսի մակերեսի վրա (մ / վ), ապա այրման հայելու ջերմային սթրեսը (ՄՎտ / մ 2) կկազմի

q R = 3.8W n / α ներսում(105)

Շերտավոր այրման համար վառարանային սարքերը դասակարգվում են ՝ հիմնվելով վանդակաճաղի վրա վառելիքի շերտը մատակարարելու, տեղափոխելու և ավազով ապահովելու եղանակի վրա: Ոչ մեքենայացված վառարաններում, որոնցում բոլոր երեք գործողություններն իրականացվում են ձեռքով, կարելի է այրել ոչ ավելի, քան 300 - 400 կգ / ժամ ածուխ: Արդյունաբերության մեջ ամենատարածվածը ամբողջությամբ մեքենայացված շերտավոր վառարաններն են `օդաճնշական-մեխանիկական նետիչներով և հետադարձ շղթայի քերուկով (նկ. 29): Նրանց առանձնահատկությունն այն է, որ վառելիքի այրումը վանդակաճաղի վրա անընդհատ շարժվում է 1-15 մ / ժամ արագությամբ, որը նախագծված է էլեկտրական շարժիչով վարվող փոխակրիչ գոտու ցանցի տեսքով: Քերած գործվածքը բաղկացած է քերած անհատական ​​տարրերից, որոնք ամրացված են անվերջ ծխնիների շղթաներով, որոնք վարում են «աստղերը»: Այրման համար անհրաժեշտ օդը մատակարարվում է քերածի տակ ՝ քերած տարրերի միջև եղած բացերի միջով:

Նկ. 29. Օդաճնշական-մեխանիկական նետիչով և հետադարձ շղթայով տեղադրված կրակատուփի դիագրամ.

1 - քերել կտոր; 2 - քշել «աստղեր»; 3 - վառելիք և խարամ շերտ; 4 – 5 - տարածիչ ռոտոր; 6 - գոտի սնուցող; 7 - վառելիքի բունկեր; 8 - վառարանի ծավալը; 9 - էկրանի խողովակներ; 10 - 11 - վառարանների պաստառում; 12 - հետեւի կնիքը; 13 - պատուհաններ շերտի տակ օդի մատակարարման համար

Բռնկման վառարաններ... Անցյալ դարում շերտավոր վառարաններում այրման համար օգտագործվել է միայն ածուխը, որը տուգանք չի պարունակել (սովորաբար 6-25 մմ հատված), և այդ ժամանակ ուրիշներ չեն եղել: Կոտորակը 6 մմ-ից ավելի նիզակը (գերմանական կոճղից ՝ փոշի) ավելի վատ էր: Այս դարասկզբին դրա այրման համար մշակվել է փոշիացված մեթոդ, որում ածուխները մանրացված են մինչև 0,1 մմ, իսկ դժվարությամբ այրվող անթրասիտներն էլ ավելի փոքր են: Փոշու նման հատիկները տարվում են գազի հոսքից, նրանց միջեւ հարաբերական արագությունը շատ ցածր է: Բայց դրանց այրման ժամանակը չափազանց կարճ է `վայրկյաններ և վայրկյանների կոտորակներ: Այս պատճառով, 10 մ / վրկ-ից պակաս ուղղաձիգ գազի արագությամբ և վառարանի բավարար բարձրությամբ (տասնյակ մետր ժամանակակից կաթսաներում), փոշին ժամանակ ունի ամբողջությամբ այրվելու ժամանակ, երբ շարժվում է այրիչից գազի հետ միասին: դեպի վառարանից ելք:

Այս սկզբունքը բռնկման (պալատի) վառարանների հիմքն է, որի մեջ մանր աղացած այրվող փոշին այրիչների միջոցով փչում է այրման համար անհրաժեշտ օդի հետ միասին (տե՛ս Նկար 28, բ ) նման է գազի կամ հեղուկ վառելիքի այրմանը: Այսուհանդերձ, պալատական ​​վառարանները հարմար են ցանկացած վառելիք այրելու համար, ինչը նրանց մեծ առավելությունն է շերտավորվածների նկատմամբ: Երկրորդ առավելությունը ցանկացած գործնականում կամայականորեն բարձր հզորության համար վառարան ստեղծելու հնարավորությունն է: Այդ պատճառով կամերային վառարաններն այժմ գերակշռող դիրք են զբաղեցնում էներգետիկ ոլորտում: Միևնույն ժամանակ, փոշին հնարավոր չէ կայունորեն այրել փոքր հնոցներում, հատկապես փոփոխական գործառնական ռեժիմներով, այս առումով 20 ՄՎտ-ից պակաս ջերմային հզորությամբ փոշիացված ածուխի վառարաններ չեն պատրաստվում:

Վառելիքը մանրացված է ջրաղացի սարքերում և փչում է ածուխի այրիչների միջոցով այրման պալատի մեջ: Փոշու հետ միասին ներթափանցող տեղափոխող օդը սովորաբար կոչվում է առաջնային:

Փոշու տեսքով պինդ վառելիքի պալատի այրման ընթացքում դրա տաքացման ընթացքում արձակված ցնդող նյութերը այրվում են ջահի մեջ որպես գազային վառելիք, ինչը նպաստում է պինդ մասնիկների տաքացմանը բռնկման ջերմաստիճանին և նպաստում ջահի կայունացմանը: , Առաջնային օդի քանակը պետք է բավարար լինի ցնդող նյութերն այրելու համար: Այն կազմում է ցածր ցնդող եկամտաբերությամբ ածուխների օդի ընդհանուր քանակի 15 - 25% -ը (օրինակ ՝ անտրացիտներ) մինչև բարձր եկամտաբերություն ունեցող վառելիքի (շագանակագույն ածուխ) 20 - 55% -ը: Այրման համար անհրաժեշտ մնացած օդը (այն կոչվում է երկրորդային) վառարանում մտնում է առանձին և խառնվում փոշու հետ:

Որպեսզի փոշին բռնկվի, նախ պետք է այն տաքացնել բավականին բարձր ջերմաստիճանի: Իհարկե, դրա հետ միասին անհրաժեշտ է տաքացնել և տեղափոխել այն (այսինքն ՝ առաջնային) օդը: Դա հաջողվում է անել միայն շիկացած այրման արտադրանքները փոշու կասեցման հոսքին խառնուրդով:

Կոշտ վառելիքի այրման լավ կազմակերպումը (հատկապես դժվար այրվող, ցնդող նյութերի ցածր արտանետմամբ) ապահովվում է այսպես կոչված խխունջ այրիչների օգտագործմամբ (նկ. 30):

Նկ. 30. Պինդ փոշիացված վառելիքի փաթաթված-կծիկով այրիչ. ԻՆ- օդ; T, B -վառելիք, օդ

Առաջնային օդով ածուխի փոշին նրանց մեջ է մտնում կենտրոնական խողովակի միջոցով և բաժանարարի առկայության պատճառով բուխար է մտնում բարակ օղակաձեւ շիթի տեսքով: Երկրորդային օդը մատակարարվում է «խխունջի» միջով, ուժեղ պտտվում է նրա մեջ և, մտնելով վառարան, ստեղծում է հզոր փոթորկող պտտվող ջահ, որն ապահովում է մեծ քանակությամբ շիկացման գազերի ներծծում ջահի միջուկից դեպի այրիչի բերանը: Սա արագացնում է վառելիքի խառնուրդի տաքացումը առաջնային օդի հետ և դրա բռնկումը, այսինքն, այն ստեղծում է բոցի լավ կայունացում: Երկրորդային օդը լավ խառնվում է արդեն բռնկված փոշու հետ `իր ուժեղ տուրբուլենտության պատճառով: Ամենամեծ փոշու հատիկները վառվում են վառարանի ծավալում գազի հոսքի ընթացքում իրենց թռիչքի ընթացքում:

Երբ ածուխի փոշին բռնկվում է, յուրաքանչյուր պահի ընթացքում վառարանում վառելիքի աննշան պաշար կա `ոչ ավելի, քան մի քանի տասնյակ կիլոգրամ: Սա բռնկման գործընթացը շատ զգայուն է դարձնում վառելիքի և օդի սպառման փոփոխությունների նկատմամբ և թույլ է տալիս, երբ չափազանց կարևոր է, գործնականում ակնթարթորեն փոխել վառարանի արտադրողականությունը, ինչպես մազութի կամ գազի այրման դեպքում: Միևնույն ժամանակ, սա մեծացնում է վառարանը փոշով մատակարարելու հուսալիության պահանջները, քանի որ ամենափոքր (մի քանի վայրկյանում) ընդհատումը կհանգեցնի ջահի մարմանը, որը կապված է փոշու պայթյունի վտանգի հետ: կրկին մատակարարվում է: Այս պատճառով, որպես կանոն, փոշիացված ածուխի վառարաններում տեղադրվում են մի քանի այրիչներ:

Այրիչի բերանի մոտակայքում գտնվող ջահի միջուկում վառելիքների փոշիացված այրման ժամանակ զարգանում են բարձր ջերմաստիճաններ (մինչև 1400-1500 ° C), որոնց ժամանակ մոխիրը դառնում է հեղուկ կամ մածուկ: Այս մոխրի կպչումը վառարանի պատերին կարող է հանգեցնել դրանց գերաճի խարամներով: Այդ պատճառով փոշիացված վառելիքի այրումը առավել հաճախ օգտագործվում է կաթսաներում, որտեղ վառարանի պատերը փակվում են ջրով հովացվող խողովակներով (էկրաններով), որոնց շուրջ գազը սառչում է և դրանում կասեցված մոխրի մասնիկները ժամանակ ունեն ամրանալու նախքան կապվելը պատը. Փոշիացված այրումը կարող է օգտագործվել նաև հեղուկ մոխրի հեռացման վառարաններում, որոնցում պատերը ծածկված են հեղուկ խարամի բարակ թաղանթով և հալված մոխրի մասնիկները հոսում են ներքև:

Փոշիացված ածուխի վառարաններում ծավալի ջերմային լարումը սովորաբար 150-175 կՎտ / մ 3 է, փոքր վառարաններում աճելով մինչև 250 կՎտ / մ 3: Օդը վառելիքի հետ լավ խառնվելով, α ներսում= 1,2 ÷ 1,25; q մորթուց= 0,5 ÷ 6% (մեծ թվեր `փոքր հնոցներում անտրացիտ այրելու ժամանակ); քիմ= 0 ÷ 1%:

Կամերային վառարաններում, լրացուցիչ աղալուց հետո, հնարավոր է այրել ածխի թափոնները կոկակայաններում (արդյունաբերական արտադրանք) դրանց հարստացման ընթացքում, կոկային զննումներ և նույնիսկ ավելի կոկային տիղմ:

Ycիկլոնային վառարաններ: Cycիկլոնային վառարաններում իրականացվում է այրման հատուկ մեթոդ: Դրանք օգտագործում են ածխի բավականին փոքր մասնիկներ (սովորաբար 5 մմ-ից ավելի նուրբ), և այրման համար անհրաժեշտ օդը մատակարարվում է հսկայական արագությամբ (մինչև 100 մ / վ) շոշափելիորեն դեպի ցիկլոնի գեներատոր: Վառարանում ստեղծվում է հզոր հորձանուտ, որը մասնիկներն ընկնում է շրջանառվող շարժման մեջ, որի ընթացքում հոսքը ինտենսիվորեն փչում է դրանցից: Վառարանում ինտենսիվ այրման արդյունքում զարգանում են ադիաբատիկին մոտ (մինչեւ 2000 ° C) մոտ ջերմաստիճաններ: Ածուխի մոխիրը հալվում է, հեղուկ խարամը հոսում է պատերի միջով: Մի շարք պատճառներով, էլեկտրական արդյունաբերության մեջ այդպիսի վառարանների օգտագործումը հրաժարվեց, և այժմ դրանք օգտագործվում են որպես տեխնոլոգիական ՝ ծծումբը այրելու համար ՝ H 2 SO 4 – ի արտադրության մեջ SO 2 ստանալու, հանքաքարեր թխելու և այլնի համար: Երբեմն ցիկլոնային վառարաններում կատարվում է կեղտաջրերի կրակի չեզոքացում, այսինքն `այրվում է դրանց մեջ պարունակվող վնասակարությունը` լրացուցիչ (սովորաբար գազային կամ հեղուկ) վառելիքի մատակարարման պատճառով:

Հեղուկացված մահճակալների վառարաններ:Փոշիացված ածուխի ջահի կայուն այրումը հնարավոր է միայն դրա միջուկի բարձր ջերմաստիճանում `1300-1500 ° C- ից ցածր: Այս ջերմաստիճաններում օդում ազոտը սկսում է նկատելիորեն օքսիդանալ `համաձայն N 2 + O 2 = 2NO արձագանքի: Վառելիքի մեջ պարունակվող ազոտից նույնպես որոշակի քանակությամբ NO է առաջանում: Մթնոլորտ արտանետվող ազոտի օքսիդը͵ արտանետվող գազերի հետ միասին դրանում հետագայում օքսիդացվում է և դառնում խիստ թունավոր NO 2 երկօքսիդ: ԽՍՀՄ-ում բնակավայրերի օդում մարդու առողջության համար անվտանգ NO 2 (MPC) առավելագույն թույլատրելի կոնցենտրացիան 0,085 մգ / մ 3 է: Դա ապահովելու համար խոշոր ջերմաէլեկտրակայաններում անհրաժեշտ է կառուցել բարձր ծխնելույզներ ՝ արտանետվող գազերը ցրելով հնարավոր ամենամեծ տարածքի վրա: Միևնույն ժամանակ, երբ մեծ թվով կայաններ կենտրոնացած են միմյանց մոտ, դա չի օգնում:

Մի շարք երկրներում կարգավորվում է ոչ թե MPC- ն, այլ վառելիքի այրման ընթացքում արտանետվող ջերմության միավորի վնասակար արտանետումների քանակը: Օրինակ ՝ Միացյալ Նահանգներում խոշոր ձեռնարկությունների համար թույլատրվում է 28 մգ ազոտի օքսիդներ 1 ՄJ-ի կալորիական արժեքով: ԽՍՀՄ-ում տարբեր վառելիքների արտանետման ստանդարտները 125-ից 480 մգ / մ 3 են:

Sulfծումբ պարունակող վառելիքներն այրելիս առաջանում է SO 2 թունավոր նյութ, որի ազդեցությունը մարդու վրա նույնպես ավելանում է NO 2 ազդեցությանը:

Այս արտանետումները պատասխանատու են ֆոտոքիմիական ծխի և թթվային անձրևի առաջացման համար, որոնք բացասաբար են անդրադառնում ոչ միայն մարդկանց և կենդանիների, այլ նաև բուսականության վրա: Օրինակ, Արևմտյան Եվրոպայում փշատերև անտառների զգալի մասը ոչնչանում է նման անձրևներից:

Եթե ​​վառելիքի մոխրի մեջ կալցիումի և մագնեզիումի օքսիդները անբավարար են բոլոր SO 2-ը կապելու համար (սովորաբար դրա երկու կամ երեք անգամ ավելցուկ է պահանջվում `համեմատած ռեակցիայի ստոյխիոմետրիայի հետ), վառելիքին ավելացվում է CaCO 3 կրաքար: Կրաքարը 850-950 ° C ջերմաստիճանում ինտենսիվորեն քայքայվում է CaO և CO 2, իսկ CaSO 4 գիպսը չի քայքայվում, այսինքն ՝ ռեակցիան աջից ձախ չի անցնում: Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, թունավոր SO 2-ը կապվում է անվնաս, գործնականում ջր չլուծվող գիպսի հետ, որը հանվում է մոխրի հետ միասին:

Մյուս կողմից, մարդկային գործունեության ընթացքում առաջանում է մեծ քանակությամբ այրվող թափոն, որը ընդհանուր առմամբ ընդունված իմաստով վառելիք չի համարվում. Ածխի պատրաստման «պոչամբարներ», ածուխի արդյունահանման ընթացքում թափոններ, պղպեղի բազմաթիվ թափոններ և թղթի արդյունաբերությունը և ազգային տնտեսության այլ ճյուղեր: Պարադոքսալ է, օրինակ, որ «ժայռը», որը հավաքվում է ածխի հանքավայրերի մոտակայքում գտնվող հսկայական թափոնների կույտերի մեջ, հաճախ ինքնաբերաբար բռնկվում է և երկար ժամանակ աղտոտում է շրջակա տարածքը ծխով և փոշով, բայց այն չի կարող այրվել ոչ շերտի մեջ կամերային վառարաններ `մոխրի բարձր պարունակության պատճառով: Շերտավոր վառարաններում մոխիրը, այրման ժամանակ խտացումը կանխում է թթվածնի ներթափանցումը վառելիքի մասնիկներին. Պալատական ​​վառարաններում հնարավոր չէ ստանալ դրանցում կայուն այրման համար անհրաժեշտ բարձր ջերմաստիճանը:

Մարդկության առաջ առաջացած առանց թափոնների տեխնոլոգիաների զարգացման հրատապ, չափազանց կարևորությունը բարձրացրել է նման նյութերի այրման համար վառարանային սարքեր ստեղծելու հարցը: Դրանք հեղուկացված անկողնային վառարաններ են:

Հեղուկացված (կամ եռացող) սովորաբար կոչվում է մանրահատիկ նյութի շերտ, որը ներքևից վեր է պայթեցվում գազով, խիտ շերտի կայունության սահմանը գերազանցող արագությամբ, բայց անբավարար է շերտից մասնիկներ տանելու համար:Մասնիկների ինտենսիվ շրջանառությունը պալատի սահմանափակ ծավալի մեջ արագ եռացող հեղուկի տպավորություն է ստեղծում, որը բացատրում է անվան ծագումը:

Ստորևից ֆիզիկապես փչված մասնիկների խիտ շերտը կորցնում է իր կայունությունը, քանի որ դրա միջոցով գազի ֆիլտրմանը դիմադրությունը հավասար է նյութի սյունի կշռին ՝ աջակից ցանցի միավորի տարածքի համար: Քանի որ աերոդինամիկ ձգումը այն ուժն է, որով գազը ազդում է մասնիկների վրա (և, համապատասխանաբար, Նյուտոնի երրորդ օրենքի համաձայն ՝ գազի վրա գտնվող մասնիկները), երբ շերտի դիմադրությունը և քաշը հավասար են, մասնիկները (եթե դիտարկենք իդեալական դեպք) ապավինեք ոչ թե ցանցին, այլ գազին:

Հեղուկացված մահճակալների վառարաններում մասնիկների միջին չափը սովորաբար 2-3 մմ է: Նրանք համապատասխանում են հեղուկացման աշխատանքային արագությանը (այն վերցվում է 2-3 անգամ ավելի, քան w դեպի) 1,5 ÷ 4 մ / վ: Սա որոշում է վառարանի տրված ջերմային արտանետման մեջ գազի բաշխման տախտակի մակերեսին համապատասխան: Volumeավալի ջերմային լարումը q vվերցրեք մոտավորապես նույնը, ինչ շերտավոր վառարանների համար:

Հեղուկացված մահճակալի ամենապարզ հնոցը (նկ. 31) շատ առումներով հիշեցնում է շերտավորված և դրա հետ ունի շատ ընդհանուր կառուցվածքային տարրեր: Դրանց միջև հիմնարար տարբերությունը կայանում է նրանում, որ մասնիկների ինտենսիվ խառնուրդը ապահովում է հաստատուն ջերմաստիճան հեղուկացված անկողնի ամբողջ ծավալի ողջ ընթացքում:

Նկ. 31. Հեղուկացված անկողնային վառարանի սխեման. 1 - մոխիրի արտանետում; 2 - շերտի տակ օդի մատակարարում; 3 - մոխրի և վառելիքի հեղուկացված անկողին; 4 - օդի մատակարարում սփռիչին; 5 - տարածիչ ռոտոր; 6 - գոտի սնուցող; 7 - վառելիքի բունկեր; 8 - վառարանի ծավալը; 9 - էկրանի խողովակներ; 10 - աղանդի կտրուկ փչում և վերադարձում; 11- վառարանների պաստառում; 12 - հեղուկացված անկողնում ջերմ կլանող խողովակներ; IN -ջուր; Պ- գոլորշի

Հեղուկացված մահճակալի ջերմաստիճանի պահպանումը պահանջվող սահմաններում (850 - 950 ° C) տրամադրվում է երկու տարբեր ձևերով: Փոքր արդյունաբերական վառարաններում, որոնք այրում են թափոնները կամ էժան վառելիքը, անկողնում զգալիորեն ավելի շատ օդ է լցվում, քան չափազանց կարևոր է ամբողջական այրման համար, տեղադրելով α ≥ 2-ում:

Նույն քանակությամբ արձակված ջերմության դեպքում գազերի ջերմաստիճանը նվազում է, ինչպես ջերմաստիճանը α մեջ,քանի որ նույն ջերմությունը ծախսվում է մեծ քանակությամբ գազեր տաքացնելու վրա:

Էլեկտրաէներգիայի մեծ արտադրող ստորաբաժանումներում այրման ջերմաստիճանը նվազեցնելու այս մեթոդը ոչ տնտեսական է, քանի որ միավորից դուրս եկող «ավելորդ» օդը տանում է նաև դրա տաքացման համար ծախսված ջերմությունը (արտանետվող գազերի կորուստներն աճում են - տե՛ս ստորև) Այդ պատճառով խողովակները տեղադրվում են խոշոր կաթսաների հեղուկացված անկողնային վառարաններում 9 և 12 վդրանցում շրջանառվող աշխատանքային հեղուկը (ջուր կամ գոլորշի), որն ընկալում է ջերմության չափազանց կարևոր քանակությունը: Այս խողովակների մասնիկներով ինտենսիվ «լվացումը» ապահովում է շերտի խողովակների ջերմության փոխանցման բարձր գործակից, ինչը որոշ դեպքերում հնարավորություն է տալիս նվազեցնել կաթսայի մետաղի սպառումն ավանդականի համեմատ: Վառելիքը կայուն այրվում է, երբ հեղուկացված անկողնում դրա պարունակությունը 1% կամ պակաս է. մնացած 99% սկսածավելորդ - մոխիր: Նույնիսկ այդպիսի անբարենպաստ պայմաններում ինտենսիվ խառնուրդը թույլ չի տալիս մոխրի մասնիկները արգելափակել այրվող թթվածնի հասանելիությունը (ի տարբերություն խիտ շերտի): Այս դեպքում վառելիքի կոնցենտրացիան նույնն է հեղուկացված անկողնու ողջ ծավալում: Վառելիքով ներմուծված մոխիրը հանելու համար անկողնային նյութի մի մասը դրանից շարունակաբար հանվում է մանրահատիկավոր խարամի տեսքով - ավելի հաճախ, այն պարզապես «թափվում է» ներքևի անցքերի միջով, քանի որ հեղուկացված մահճակալը ի վիճակի է հեղուկի նման հոսել:

Շրջանառվող հեղուկացված մահճակալների վառարաններ:Վերջերս հայտնվել են երկրորդ սերնդի վառարաններ, այսպես կոչված, շրջանառվող հեղուկացված մահճակալով: Այս վառարանների ետևում տեղադրված է ցիկլոն, որում բոլոր չայրված մասնիկները գրավվում և վերադարձվում են վառարան: Այդպիսով, մասնիկները «թակարդվում» են կրակատուփ-ցիկլոն-վառարանային համակարգում, մինչև ամբողջությամբ այրվեն: Այս վառարաններն ունեն բարձր արդյունավետություն, որը ոչնչով չի զիջում պալատի այրման մեթոդին ՝ պահպանելով բնապահպանական բոլոր առավելությունները:

Հեղուկացված անկողնային վառարանները լայնորեն օգտագործվում են ոչ միայն էներգետիկ ոլորտում, այլ նաև այլ արդյունաբերություններում, օրինակ ՝ պիրիտ այրելու համար ՝ SO 2,տարբեր հանքաքարերի և դրանց խտանյութերի (ցինկ, պղինձ, նիկել, ոսկի) տապակումը և այլն: 2-ը այս հատուկ «Վառելիքի» այրումն է, որն առաջանում է, ինչպես այրման բոլոր ռեակցիաները, մեծ քանակությամբ ջերմության արտանետմամբ:) Լայնորեն տարածված, հատկապես արտերկրում, հեղուկացված մահճակալների վառարանները հայտնաբերվում են արտադրության տարբեր վտանգավոր թափոններ (պինդ, հեղուկ և գազային) - կեղտաջրերի հստակեցման տիղմ, աղբ և այլն:

Թեմա 12. Քիմիական արդյունաբերության վառարաններ: Վառելիքի վառարանի սխեմատիկ դիագրամ: Վառարանների դասակարգումը քիմիական արդյունաբերության մեջ: Վառարանների հիմնական տեսակները, դրանց նախագծման առանձնահատկությունները: Ovenեռոցների ջերմային հաշվեկշիռ

Քիմիական արդյունաբերության վառարաններ: Վառելիքի վառարանի սխեմատիկ դիագրամ

Արդյունաբերական վառարանը էներգետիկ տեխնոլոգիական միավոր է, որը նախատեսված է նյութերի ջերմային մշակման համար ՝ դրանց անհրաժեշտ հատկություններ տալու համար: Ածխածին վառելիքի տարբեր տեսակներ (գազ, մազութ և այլն) ծառայում են որպես վառելիքի (բոց) վառարանների ջերմության աղբյուր: Kilամանակակից հնոցի տեղադրումները հաճախ մեծ արտադրողականության խոշոր մեքենայացված և ավտոմատացված միավորներ են:

Գործընթացի տեխնոլոգիական ռեժիմի ընտրության համար ամենակարևորը տեխնոլոգիական գործընթացի օպտիմալ ջերմաստիճանն է, որը որոշվում է գործընթացների ջերմոդինամիկական և կինետիկ հաշվարկներով: Գործընթացի օպտիմալ ջերմաստիճանի ռեժիմը կոչվում է ջերմաստիճանի պայմաններ, որոնց դեպքում ապահովվում է տվյալ վառարանում թիրախային արտադրանքի առավելագույն արտադրողականությունը:

Սովորաբար, վառարանում աշխատանքային ջերմաստիճանը որոշ չափով ցածր է օպտիմալից. Դա կախված է վառելիքի այրման պայմաններից, ջերմափոխանակման պայմաններից, ջերմամեկուսիչ հատկություններից և վառարանի ծածկույթի դիմացկունությունից, մշակվող նյութի ջերմաֆիզիկական հատկություններից և այլն:
Տեղադրված է ref.rf- ում
գործոններ Օրինակ, վառարանների համար աշխատանքային ջերմաստիճանը գտնվում է ակտիվ օքսիդացման գործընթացների ջերմաստիճանի և կրակված արտադրանքների խտացման ջերմաստիճանի միջակայքում: Վառարանների ջերմային ռեժիմը հասկացվում է որպես ջերմության, զանգվածի փոխանցման ջերմության և լրատվամիջոցների մեխանիկական իներցիայի գործընթացների ամբողջություն, որոնք ապահովում են ջերմության բաշխումը տեխնոլոգիական գործընթացի գոտում: Գործընթացային գոտու ջերմային ռեժիմը որոշում է ամբողջ վառարանի ջերմային ռեժիմը:

Վառարանների գործառնական ռեժիմի վրա մեծապես ազդում է վառարանում գազի մթնոլորտի կազմը, որն անհրաժեշտ է տեխնոլոգիական գործընթացի ճիշտ ընթացքի համար: Օքսիդացման գործընթացների համար վառարանում գազի միջավայրը պետք է պարունակի թթվածին, որի քանակը տատանվում է 3-ից 15% կամ ավելի: Նվազեցնող միջավայրը բնութագրվում է թթվածնի ցածր պարունակությամբ (մինչև 1-2%) և 10-20% կամ ավելի նվազող գազերի առկայությամբ (CO, H2 և այլն): Գազի փուլի կազմը որոշում է վառարանում վառելիքի այրման պայմանները և կախված է այրման համար մատակարարվող օդի քանակից:

Գազերի շարժումը վառարանում էականորեն ազդում է տեխնոլոգիական գործընթացի, այրման և ջերմափոխանակման վրա, ինչպես նաև վառարաններում, «եռացող անկողնում» կամ հորձանուտային վառարաններում, գազերի տեղաշարժը կայուն շահագործման հիմնական գործոնն է: Գազերի հարկադիր շարժումն իրականացվում է ծխի արտանետող սարքերի և օդափոխիչների միջոցով:

Տեխնոլոգիական գործընթացի արագության վրա ազդում է ջերմամշակումը անցնող նյութի տեղաշարժը:

Վառարանների կայանի սխեման ներառում է հետևյալ տարրերը. Վառելիքի այրման և ջերմափոխանակման կազմակերպման այրման սարք; վառարանի աշխատանքային տարածքը `նպատակային տեխնոլոգիական ռեժիմը կատարելու համար; ջերմափոխանակիչներ արտանետվող գազերի ջերմության վերականգնման համար (գազի, օդի տաքացում); օգտագործման կայաններ (թխած թափոնների ջերմային կաթսաներ) արտանետվող գազերի ջերմությունը օգտագործելու համար; ձգողական և փչող սարք (ծխի արտանետողներ, օդափոխիչներ) ՝ նյութերի ջերմամշակման վառելիքի և գազային արտադրանքների այրումը հեռացնելու և այրիչներին, վանդակաճաղերի տակ գտնվող վարդակներին օդի մատակարարման համար. մաքրող սարքեր (ֆիլտրեր և այլն):

Կոշտ վառելիքի այրման առանձնահատկությունները. Հասկացությունը և տեսակները: «Կոշտ վառելիքի այրման առանձնահատկությունները» կատեգորիայի դասակարգումը և առանձնահատկությունները 2017, 2018:

Կոշտ վառելիքում ներառված են փայտը, տորֆը և ածուխը: Բոլոր կոշտ վառելիքի այրման գործընթացն ունի նմանատիպ բնութագրեր:

Վառելիքը պետք է տեղադրվի վառարանի վանդակաճաղի վրա շերտերով ՝ դիտարկելով այրման ցիկլերը, ինչպիսիք են բեռնումը, նախ չորացումը, շերտի տաքացումը, այրումը ցնդող նյութերի արտանետմամբ, մնացորդների այրումից և խարամների հեռացումից:

Վառելիքի այրման յուրաքանչյուր փուլ բնութագրվում է որոշակի ցուցանիշներով, որոնք ազդում են վառարանի ջերմային ռեժիմի վրա:

Շերտի չորացման և տաքացման հենց սկզբում ջերմությունը չի արտանետվում, այլ, ընդհակառակը, ներծծվում է կրակատուփի տաքացվող պատերից և չայրված մնացորդներից: Վառելիքի տաքացման հետ մեկտեղ սկսում են զարգանալ գազային այրվող բաղադրիչները, որոնք այրվում են վառարանի գազի ծավալում: Աստիճանաբար ավելի ու ավելի շատ ջերմություն է արձակվում, և վառելիքի կոքսային հիմքի այրման ընթացքում այս գործընթացը հասնում է առավելագույնի:

Վառելիքի այրման գործընթացը որոշվում է դրա որակներով `մոխրի պարունակություն, խոնավության պարունակություն, ինչպես նաև ածխածնի և ցնդող այրվող նյութերի պարունակություն: Բացի այդ, կարևոր է վառարանի նախագծման և վառելիքի այրման ռեժիմների ճիշտ ընտրությունը: Այսպիսով, թաց վառելիքը այրելիս զգալի քանակությամբ ջերմություն է ծախսվում դրա գոլորշիացման վրա, որի պատճառով այրման գործընթացը հետաձգվում է, կրակատուփի ջերմաստիճանը շատ դանդաղ է բարձրանում կամ նույնիսկ նվազում է (այրման սկզբում): Մոխրի ավելացված պարունակությունը նույնպես դանդաղեցնում է այրման գործընթացը: Հաշվի առնելով այն փաստը, որ մոխրի զանգվածը պարուրում է այրվող բաղադրիչները, այն սահմանափակում է թթվածնի մուտքը այրման գոտի և, որպես արդյունք, վառելիքը կարող է ամբողջովին չայրվել, այնպես որ ավելանա մեխանիկական ստորջրյա այրման առաջացումը:

Վառելիքի ինտենսիվ այրման ցիկլը կախված է դրա քիմիական կազմից, այսինքն `ցնդող գազային բաղադրիչների և պինդ ածխածնի հարաբերությունից: Նախ, ցնդող բաղադրիչները սկսում են այրվել, որոնց արտանետումն ու բռնկումը տեղի է ունենում համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանում (150-200 ° C): Այս գործընթացը կարող է բավականին երկար տևել, քանի որ կան շատ ցնդող նյութեր, որոնք տարբերվում են իրենց քիմիական բաղադրությունից և բռնկման ջերմաստիճանից: Բոլորն այրվում են կրակատուփի վերին շերտի գազի ծավալում:

Vնդող նյութերի թողարկումից հետո մնացած վառելիքի պինդ բաղադրիչներն ունեն այրման ամենաբարձր ջերմաստիճանը: Որպես կանոն, դրանք հիմնված են ածխածնի վրա: Նրանց այրման ջերմաստիճանը 650-700 ° C է: Կոշտ բաղադրիչները այրվում են քերածի վերևում գտնվող բարակ շերտով: Այս գործընթացն ուղեկցվում է մեծ քանակությամբ ջերմության արտանետմամբ:

Բոլոր կոշտ վառելիքներից փայտը ամենատարածվածն է: Դրանք պարունակում են մեծ քանակությամբ ցնդող նյութեր: Heatերմափոխանակման տեսանկյունից կեչու և խեժի փայտը համարվում է լավագույնը: Կեչու փայտը այրելուց հետո մեծ քանակությամբ ջերմություն է առաջանում և առաջանում է ածխածնի երկօքսիդի նվազագույն քանակ: Larch վառելափայտը նույնպես շատ ջերմություն է տալիս; երբ դրանք այրվում են, հնոցի զանգվածը շատ արագ տաքանում է, ինչը նշանակում է, որ դրանք ավելի տնտեսապես են սպառում, քան կեչինը: Բայց միևնույն ժամանակ, վառելափայտի այրումից հետո, խեժից մեծ քանակությամբ ածխածնի մոնօքսիդ է արտանետվում, ուստի պետք է զգույշ լինել օդի կափույրը շահարկելու հարցում: Շատ ջերմություն է արտանետվում նաև կաղնու և հաճարի փայտից: Ընդհանուր առմամբ, որոշակի վառելափայտի օգտագործումը կախված է մոտակա անտառի առկայությունից: Հիմնական բանը այն է, որ փայտը չոր է, իսկ խցանները նույն չափի են:

Որո՞նք են փայտի այրման առանձնահատկությունները: Գործընթացի սկզբում կրակատուփում և գազատարներում ջերմաստիճանը արագորեն բարձրանում է: Դրա առավելագույն արժեքը հասնում է ինտենսիվ այրման փուլում: Այրվելիս ջերմաստիճանի կտրուկ անկում է տեղի ունենում: Այրման գործընթացը պահպանելու համար պահանջվում է որոշակի քանակությամբ օդի վառարանի անընդհատ մուտք: Կենցաղային վառարանների դիզայնը չի նախատեսում հատուկ սարքավորումների առկայություն, որոնք կարգավորում են օդի հոսքը այրման գոտի: Այդ նպատակով օգտագործվում է փչակ դուռ: Եթե ​​այն բաց է, օդի կայուն քանակը մտնում է կրակատուփ:

Ընդհատվող վառարաններում օդի պահանջը տատանվում է ըստ այրման փուլի: Երբ ցնդող նյութերի ինտենսիվ արտանետում է լինում, թթվածինը սովորաբար բավարար չէ, ուստի հնարավոր է վառելիքի և դրանով արտանետվող այրվող գազերի այսպես կոչված քիմիական այրումը: Այս երեւույթն ուղեկցվում է ջերմության կորուստներով, որոնք կարող են հասնել 3-5% -ի:

Մնացորդների այրման փուլում նկատվում է հակառակ պատկերը: Վառարանում օդի ավելցուկի պատճառով գազի փոխանակումը մեծանում է, ինչը հանգեցնում է ջերմության կորստի զգալի աճի: Հետազոտությունների համաձայն, այրման ժամանակահատվածում արտանետվող գազերի հետ մեկտեղ կորչում է մինչև 25-30% ջերմություն: Բացի այդ, քիմիական այրման պատճառով ցնդող նյութերը նստում են կրակատուփի և գազատարների ներքին պատերին: Նրանք ունեն ցածր ջերմային հաղորդակցություն, ուստի վառարանի օգտակար ջերմային արտանետումը կրճատվում է: Մեծ քանակությամբ մուր նյութեր հանգեցնում են ծխնելույզի նեղացմանը և հոսքի վատթարացմանը: Հրդեհի պատճառ կարող է դառնալ նաև մուրի ավելորդ կուտակումը:

Տորֆն ունի վառելափայտին նման քիմիական բաղադրություն, որը փտած բուսական նյութերի մնացորդներ է: Կախված արդյունահանման եղանակից ՝ տորֆը կարելի է փորագրել, խորդուբորդ, սեղմված (բրիկետներով) և աղացած (տորֆի չիպսեր): Այս տեսակի պինդ վառելիքի խոնավության պարունակությունը 25-40% է:

Փայտի և տորֆի հետ միասին ածուխը հաճախ օգտագործվում է վառարանների և բուխարիների ջեռուցման համար, ինչը, իր քիմիական բաղադրությամբ, ածխածնի և ջրածնի միացություն է և ունի բարձր կալորիականություն: Այնուամենայնիվ, միշտ չէ, որ հնարավոր է ձեռք բերել իսկապես բարձրորակ ածուխ: Շատ դեպքերում, այս տեսակի վառելիքի որակը վատ է: Ածուխում մանր ֆրակցիաների ավելացված պարունակությունը հանգեցնում է վառելիքի շերտի խտացմանը, որի արդյունքում սկսվում է այսպես կոչված խառնարանային այրումը, որն անհավասար բնույթ ունի: Երբ խոշոր կտորներն այրվում են, ածուխը նույնպես անհավասար է այրվում, իսկ վառելիքում ավելորդ խոնավությամբ այրման հատուկ ջերմությունը զգալիորեն կրճատվում է: Բացի այդ, նման ածուխը դժվար է պահել ձմռանը, քանի որ ածուխը սառչում է ենթալեզու ջերմաստիճանի ազդեցության տակ: Նման և այլ խնդիրներից խուսափելու համար ածուխի օպտիմալ խոնավության պարունակությունը պետք է լինի ոչ ավելի, քան 8%:

Պետք է հիշել, որ կենցաղային վառարանների ջեռուցման համար պինդ վառելիքի օգտագործումը բավականին անհանգստացնող է, հատկապես, եթե տունը մեծ է և ջեռուցվում է մի քանի վառարանով: Բացի այն, որ գնումների համար մեծ ջանք ու նյութական ռեսուրսներ են պահանջվում, և մեծ ժամանակ է ծախսվում վառարաններ վառելափայտ և ածուխ բերելու վրա, օրինակ ՝ մոտ 2 կգ ածուխ է լցվում փչիչի մեջ, որից այն հանվում և նետվում է այնտեղ կուտակված մոխրի հետ միասին:

Որպեսզի կենցաղային վառարաններում պինդ վառելիքի այրման գործընթացը հնարավորինս արդյունավետ լինի, խորհուրդ է տրվում անցնել հետևյալ կերպ. Վառելափայտը լցնելով կրակատուփի մեջ ՝ դուք պետք է թույլ տաք, որ բռնկվեն, ապա լցրեք ածուխի մեծ կտորներով:

Ածուխը բռնկվելուց հետո այն պետք է լցվի ավելի նուրբ մասնիկով `խոնավացված խարամով, իսկ որոշ ժամանակ անց վերևում պետք է դրվի մոխրի և նուրբ ածուխի խոնավացրած խառնուրդ, որը վանդակաճաղի միջով ընկել էր փչակ: Այս դեպքում կրակը չպետք է տեսանելի լինի: Այս եղանակով ողողված վառարանը ունակ է մի ամբողջ օր տաքություն տալ սենյակին, որպեսզի տերերը հանգիստ զբաղվեն իրենց գործով ՝ չմտահոգվելով կրակը մշտապես պահպանելու մասին: Վառարանի կողային պատերը տաք կլինեն ածուխի աստիճանական այրման պատճառով, որը հավասարապես ազատում է նրա ջերմային էներգիան: Վերին ածուխից բաղկացած վերին շերտը ամբողջությամբ կայրվի: Այրված ածուխը կարող է վերևում ցանել ածուխի բրիկետների նախապես խոնավացված թափոնների շերտով:

Վառարանը կրակելուց հետո հարկավոր է վերցնել կափարիչով դույլ, ավելի լավ է, եթե այն ուղղանկյուն լինի (դրանից ավելի հարմար է ածուխը գդալով ընտրելը): Սկզբից հարկավոր է խարամի շերտը հանել կրակատուփից և վերացնել այն, այնուհետև դույլի մեջ լցնել բարակ ածուխի խառնուրդ մոխրով, ինչպես նաև այրել և մոխրացնել և խոնավացնել այդ ամենը առանց խառնելու: Խառնուրդի վրա դրեք մոտ 1.5 կգ մանր ածուխ, իսկ դրա վրա `3-5 կգ ավելի մեծ ածուխ: Այսպիսով, վառարանն ու վառելիքը միաժամանակ պատրաստվում են հաջորդ կրակելու համար: Նկարագրված ընթացակարգը պետք է անընդհատ կրկնվել: Օգտագործելով վառարանը տաքացնելու այս մեթոդը, ամեն անգամ պետք չէ բակ դուրս գալ մոխիրը և այրվածքները մաղելու համար:

Կոշտ վառելիքի այրումը (ածուխի փոշին) ներառում է երկու ժամանակահատված ՝ ջերմության պատրաստում և ինքնին այրվածք (նկ. 4.5):

Thermalերմային պատրաստման գործընթացում (նկ. 4.5, գոտի I) մասնիկը տաքանում է, չորանում և 110 ° C- ից բարձր ջերմաստիճանում սկզբնական վառելիքի նյութի ջերմային քայքայումը սկսվում է գազային ցնդող նյութերի արտանետմամբ: Այս ժամանակահատվածի տևողությունը հիմնականում կախված է վառելիքի խոնավության պարունակությունից, դրա մասնիկների չափից, ջերմափոխանակման պայմաններից և սովորաբար կազմում է վայրկյանի տասներորդ մասը: Thermalերմային պատրաստման ժամանակահատվածում գործընթացների ընթացքը կապված է ջերմության կլանման հետ, հիմնականում ջեռուցման, վառելիքի չորացման և բարդ մոլեկուլային միացությունների ջերմային քայքայման համար, հետևաբար, այս պահին մասնիկի տաքացումը դանդաղ է:

Այրումը ինքնին սկսվում է ցնդող նյութերի բռնկմամբ (նկ. 4.5, գոտի II) 400 ... 600 ° C ջերմաստիճանի պայմաններում, և դրանց այրման ընթացքում թողարկված ջերմությունն ապահովում է արագացված տաքացում և կոկոսի կոշտ մնացորդի բռնկում: Անկայուն նյութերի այրումը տեւում է 0,2 ... 0,5 վ: Անկայուն նյութերի մեծ բերքատվությամբ (շագանակագույն և երիտասարդ ածուխ, թերթաքար, տորֆ), դրանց այրման արձակված ջերմությունը բավարար է կոկսի մասնիկը բռնկելու համար, և ցնդող ցածր եկամտաբերությամբ անհրաժեշտ է լրացուցիչ տաքացնել կոկիկի մասնիկը շրջապատող շիկացման գազեր (III գոտի):

Կոկսի այրումը (նկ. 4.5, գոտի IV) սկսվում է մոտ 1000 ° C ջերմաստիճանում և ամենաերկարաձգված գործընթացն է: Դա որոշվում է նրանով, որ մասնիկի մակերևույթին մոտ գտնվող գոտում թթվածնի մի մասը սպառվում է դյուրավառ ցնդող նյութերի այրման համար, և դրա մնացորդային կոնցենտրացիան նվազել է, բացի այդ, տարասեռ ռեակցիաները արագությամբ միշտ զիջում են նյութերի համար միատարրներին: միատարր քիմիական գործունեության մեջ:

Արդյունքում, պինդ մասնիկի այրման ընդհանուր տևողությունը (1,0 ... 2,5 վ) հիմնականում որոշվում է կոքս մնացորդի այրման միջոցով (ընդհանուր այրման ժամանակի մոտ 2/3-ը): Անկայուն նյութերի բարձր բերք ունեցող վառելիքների համար կոքի մնացորդը մասնիկի սկզբնական զանգվածի կեսից պակաս է, հետևաբար, դրանց այրումը տարբեր նախնական չափսերով տեղի է ունենում բավականին արագ, և նվազում է այրման հավանականությունը: Տարիքով ավելի հին վառելիքներն ունեն կոկոսի խիտ մասնիկ, որի այրումը տանում է այրման պալատում անցկացրած գրեթե ամբողջ ժամանակը:

Հիմնականում պինդ վառելիքի մեծ մասի կոքս մնացորդը, և ամբողջովին կոշտ վառելիքի համար, բաղկացած է ածխածնից (մասնիկի զանգվածի 60-ից 97%): Հաշվի առնելով, որ ածխածինը ապահովում է հիմնական ջերմային արտանետումը վառելիքի այրման ժամանակ, եկեք քննարկենք մակերեսից ածխածնի մասնիկի այրման դինամիկան: Թթվածին տարածման պատճառով թթվածինը մատակարարվում է շրջակա միջավայրից ածխածնի մասնիկին `տուրբուլենտ զանգվածի փոխանցմամբ, որն ունի բավականաչափ բարձր ինտենսիվություն, այնուամենայնիվ, բարակ գազի շերտը (սահմանային շերտը) մնում է անմիջապես մասնիկների մակերևույթին, որի միջոցով օքսիդիչը տեղափոխվում է իրականացվում է մոլեկուլային դիֆուզիոն օրենքների համաձայն (նկ. 4.6): Այս շերտը զգալիորեն խանգարում է մակերեսին թթվածնի մատակարարմանը: Այն այրում է ջերմային քայքայման ընթացքում մասնիկից արտանետվող այրվող գազի բաղադրիչները: Տուրբուլենտ դիֆուզիայի միջոցով մասնիկի միավորի մակերեսին մեկ միավորի համար մատակարարվող թթվածնի քանակը որոշվում է բանաձևով

(4.16) և (4.17) C POT- ներում թթվածնի կոնցենտրացիան է մասնիկը շրջապատող հոսքում: C SL - նույնը սահմանային շերտի արտաքին սահմանին; POV- ով - նույնը վառելիքի մակերեսին; δ - սահմանային շերտի հաստությունը; D - սահմանային շերտի միջով մոլեկուլային դիֆուզիայի գործակիցն է. A- ն տուրբուլենտ զանգվածի փոխանցման գործակիցն է:

(4.16) և (4.17) հավասարումների համատեղ լուծումը հանգեցնում է արտահայտության

4.18 ա

4.18 բ

որի մեջ

4.19

Ընդհանրացված դիֆուզիոն արագության հաստատուն:

(4.18) բանաձևից հետեւում է, որ պինդ վառելիքի արձագանքող մակերեսին թթվածնի մատակարարումը որոշվում է դիֆուզիոն արագության հաստատունով և հոսքի և արձագանքող մակերեսի թթվածնի կոնցենտրացիաների տարբերությամբ:

Կայուն այրման գործընթացում ռեակցիայի մակերեսին ցրվածքով մատակարարվող թթվածնի քանակը հավասար է քիմիական ռեակցիայի արդյունքում մակերեսին արձագանքում քանակին: Այսպիսով, K s- ի մակերեսից ածխածնի այրման արձագանքի արագությունը հայտնաբերվում է երկու գործընթացների զանգվածային արագությունների հավասարությունից `քիմիական ռեակցիայի արդյունքում մակերեսին թթվածնի տարածում և թթվածնի սպառում:

Արրենիուսի օրենքին համապատասխան, գործընթացի ջերմաստիճանը քիմիական ռեակցիայի արագության որոշիչ պարամետրն է: Դիֆուզիոն արագության կայունությունը k D փոքր-ինչ փոխվում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ (տե՛ս նկ. 4.1, ա), մինչդեռ ռեակցիայի արագության հաստատուն k p- ն ունի էքսպոնենտային կախվածություն ջերմաստիճանից:

Համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանում (800 ... 1000 ° C) քիմիական ռեակցիան դանդաղ է ընթանում, չնայած թթվածնի ավելցուկին պինդ մակերևույթի մոտ, քանի որ k D >> k P. Այս դեպքում այրումը արգելակվում է քիմիական ռեակցիան, ուստի այս ջերմաստիճանային գոտին կոչվում է կինետիկ այրման շրջան ...

Ընդհակառակը, բարձր այրման ջերմաստիճանում (1500 ° C- ից բարձր) և ածուխի փոշու այրման դեպքում k P >> k D- ի և այրման գործընթացը արժեքը խանգարում է մասնիկների մակերեսին թթվածնի մատակարարման (ցրման) պայմաններին: Դիֆուզիոն այրման շրջանը համապատասխանում է այս պայմաններին: Այրիչի խառնուրդը խառնելու համար լրացուցիչ պայմանների ջահի ջերմաստիճանի ստեղծում այս գոտում նպաստում է վառելիքի արտանետման արագացմանը և խորացմանը:

Նմանատիպ ազդեցություն այրման ուժեղացման առումով հասնում է փոշիացված վառելիքի մասնիկների չափը նվազեցնելու միջոցով: Փոքր չափի մասնիկներն ավելի զարգացած ջերմափոխանակություն ունեն շրջակա միջավայրի հետ և, այդպիսով, ավելի բարձր արժեք k D. temperatureերմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է օքսիդացման գործընթացի անցմանը տարածման այրման շրջանի:

Փոշիացված վառելիքի զուտ ցրված այրման տարածքը բնութագրվում է ջահի միջուկին, որն ունի այրման ամենաբարձր ջերմաստիճանը և այրման գոտին, որտեղ ռեակտորների կոնցենտրացիաներն արդեն փոքր են, և դրանց փոխազդեցությունը որոշվում է ցրման օրենքներով: Fuelանկացած վառելիքի բռնկում սկսվում է համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանից, բավարար թթվածնի պայմաններում, այսինքն. կինետիկ շրջանում: Այրման այս տարածքում որոշիչ դեր է խաղում քիմիական ռեակցիայի արագությունը, որը կախված է այնպիսի գործոններից, ինչպիսիք են վառելիքի ռեակտիվությունը և ջերմաստիճանի մակարդակը: Աերոդինամիկական գործոնների ազդեցությունն այս այրման տարածքում աննշան է:

Կոշտ վառելիքի այրումը տեղի է ունենում երկու փուլով. Ջերմային պատրաստում; այրումը ինքնին:

Առաջին փուլում վառելիքը ջեռուցվում և չորանում է: 100 ° C ջերմաստիճանում վառելիքի բաղադրիչների պիրոգենետիկ քայքայումը սկսվում է գազային ցնդող նյութերի արտանետմամբ: (I գոտի): Այս գործընթացի տևողությունը կախված է վառելիքի խոնավության պարունակությունից, մասնիկների չափից և վառելիքի մասնիկների և այրման միջավայրի ջերմափոխանակման պայմաններից:

Վառելիքի այրումը սկսվում է ցնդող նյութերի բռնկմամբ (II գոտի): t այս գոտում 400-600 C է. այրման ժամանակ առաջանում է ջերմություն, որն ապահովում է արագացված տաքացում և կոկոսի մնացորդի բռնկում: (Վառելիքի այրման համար կան երկու անհրաժեշտ պայմաններ `ջերմաստիճանը և բավարար քանակությամբ օքսիդիչ. Furnանկացած վառարանում կա 2 մուտք. Մեկը վառելիքի համար, իսկ երկրորդը` օքսիդիչի համար)

Այս գործընթացը տեղի է ունենում վայրկյանի տասներորդում: Volaնդողներն այրվում են 0,2-ից 0,5 վայրկյան: Q- ն ընդգծվում է, երբ սկսվում է t 800-1000 - III գոտի: Կոկսի այրումը սկսվում է 1000 C ջերմաստիճանում և տեղի է ունենում III տարածաշրջանում: Այս գործընթացը երկար է: 1 – Տգազի միջավայրը մասնիկի շուրջ: 2 -Տմասնիկը ինքնին . Ես- ջերմային պատրաստման գոտի,II- ցնդող նյութերի այրման գոտին,III- կոքսային մասնիկների այրում:

III - տարասեռ գործընթաց: Արագությունը կախված է թթվածնի մատակարարման արագությունից: Կոքսի մասնիկի այրման ժամանակը կազմում է ընդհանուր այրման ժամանակի ½-ից 2/3-ը (1-ից 2,5 վ) - կախված է վառելիքի տեսակից և չափից: Երիտասարդ վառելիքներում ածխացման գործընթացը չի ավարտվում ցնդող նյութերի մեծ արտանետմամբ: Կոկսի մնացորդ< ½ начальной массы частицы. Горение идет быстро, возможность недожога низкая. У стар. топ. большой коксовый остаток, ближе к начальн размерам частиц. Время горения 1 мм ~ 1-2,5 с. Кокс остаток С = 60-97% массы топлива органического. 1 - շատ կոկային մասնիկներ, 2 - նեղ շերտավոր շերտ ՝ δ հաստությամբ, 3 - տուրբուլենտ հոսքի գոտի.

Թթվածինը շրջակա միջավայրից ածխածնի մասնիկին է մատակարարվում բարձր ինտենսիվության տուրբուլենտ դիֆուզիայի պատճառով, բայց մասնիկի մակերևույթի մոտ կա բարակ գազի շերտ (2), որտեղ օքսիդիչների մատակարարումը ենթակա է մոլեկուլային դիֆուզիոն (lam sl) - դա խանգարում է թթվածնի մատակարարումը մասնիկների մակերեսին: Այս շերտում տեղի է ունենում քիմիական ռեակցիաների ընթացքում ածխածնի մակերեսից արտանետվող այրվող գազային բաղադրիչների այրում:

Տուրբուլենտ տարածման միջոցով մասնիկի միավորի մակերեսին մեկ միավորի համար մատակարարվող թթվածնի քանակը որոշվում է հետևյալով.

GОК = А (SPOT - CCL) (1) , Ա - զանգվածային բուռն փոխանցման հավաքածու: Նույն քանակությամբ թթվածինը տարածվում է թաղման շերտի միջով `մոլեկուլային դիֆուզիոն պատճառով.

ԳՈԿ = Դδ (CCL - SPOV) (2) D - to-mol դիֆ և c / z թաղման շերտ δ. CCL = Գլավ* δ Դ+ ԿԵՏ, ԳՈԿ = А (ԿԵՏ - Գլավ* δ Դ- SPOV), GОК = ԲԱՅ * * (ԿՈOTՈՎ - SPOV ) 1+ ԱդԴ = (ԿՈOTՈՎ - SPOV ) 1 ԲԱՅ + δ Դ = αД * (SPOT - SPOT), 1 ԲԱՅ + δ Դ= αД - ընդհանուր տարածման արագության հաստատուն:

Մատակարարվող օկ-լայի քանակը կախված է αD- ից և հոսքի և մակերեսի կոնցենտրացիայի տարբերությունից: Արագորեն արձագանքող վառելիքի մակերեսին թթվածնի մատակարարումը որոշվում է հոսքի և արձագանքող մակերեսի տարածման արագության և թթվածնի կոնցենտրացիայի միջոցով:

Կայուն այրման ռեժիմում դիֆուզիոնով ռեակցիայի մակերեսին մատակարարվող թթվածնի քանակը հավասար է թթվածնի քանակին, որն արձագանքել է այս մակերեսին:

ωР = αД (SPOT - SPOV): Միևնույն ժամանակ, այրման արագությունը. ΩГ = կ * ԿԵՏ, եթե դրանք հավասար են, ապա այն կարող է որոշել. ΩГ = 1 1 Կ + 1 α Դ* -ԻցՔրտինք= kГ * SPOT. ԿԴ = 1 1 Կ + 1 α Դ = Կ * α Դ α Դ + Կ (*) Նվազեցված այրումը կայուն է: 1 կ G = 1 Կ + 1 α Դ- այրման գործընթացի ընդհանրացված դիմադրություն: 1 / կ - կինետիկ դիմադրություն, որը որոշվում է քիմիական p- ի և այրման հոսքի ինտենսիվությամբ. 1 / αД - ֆիզիկական (դիֆուզիոն) դիմադրություն - կախված է օքսիդիչի մատակարարման ինտենսիվությունից:

Կախված դիմադրությունից ՝ առանձնանում են տարասեռ այրման կինետիկ և դիֆուզիոն շրջանները:

I - կինետիկ տարածք (ωГ = k * SPOT), II - միջանկյալ տարածք, III - դիֆուզիոն տարածք (ωГ = αD * SPOT)

Արրենիուսի օրենքի համաձայն, քիմիական ռեակցիայի արագությունը կախված է ջերմաստիճանից: αD (const sk-ty diff-i) թույլ է արձագանքում ջերմաստիճանին: 800-1000 C- ից պակաս ջերմաստիճանում քիմիական ռեակցիան դանդաղ է ընթանում, չնայած պինդ մակերեսի մոտ O2- ի ավելցուկին: Այս դեպքում 1 / կ-ն մեծ է - այրումը խանգարում է p-u- ի կինետիկային (t փոքր է), և շրջանը կոչվում է Այրման կինետիկ տարածքը... (1 / կ >> 1 / αD): կ<<αД, kГ ~k (*) - Քանի որ p-I- ն դանդաղ է, դիֆուզիոնով մատակարարվող թթվածինը չի սպառվում, և դրա կոնցենտրացիան ռեակցիայի մակերևույթում մոտավորապես հավասար է հոսքի կոնցենտրացիային ωГ = k * SPOT- ը կինետիկ շրջանում այրման արագությունն է:

Կինետիկ շրջանում այրման արագությունը չի փոխվի ուժեղ թթվածնի մատակարարմամբ ՝ բարելավելով աերոդինամիկական գործընթացները (տարածաշրջանԵս), բայց կախված է կինետիկ գործոնից, այն է `ջերմաստիճանից... Օկ-լա >> սպառման մատակարարում. Մակերեսի վրա կոնցենտրացիան մնում է գրեթե անփոփոխ: T- ի ավելացման հետ մեկտեղ արձագանքման արագությունը մեծանում է, և O2- ի և C- ի կոնցենտրացիան նվազում է: Հետագա t- ը հանգեցնում է այրման արագության բարձրացմանը և դրա արժեքը սահմանափակվում է մակերեսին O2- ի մատակարարման բացակայությամբ, անբավարար դիֆուզիոն: Թթվածնի կոնցենտրացիան surface 0 մակերեսին:

Այրման շրջանը, որում գործընթացի արագությունը կախված է դիֆուզիոն գործոններից, կոչվում է Դիֆուզիոն տարածքIII... Այստեղ k >> αД ( * -Ից ): kГ ~ αД: Այրման դիֆուզիոն արագությունը սահմանափակվում է O2- ի մակերեսին առաքմամբ և հոսքի մեջ դրա կոնցենտրացիայով:

Դիֆուզիոն և կինետիկ շրջաններն առանձնացված են II միջանկյալ գոտիով, որտեղ թթվածնի մատակարարման արագությունը և քիմիական ռեակցիայի արագությունը մոտավորապես հավասար են միմյանց: Որքան փոքր է պինդ վառելիքի չափը, այնքան մեծ է ջերմության և զանգվածի փոխանցման տարածքը:

II և III տարածքներում այրումը կարող է ուժեղացվել օկ-լա մատակարարելով: Օկ-լայի մեծ արագությամբ մեծանում է լամինարային շերտի um-Xia- ի դիմադրությունն ու հաստությունը և օկ-լայի մատակարարումը: Որքան բարձր է արագությունը, այնքան ավելի ինտենսիվորեն վառելիքը խառնվում է O2- ի հետ, և ավելի շատ t է տեղի ունենում անցումը կինետիկից արդյունաբերական, ապա դեպի տարբեր տարածաշրջան: Մասնիկների չափի իջեցմամբ կինետիկ այրման շրջանը մեծանում է, քանի որ փոքր մասնիկներն ավելի զարգացած են ջերմության և զանգվածի փոխանցմամբ շրջակա միջավայրի հետ:

D1> d2> d3, v1> v2> v3

D - փոշիացված վառելիքի մասնիկների չափը, v - վառելիքը օդի հետ խառնելու արագությունը - ok-la- ի սնուցման արագությունը

Fuelանկացած վառելիքի բռնկումը սկսվում է համեմատաբար ցածր t- ից `ok-la- ի քանակով (I): Ureուտ դիֆ III այրումը սահմանափակվում է ջահի միջուկով: Երմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է տեղաշարժի դեպի տարածման այրման շրջանը: Դիֆուզիոն այրման գոտին գտնվում է ջահի միջուկից դեպի այրման գոտի, որտեղ ռեակտանտների կոնցենտրացիան ցածր է, և դրանց փոխազդեցությունը որոշվում է դիֆուզիայի օրենքներով:

Այսպիսով, եթե այրումը տեղի է ունենում դիֆուզիոն կամ միջանկյալ շրջանում, ապա փոշիացված վառելիքի մասնիկների չափի իջեցմամբ, գործընթացն անցնում է դեպի կինետիկ այրման: Pureուտ դիֆուզիվ այրման տարածքը սահմանափակ է: Դա նկատվում է ջահի միջուկում `այրման առավելագույն ջերմաստիճանով: Միջուկից դուրս այրումը տեղի է ունենում կինետիկ կամ միջանկյալ շրջանում, որը բնութագրվում է այրման արագության ուժեղ կախվածությամբ ջերմաստիճանից:

Կինետիկ և միջանկյալ այրման շրջանները նույնպես տեղի են ունենում փոշու-օդի հոսքի բռնկման գոտում, և բոլոր տեսակի վառելիքների այրումը նախնական խառնուրդի ձևավորմամբ տեղի է ունենում դիֆուզիոն կամ միջանկյալ շրջանում: