Emne 15. Solid og flytende drivstoff og brenner dem

15.1. Forbrenningen av fast og flytende drivstoff

For å beregne forbrenningsprosessene av faste og flytende brensel, utgjør materialbalansen i forbrenningsprosessen.

Materialbalansen i forbrenningsprosessen uttrykker de kvantitative relasjonene mellom utgangsmaterialene (drivstoff, luft) og de endelige produktene (røggasser, aske, slagg), og den termiske balansen er likestilling mellom ankomst og forbruk av varme. For faste og flytende brensel er materiale og termiske balanser 1 kg drivstoff, for en gassformig fase - med 1 m 3 tørrgass under normale forhold (0,1013 MPa, ca. ° C). Luft- og gassformige produkter er også uttrykt i meter av kubikk, gitt til normale forhold.

Ved brenning av faststoff og flytende brensel kan brennbare stoffer oksidere med dannelsen av oksider av varierende grader av oksidasjon. Stoichiometriske ligninger av karbonmonoksidreaksjoner, hydrogen og svovel kan skrives som følger:

Ved beregning av volumene av luft- og forbrenningsprodukter antas det betinget at alle brennbare stoffer er fullstendig oksydert for å danne bare oksider med den høyeste grad av oksidasjon (reaksjon A, B, G).

Fra ligning (a) følger det for fullstendig oksidasjon 1 kmol karbon (12 kg) 1 kmol, dvs. 22,4 m 3, oksygen og 1 kmol (22,4 m 3) karbonoksyd dannes. Følgelig vil for 1 kg karbon, 22,4 / 12 \u003d 1,866 m 3 oksygen være nødvendig, og 1,866 m 3 CO2 er dannet. I 1 kg drivstoff, inneholdt med P / 100 kg karbon. For forbrenningen er det nødvendig å 1,866 · med P / 100 m 3 oksygen og 1,866 С P / 100 m3 CO2 dannes under forbrenning.

På samme måte, fra ligninger (b) og (d) om oksidasjon av brennbart svovel (μ s \u003d 32), inneholdt i 1 kg brennstoff, vil den ta (22,4 / 32) SPL / 100 m 3 oksygen og det samme volumet av Så 2 er dannet.. Og på oksydasjonen av hydrogen () inneholdt i 1 kg drivstoff, vil den ta 0,5 · (22,4 / 2,02) H p / 100 m3 oksygen og dannet (22,4 / 2,02) N P / 100 m 3 vanndamp.

Oppsummering av de oppnådde uttrykkene og vurderer oksygen i drivstoffet (
), Etter enkle transformasjoner oppnår vi en formel for å bestemme mengden oksygen, teoretisk nødvendig for fullstendig forbrenning på 1 kg fast eller flytende brensel, m 3 / kg:

I prosessen med fullstendig forbrenning med den teoretisk nødvendige mengden luft, dannes gassformige produkter, som består av CO22, slik at 2, N2 og H20 - karbon og svoveloksyder er tørre tydelige tydelige gasser. De er akseptert for å kombinere og betegne av RO 2 \u003d CO 2 + SO 2.

Ved brenning av faste og flytende brensel beregnes teoretiske volumer forbrenningsprodukter, M 3 / kg av ligninger (15.1), med tanke på innholdet i de tilsvarende komponentene i drivstoff og luft.

Teatomiske gasser i samsvar med ligninger (15.1, A og B)

Teoretisk volum av vanndamp , m 3 / kg, folder fra volumet oppnådd under hydrogenforbrenning lik (22,4 / 2,02) · (H p / 100), volumet oppnådd under fordampning av fuktigheten av brennstoffet like , og volumet introdusert med luft:
,
- spesifikt volum vanndamp, m 3 / kg; ρ B \u003d 1.293 kg / m 3 - Lufttetthet, D \u003d 0,01 - Fuktinnhold i luft kg / kg. Etter transformasjon, får vi:

Det faktiske volumet av AIR V kan være større enn eller mindre det teoretisk nødvendige, beregnet av forbrenningsekvasjonene. Forholdet mellom det faktiske volumet av luft V til den teoretisk nødvendige V 0 kalles luftstrømningshastigheten α \u003d v / v 0. På α\u003e 1 luftstrømningshastighet kalles vanligvis koeffisient overflødig luft.

For hver type drivstoff, avhenger den optimale verdien av luftoverskuddskoeffisienten i ovnen av de tekniske egenskapene, forbrenningsmetoden, utformingen av ovnen, metoden for å danne en brennbar blanding etc.

Det faktiske volumet av forbrenningsprodukter vil være mer teoretisk på grunn av nitrogen, oksygen og vanndamp, som er inneholdt i overflødig luft. Siden luften ikke inneholder trukketomiske gasser, er deres volum ikke avhengig av luftoverskuddskoeffisienten og forblir konstant lik teoretisk, dvs.
.

Volumet av diatomasser og vanndamp (M 3 / kg eller M 3 / m3) bestemmes av formler:

Ved brenning av faste brennstoffer bestemmes konsentrasjonen av aske i røggasser (g / m 3) med formelen

hvor - Andelen av drivstoffbærende aske (verdien avhenger av hvilken type fast brensel og forbrenningsmetoden og er tatt fra ovnenes tekniske egenskaper).

Bulk nyanser av tørre treteatgasser og vanndamp som er lik deres partielle trykk ved et generelt trykk på 0,1 MPa, beregnes av formler

Alle formler for beregning av volumet som gjelder når drivstoffforbrenningen oppstår. De samme formlene er tilstrekkelige for å beregne nøyaktighet og for ufullstendig forbrenning av drivstoff, dersom de normative verdiene ikke overskrides i ovnernes tekniske egenskaper.

15.2. Stadier av fast brenselforbrenning

Brenningen av fast brensel har en rekke stadier: oppvarmet, drivstoffpære, ratting og koksdannelse, lån av flaggermus og cola. Av alle disse stadiene er scenen for forbrenning av koksresten bestemmelse, dvs. karbonforbrenningstrinnet, den intensiteten som bestemmer intensiteten av drivstoffforbrenningen og forgasningen som helhet. Den bestemmende rollen som forbrenning av karbon er forklart som følger.

Først er det faste karbon som finnes i drivstoffet, den viktigste forbrenningen av bestanddelen av nesten alle naturlige faste brensler. For eksempel er varmen i forbrenningen av koksresteret av antrasitt 95% av varmen av forbrenning av den brennbare massen. Med en økning i utkjørselen av volatilen, er andelen av varmeforbrenningen av koksresteret og i tilfelle av torv 40,5% av varmen av forbrenning av den brennbare massen.

For det andre viser scenen for forbrenning av koksresten til å være den lengste av alle stadier og kan ta opptil 90% av den totale tiden som kreves for forbrenning.

Og for det tredje er prosessen med brennende cola avgjørende for å skape termiske forhold for strømmen av andre stadier. Dermed, grunnlaget Den korrekte konstruksjon av den teknologiske metoden for brennende faste brensel er opprettelsen av optimale forhold for karbonforbrenningsprosessen.

I noen tilfeller kan små forberedende stadier bestemme forbrenningsprosessen. For eksempel, når du brenner høyt vått drivstoff, kan en pærefase være. I dette tilfellet økningen i det foreløpige utarbeidelsen av drivstoff til forbrenning, for eksempel ved bruk av den teknologiske metoden for brenning med brennstoff torv med gasser tatt fra ovnen.

I kraftige dampgeneratorer forbrukes store mengder drivstoff og luft. For eksempel, for en dampgenerator 300 MW drivstofforbruk - antrasitt BTYBA er 32 kg / s, og luften på 246 m 3 / s og i 800 MW Block-dampgeneratoren, 128 kg bjørkull og 555 m 3 luft forbrukes hvert sekund. I noen tilfeller brukes flytende eller gassbrensel i støvmarginale dampgeneratorer.

Prosessen med forbrenning av støv-lignende brensel utføres i volumet av spolekammeret i strømmene av stor masse drivstoff og luft, hvilke forbrenningsprodukter blandes.

Grunnlaget for forbrenningen av støvete brensler er den kjemiske responsen av brennbare komponenter av luft oksygen. Imidlertid fortsetter kjemiske forbrenningsreaksjoner i ovnkammeret i kraftige støvete høye strømmer for en ekstremt kort tid (1-2 C) av drivstoffet og oksydanten i varmekammeret. Disse reaksjonene utføres under betingelser med sterk gjensidig innflytelse med samtidig å fortsette fysiske prosesser. Disse prosessene er:

Fremgangsmåten i den brennbare blandingen av gass og faststoff dispergerte stoffer som tilføres den brennbare blanding av gass og faste dispergerte stoffer i systemet med flippekammer med utviklingen av hvirvelstrømmer, sammenkomponentene i forbindelsestrukturen til frontruten;

Turbulent og molekylær diffusjon og konvektivoverføring av utgangsmaterialene og reaksjonsprodukter i gassstrømmen, samt overføring av gassreagenser til dispergerte partikler;

Varmeveksling i gasstrømmer av forbrenning og kildeblanding og mellom gasstrømmer og drivstoffpartikler inneholdt i dem, samt varmeoverføring av varme frigjort under kjemisk transformasjon i det reagerende medium;

Strålingsvarmeutveksling av partikler med et gassmedium og en støvbasert blanding med skjermoverflater i et flytkammer;

Oppvarming av partiklene, rautering, overføring og brennende dem i gassvolumet, etc.

Dermed er forbrenningen av kullstøv en kompleks fysisk-kjemisk prosess bestående av kjemiske reaksjoner og fysiske prosesser som forekommer i forhold med gjensidig kommunikasjon og gjensidig innflytelse.

15.3.Sloe, Flare og Cyclone Solid Drivstoffforbrenning

Firebrett av kjeler kan være lag - for å brenne stor stangbrensel og kammer - for brennende gassformig, flytende og fast støv-lignende drivstoff.

Noen av alternativene for å organisere ovnsprosessene presenteres i fig.15.1.

Lagovner er med et tett og kokende lag, kammeret er delt inn i flare og syklon.

Fig. 15.1. Ordninger for organisasjonen av ovnsprosessene

Når du brenner i et tett lag, går luft for forbrenning gjennom et lag uten å forstyrre stabiliteten, dvs. Styrken av tyngdekraften av drivstoffpartikler er større enn dynamisk lufttrykk.

Ved brenning i et kokende lag på grunn av økt lufthastighet, er motstanden av partikler i laget forstyrret, de går til "kokende" tilstand, dvs. Overfør til en vektet tilstand. I dette tilfellet er det en intensiv blanding av drivstoff og oksidant, som bidrar til intensivering av forbrenningsprosessen.

I fakkelforbrenningen kombinerer brennstoffet i volumet av ovnkammeret, for hvilke partikler med fast brennstoff skal være opptil 100 μm.

Med en syklonforbrenning av drivstoffpartikler under påvirkning av sentrifugalkrefter, kastet på veggene på kjølerkammeret og, mens i den vriddestrømmen i høy temperatursonen brenner helt ut. Partikkelstørrelsen er tillatt større enn med flarebrenning. Mineralkomponenten av drivstoff i form av en flytende slagg fjernes fra Cyclone Firebox kontinuerlig.

15.4. Lukten av brennende flytende drivstoff

Hvert flytende brensel, så vel som ethvert flytende stoff, ved denne temperaturen har en viss elastisitet av damp over overflaten, som øker med økende temperatur.

Når du ignorerer et flytende brensel som har en fri overflate, lyser parene, som er inneholdt i rommet over overflaten, og danner en brennende fakkel. På grunn av varmen som sendes ut av en fakkel, øker fordampningen dramatisk. Med den faste varmevekslingsmodus mellom fakkelen og væskespeilet, når mengden fordampning, og dermed, og det brennbare brennstoffet når den maksimale verdien og forblir deretter konstant i tide.

Eksperimenter viser at når de brenner flytende brennstoffer med en fri overflate, strømmer brennstoffet i dampfasen; Fakkelen er installert i en viss avstand fra overflaten av væsken, og en mørk strimmel er tydelig synlig, separerer fakkelen fra skjæringen av en smeltedigel med væskebrannfarlig. Strålingsintensiteten til den brennende sonen på fordampningsspeilet avhenger ikke av sin form og verdien, og avhenger bare av drivstoffets fysikokiske egenskaper og er en karakteristisk konstant for hvert flytende drivstoff.

Temperaturen på det flytende brennstoffet, hvor paret over overflaten danner en blanding med luft som er i stand til å antennes når tenningskilden er forårsaket, kalles flussetemperaturen.

Siden flytende brennbare brenninger brennes i dampfasen, bestemmes forbrenningshastigheten ved inndampningsgraden av fluidet fra speilet.

Forbrenningsprosessen av væskebrannfarlig med en fri overflate oppstår som følger. Med den stabile forbrenningsmodus på grunn av varme utstilt av en fakkel, fordampes flytende drivstoff. I oppstrøms drivstoff i dampfasen trenger luft fra det omkringliggende rommet gjennom diffusjon. Den således oppnådde blandingen danner en brennende fakkel i form av en kjegle, som separerer fra fordampningsspeilet med 0,5-1 mm. Bærekraftig brennende strømmer på overflaten, hvor blandingen når en andel som tilsvarer det støkiometriske forholdet mellom drivstoff og luft. Denne antagelsen følger av de samme hensynene som i tilfelle av diffusjonsforbrenning av gass. Den kjemiske reaksjonen fortsetter i et veldig tynt lag av fakkelfronten, hvor tykkelsen ikke overstiger flere mer enn en millimeter. Volumet okkupert av fakkelen, forbrenningssonen er delt inn i to deler: inne i fakkelen er det et par brennbare væske og forbrenningsprodukter, og utenfor forbrenningssonen - en blanding av forbrenningsprodukter med luft.

Brenningen av de stigende vannstigende dampbrenselene kan representeres bestående av to trinn: diffusjonsstrøm av oksygen til forbrenningssonen og den kjemiske reaksjonen selv strømmer på forsiden av flammen. Hastigheten til disse to stadiene er ikke det samme; Kjemisk reaksjon med høye temperaturer skjer veldig raskt, mens diffusjonsforsyningen av oksygen er en langsom prosess som begrenser den generelle forbrenningshastigheten. Følgelig, i dette tilfellet, er brennstoffet i diffusjonsregionen, og forbrenningshastigheten bestemmes av diffusjonshastigheten av oksygen i den brennende sonen.

Siden betingelsene for å levere oksygen til forbrenningssonen når de brenner forskjellige væskebrennbare overflater, er omtrent det samme, bør det forventes at hastigheten på deres brennende, referert til forsiden av flammen, dvs. til sideflaten av fakkelen, Det bør også være det samme. Lengden på fakkelen vil være jo større, jo større grad av fordampning.

Et spesifikt trekk ved brenning av væske brannfarlig fra en fri overflate er en stor kjemisk tull. Hvert drivstoff, som er en karbonisert forbindelse når det brenner fra en fri overflate, har en kjemisk mangel på karakteristisk for det, som er%:

for alkohol ......... 5,3

for parafin ........ 17.7

for bensin ........ 12.7

for benzen ......... 18.5.

Bildet av forekomsten av kjemisk mangel kan representeres som følger.

Dampende hydrokarboner når de beveger seg inne i en kegleformet fakkel til forsiden av flammen, mens i området med høye temperaturer i fravær av oksygen, blir utsatt for termisk dekomponering opp til dannelsen av fri karbon og hydrogen.

Flame Glow bestemmes ved å finne gratis karbonpartikler i den. Sistnevnte, vinker på bekostning av varme som er tildelt når den brenner, avgir mer eller mindre lys lys.

En del av det frie karbonet har ikke tid til å brenne og i form av sot bæres av forbrenningsproduktene, og danner en graving fakkel.

I tillegg er karbon forårsaket av utdanning CO.

Høy temperatur og redusert delvis trykk CO og CO 2 i forbrenningsprodukter er favorisert av dannelsen av CO.

De som er tilstede i forbrenningsprodukter av mengden karbon og CO forårsaker størrelsen på den kjemiske mangelen på levering. Jo større karboninnholdet i flytende brensel og jo mindre er det mettet med hydrogen, desto større er dannelsen av rent karbon, lysere enn fakkelen, mer kjemisk tull.

Således viste studiet av forbrenning av væskebrannfarlig med en fri overflate at:

1) Brenningen av flytende brensler oppstår etter fordampning i dampfasen. Forbrenningshastigheten av flytende brensel fra den frie overflaten bestemmes av hastigheten på fordampningen på grunn av varme som sendes ut av brennområdet, med den faste varmevekslingsmodus mellom fakkelen og fordampningsspeilet;

2) Forbrenningshastigheten av væsken brannfarlig fra fri overflate øker med en økning i temperaturen på deres oppvarming, med overgangen til en brennbar med en større intensitet av strålingen av forbrenningssonen, mindre varme av fordampning og varmekapasitet og gjør ikke avhengig av omfanget og formen på fordampningsspeilet;

3) Stråleintensiteten til brennsonen på fordampningsspeilet som brenner fra den frie overflate av flytende brensel, avhenger av dens fysiske egenskaper og er en karakteristisk konstant for hvert flytende drivstoff;

4) Varmeforandringen av forsiden av diffusjonslampen over overflaten av fordampningen av det flytende brensel er praktisk talt uavhengig av diameteren av smeltedigelen og den typen drivstoff;

5) Brennstoffet av væsken brannfarlig fra fri overflate er iboende i en økt kjemisk tull, hvis størrelsen er karakteristisk for hvert drivstoff.

Med tanke på at forbrenningen av flytende brensler oppstår i dampfasen, kan prosessen med å brenne en dråpe flytende brensel være representert som følger.

En dråpe flytende drivstoff er omgitt av en atmosfære mettet med par av dette drivstoffet. I nærheten av den sfæriske overflaten er brenningssonen installert på en sfærisk overflate. Kjemisk respons av en blanding av flytende drivstoffdamp med en oksidasjonsmiddel oppstår veldig raskt, derfor er brennområdet veldig tynt. Forbrenningshastigheten bestemmes av det langsomste stadiet - hastigheten på drivstofffordampning.

I rommet mellom dråpe- og brennområdet er det par av flytende brensel og forbrenningsprodukter. I rommet utenfor forbrenningssonen - luft- og forbrenningsprodukter.

I den brennende sonen diffunderer drivstoffparene, og utenfor oksygen. Her tar disse komponentene i blandingen inn i en kjemisk reaksjon, som er ledsaget av varmefrigjøring. Fra forbrenningssonen overføres varmen til utsiden og til dråpen, og forbrenningsproduktene diffunderes i det omkringliggende rommet og inn i mellomrommet mellom brennområdet og dråpen. Imidlertid er varmeoverføringsmekanismen ennå ikke klart.

En rekke forskere mener at fordampning av brennstoffet oppstår på grunn av molekylæroverføring av varme gjennom den kongestive grensefilmen på overflaten av dråpen.

Som dråper brenner ut på grunn av reduksjonen i overflaten, reduseres den samlede fordampningen, brenningssonen er innsnevret og forsvinner med en full utbrenning av dråpen.

Dette strømmer prosessen med å brenne en dråpe av fullstendig fordampende flytende brensel, som ligger i fred i miljøet eller beveger seg sammen med det i samme hastighet.

Mengden oksygen som diffusere til balloverflaten vil være lik i forhold til kvadratet av diameteren, slik at etableringen av forbrenningssonen i en viss avstand fra dråpen forårsaker en større hastighet av forbrenningen sammenlignet med samme partikkel med fast brensel , med forbrenningen av hvilken kjemisk reaksjon som praktisk talt fortsetter på selve overflaten.

Siden frekvensen av brenning av flytende drivstoffdråper bestemmes av fordampningshastigheten, kan tiden for dens utbrenthet beregnes ut fra varmebalansen ligningen av fordampningen på grunn av varme oppnådd fra brennommet.

Siden brenningen av flytende brensler oppstår etter fordampningen i dampfasen, er dens intensivering forbundet med intensivering av fordampning og blandingsdannelse. Dette oppnås ved å øke overflaten av fordampning ved å sprøyte flytende brensel til de minste dråpene og en god blanding av de dannede damper med luft med en jevn fordeling av fint drivstoff i den. Disse to oppgavene utføres ved å påføre brennere med dyser som sprayer flytende brensel i luftstrømmer leveres til kammerovnen gjennom de luftholdige brennerenhetene.

Luften som kreves for brenning, leveres til dysenes munn, fanger fint sprøytet flytende brensel og danner en ikke-erotisk oversvømmet stråle i ovnkammeret. Jet, spredning, oppvarmes på grunn av lidenskapen for forbrenningsprodukter med høy temperatur. De minste dråpene av flytende brensel, oppvarming fra konvektiv varmeveksling i strålen, fordampe. Oppvarming av det sprøytebrenningen oppstår også på grunn av oppvarming av varme av dem som sendes av røykgassene og den varme smugling.

I den første delen og spesielt i grenselaget, forårsaker den intense fakkeloppvarming rask fordampning av dråpene. Drivstoffpar, blanding med luft, skape en gassbrenselblanding, som, flamming, danner en fakkel.

Således kan forbrenningsprosessen av flytende brennstoff deles inn i de følgende faser: sprøyting av flytende brennstoff, fordampning og dannelse av en gass-luftblanding, tenning av brennbar blanding og brenner sistnevnte.

Temperaturen og konsentrasjonen av gassflytningen varierer i tverrsnitt av strålen. Når strålen nærmer seg den ytre grensen, øker temperaturen, og konsentrasjonen av brennbare blandingskomponenter faller. Frekvensen av flammeutbredelse i en dampluftsblanding avhenger av sammensetningen, konsentrasjonen og temperaturen og når maksimalverdien i de ytre lagene av strålen, hvor temperaturen er nær temperaturen til den omgivende gass til tross for det faktum at Forbrenningsblandingen er veldig fortynnet her ved forbrenningsprodukter. Derfor begynner tenningen i brennstoffet i roten fra periferien og propagerer deretter dypt inn i strålen til hele seksjonen, når dens akse i en betydelig avstand fra dysen som er lik bevegelsen av de sentrale jetsene under spredningen av flamme fra periferien til aksen. Tenningssonen tar formen på en langstrakt kjegle, hvorved basen er plassert i en liten avstand fra utgangsseksjonen av brennerombrettet.

Tennsonens posisjon avhenger av hastigheten på blandingen; Sonen opptar en slik posisjon hvor likevekten mellom flammeutbredelseshastigheten og bevegelseshastigheten er etablert i alle sine punkter. De sentrale jetsene som har størst hastighet, er knullet som i et bevegelig rom, som bestemmer lengden på tenningssonen på stedet der hastigheten faller til den absolutte verdien av flammeutbredelseshastigheten.

Forbrenningen av hoveddelen av damphydrokarbonene oppstår i tenningssonen som opptar det ytre laget av fakkelen av en liten tykkelse. Forbrenningen av hydrokarboner med høy molekylvekt, sot, fri karbon og de uheldige dråpene av flytende brensel fortsetter for tenningssonen og krever et bestemt rom, forårsaket av den totale lengden av fakkelen.

Tennsonen deler plassen okkupert av en fakkel i to områder: indre og utendørs. I det indre området fortsetter prosessen med fordampning og dannelse av en brennbar blanding.

I det indre regionen blir damp-siktede hydrokarboner oppvarmet, som er ledsaget av oksidasjon og splitting dem. Oksidasjonsprosessen starter ved relativt lave temperaturer - ca. 200-300 ° C. Ved temperaturer på 350-400 ° C og prosessen med termisk splitting skjer over.

Prosessen med hydrokarbonoksydasjon favoriserer den påfølgende forbrenningsprosessen, siden den skiller en viss mengde varme og temperaturen øker, og tilstedeværelsen av oksygen i sammensetningen av hydrokarboner bidrar til ytterligere oksidasjon. Tvert imot er prosessen med termisk splitting uønsket, siden hydrokarbonene på høy molekylvekt er det vanskelig å brenne.

Fra oljebrensel i energisektoren bare drivstoffolje. Mazut er residuet fra destillasjonen av olje ved en temperatur på ca. 300 ° C, men på grunn av at destillasjonsprosessen ikke er helt, fremhever brennstoffoljen ved temperaturer under 300 ° C også en rekke lettere damper. Derfor, ved inngangen til en sprøytet stråle av drivstoffolje i ovnen og gradvis oppvarming, blir en del av det til et par, og en del kan fortsatt være i en flytende tilstand selv ved en temperatur på ca. 400 ° C.

Derfor, når det kombineres drivstoffolje, er det nødvendig å bidra til strømmen av oksidative reaksjoner og på alle måter for å hindre termisk dekomponering ved høye temperaturer. For dette bør all luft som kreves for brenning, tilføres til roten til fakkelen. I dette tilfellet vil tilstedeværelsen av en stor mengde oksygen i det indre feltet på den ene side gunstig bidra til oksidative prosesser, og på den annen side for å redusere temperaturen, noe som medfører at hydrokarbonmolekylene er mer symmetrisk uten dannelsen av en betydelig mengde vanskelig inkorporert hydrokarboner med høy molekylvekt.

Blandingen oppnådd under forbrenningen av drivstoffoljen inneholder damp- og gassformige hydrokarboner, flytende tyngre epauletter, samt faste forbindelser som resulterer fra splitting av hydrokarboner (dvs. alle tre faser er gassformige, flytende og faste). Paro- og gassformige hydrokarboner, blanding med luft, danner en drivstoffblanding, hvorav brenningen kan fortsette på alle mulige måter å brennende gasser på. På samme måte brenner med CO, dannet når de brenner flytende dråper og koks.

I fakkelen utføres tenningen av dråpene på grunn av konvektiv oppvarming; En forbrenningssone er installert rundt hver dråpe. Brennstoffet av dråpene er ledsaget av en kjemisk nese i form av sot og co. Dråper med hydrokarboner med høy molekylvekt med brenning gir en solid restkoks.

De faste forbindelser dannet i fakkelen - sot og koks brenner på samme måte som den heterogene brenning av partikler av fast brensel oppstår. Tilstedeværelsen av valset partikler av sot bestemmer gløden av fakkelen.

Fri hydrokarbon og sot i høytemperaturmedium i nærvær av tilstrekkelig luft kan brenne. I tilfelle av en lokal mangel på luft eller ikke nok høy temperatur, brenner de ikke helt med en viss kjemisk ufullstendig forbrenning, maling forbrenningsprodukter til svart gravering fakkel.

Den brennende sonen av gassformige produkter av ufullstendige forbrenning og faste partikler, etter brenningssonen, øker totallengden på fakkelen.

Kjemisk unname, karakteristisk for forbrenning av flytende brensel fra en fri overflate Når de brenner dem i en fakkel, kan de tilsvarende modifikasjonene og bør reduseres til nesten null.

For å intensivere forbrenningen av drivstoffolje, er det derfor nødvendig for god sprøyting. Foreløpig oppvarming av luft og drivstoffolje bidrar til forgasing av drivstoff, så det vil bli begunstiget av tenning og brenning. All luft som kreves for brenning, skal leveres til roten til fakkelen. I dette tilfellet er den rasjonelle utformingen av den luftholdige brennerenheten, den riktige installasjonen av dysen og den tilsvarenden, det er nødvendig å sikre god blanding av det sprøytebrensel med luft, så vel som omrøring i en brennende fakkel og spesielt i den endelige delen av den. Temperaturen i fakkelen skal opprettholdes til et tilstrekkelig høyt nivå og for å sikre at den intensive ferdigstillelsen av forbrenningsprosessen på enden av fakkelen skal ikke være mindre enn 1000-1050 ° C.

Fakkelen må være forsynt med tilstrekkelig plass til utvikling av forbrenningsprosessen, siden i tilfelle kontakt av forbrenningsprosessen (til forbrenningsprosessen er fullført) med kalde overflater av dampgeneratoren, kan temperaturen være så redusert at Gasser i gassene er ikke brent partikler av sot og fri karbon, samt hydrokarboner med høy molekylvekt brenner ikke.

Forbrenningsprosessen av oljetelefonen i den vridne strålen fortsetter det samme tilfellet på en tidsbegrenset sak. Med en vridd bevegelse på jordens akse, opprettes et vakuumområde, noe som fører til at tilstrømningen av varme forbrenningsprodukter til roten av fakkelen. Det gir en jevn tenning.

Bruken av en sentrifugal effekt i mekaniske og roterende dyser fører til en solid strømbrudd. Væsken i utløpet av dysen tar formen på en hul sylinder fylt med par og gasser. Emulsjonen strømmer ut av dysen, danner en væskefilm i form av en nedtrekks-hyperboloid. I bevegelsesretningen øker tverrsnittet av en hyperboloid, og filmen av væsken blir tynnet, begynner å pulsere og til slutt desintegrerer på hurtiglivede dråper, som i strømmen blir utsatt for ytterligere sliping.

I dampdyser er den primære knusingen gjort på grunn av at dampens kinetiske energi som utløper fra dyse dysen. Dråper med primærkroppen får hastigheten på dampstråle, vanligvis den tilsvarende kritiske hastigheten.

15.5. Drivstoff og miljøvern

15.5.1. Svart metallurgi som en kilde til miljøforurensning

Metallurgisk anlegg som produserer 1 million tonn per år, per dag Ejaches 350 tonn støv, 400 tonn karbonmonoksyd og 200 tonn. Svoveldioksid. Fra den totale mengden utslipp til andelen av metallurgiske anlegg står det for 20% av støvutslippene, 43% karbonoksyd, 16% svovelanhydrid og 23% nitrogenoksider. Mest av alle utslipp i Aglofabrika og ChP. Fra den totale mengden av utslippene av metallurgisk anlegg gir Aglofabrikaen 34% støv, 82% sulfholdig anhydrid, 23% nitrogenoksyder. TEC kaster opp 36% støv. Således avgir de aglofabric og Chps sammen ca 70% av de offentlige støvutslippene i atmosfæren.

Rensingen av gasser fra suspenderte faste partikler (støv) og fangst av skadelige gassformige stoffer ved kjemiske metoder for gassrengjøring. For tiden er rensingen av gasser kastet i atmosfæren fra skadelige gassformige stoffer nesten ikke påført (og ikke bare her) med unntak av koks-kjemisk produksjon, hvor en slik rengjøring er utbredt på grunn av behovet for å fange en rekke verdifulle stoffer .

I plantene av svart metallurgi, utfører hovedsakelig mekanisk rengjøring av gasser fra støv. I henhold til driftsprinsippet er de anvendte rensingsmetodene delt inn i tørt og vått. Våt støvsamlere tillater samtidig med oppstart av støv for å delvis rense gasser fra svoveldioksid (SO 3). Disse støvsamlere øker imidlertid vannforbruket og krever bruk av enheter for rengjøring av det.

15.5.2.Appartikler for tørr mekanisk rengjøring av gasser

De er delt inn i støvsamlere og filtre. I sin tur er støvsamlere delt inn i gravitasjon og inertial. Gravitasjonsstøvsamlere har støvkamre av ulike design. I disse støvsamlere oppstår avsetningen av støv hovedsakelig under tyngdekraftenes handling. Inerte krefter her har en liten effekt på prosessen med å ekstrahere støv fra gassstrømmen.

Figur 15.2 viser diagrammet til den radiale støvsamleren. En utstoppet gass er innført gjennom den sentrale gasskanalen, som i bunkeren reduserer hastigheten på bevegelsen og endrer bevegelsesretningen med 180 0. Støvet i gassen under påvirkning av tyngdekraften og tröghet er avgjort i bunkeren, og gassen fjernes i renset.

Gravitasjonsstøvsamlere er effektive når du fjerner støvpartikler med størrelser på store 100 mikron, dvs. Ganske store partikler.

I inertial (sentrifugal) støvsamlere (Fig. 15.3) oppstår inertiekraften på støvpartiklene, som oppstår når gassfluksen roteres eller roterer. Siden denne kraften vesentlig overstiger gravitasjon, er partikkelen mindre fra gassstrømmen enn med gravitasjonsrensing.

Et eksempel på en slik støvsamler er en syklon som fjerner en partikkel av støv fra gassstrømmen med en størrelse på store 20 mikrometer. En støvete gassstrøm innføres i den øvre delen av syklonhuset gjennom røret som er plassert tangentielt i forhold til huset. Strømmen kjøper en rotasjonsbevegelse, alvorlige støvpartikler av treghet, blir kassert til syklonveggene, og under tyngdekraften senkes i bunkeren, og den rensede gass fjernes fra syklonen.

Filtre (Fig.15.4) er enheter som gir fin gassrensing. Typen av filterelement er delt inn i filtre med et fibrøst filtreringselement med stoff, korn, metall-keramikk, keramikk. Et typisk eksempel er filtre med et vevd filtreringselement: fra naturlig og syntetisk vev eller metall, motstå temperaturer opp til 600 0 C.

Regenerering av vevsfilteret utføres i omvendt rensingskomprimert luft.

Den støvete gassen passerer gjennom ermet stoffet, slik at støvpartikler på den, og rengjøres fjernet fra filteret. Støvet bosetter seg i bunkeren når den akkumuleres på stoffet. Når stoffets motstand øker betydelig, reverseres vevshylsen fra støv med luft.

15.5.3.Elektrophilters.

Elektrofilter (fig.15.5) - Apparater for fin gassrensing. Prinsippet om driften av disse filtrene er basert på kraftinteraksjonen av ladede partikler mellom seg selv og med metallelektroder. Du vet at de samme ladede partiklene blir avstøpt, og den variemlessly ladet - tiltrekker seg. I det elektriske filteret blir støvpartikler som faller inn i det elektriske feltet, ladet og deretter under virkningen av interaksjonsstyrken med utfellende elektroder tiltrukket av dem, innskudd på dem og mister sin ladning. Som et eksempel, bør du vurdere arbeidet med den rørformede elektrostatiske strømmen. Filteret består av et hus og en sentral elektrode, idet utformingen ikke er beskrevet i diagrammet. Filterhuset er jordet. Den sentrale elektroden består av plater, hvorav noen er forbundet med huset, og den andre delen er isolert fra den.

Isolert og koblet til huselektroder veksler. Mellom dem er forskjellen i potensialer ca 25-100 kvadratmeter. Størrelsen på den potensielle forskjellen bestemmes av elektrodens geometri og jo større er større avstanden mellom dem. Dette skyldes det faktum at den elektrostatiske stasjonen fungerer hvis det er en kroneutladning mellom elektrodene.

Gass som passerer mellom elektroder, ionisert. Støvpartikler samhandler med Yonami, erverver en negativ ladning og tiltrukket av de nedbørelektrodene. Støvpartiklene utfelles på elektrodene, støvpartiklene mister sin ladning og krympes delvis i bunkeren.

Periodisk filterrengjøring med risting eller spyling. På tidspunktet for rengjøring er filteret slått av.

Når du arbeider på en domenegass, vaskes filteret hver 8. time i 15 minutter. Maksimal temperatur på den rensede gass bør ikke overstige 300 0 ° C. Driftstemperaturen på den rensede gass 250 0 ° C. Elektrodens høyde opp til 12 m.

Elektrostiliteren renser gassen fra støvpartikler med dimensjoner av mindre 1 μm.

15.5.4.mokray rengjøring gass

I våte rengjøringsanordninger vasket støvet med vann, noe som gjør det mulig å skille en betydelig del av støv.

Den største bruken i svart metallurgi fant skrubber av ulike design og turbulente gassplasser.

Scrubbers (fig.15.6) er aggregater der støvgassen stiger for å møte vanning av vann. For å beskytte mot korrosjon er de indre overflatene på skrubberen knullet av keramiske fliser. Maksimal gass temperatur i skrubber 300 0 C. Skrubbermål: Diameter - 6-8 m, høyde - 20-30 m. Vannforbruk - 1,5-2 kg / m 3 Gass. I scrubbers utføres halvtone rensing fra støv.

Fig. 15.6. Skjema skrubbber

Spesiell gassgips (Fig. 15.7) er en effektiv enhet av finrengjøring, som brukes både uavhengig og for fremstilling av gass foran elektrostiliteren. Består av en rør-sprayer og syklon av dryppet. Forårsaker støvpartikler med dimensjoner opp til 0,1 mikrometer. Gasskapasiteten er 40.000 m 3 / h eller mer. Det spesifikke forbruket av vanningsvann 0,15-0,5 kg / m 3. Gasshastighet i nakken på rør-sprøyten 40-150 m / s.

Handelsprinsippet til høyhastighets gasparmer er basert på forseglingen av små partikler av støvvektet fuktvann i syklonen. Fukting støvpartikler utføres i et sprøytør.

Som konklusjon bør det bemerkes at støv med partikler er større enn 10-20 μm i de fleste gassrengjøringsanordninger. Bare fine rengjøringsanordninger er egnet for rensing fra støv med partikler: porøse filtre, elektrostatiske filtre, høyhastighets gassplanter.

Egenskaper ved å brenne fast brensel

Brennbare gasser og harpikspar (såkalt flyktig), frigjort under den termiske dekomponering av naturlig faststoff i prosessen med dens oppvarming, blanding med oksidasjonsmiddel (luft), ved høy temperatur, brenner de tilstrekkelig intensivt som vanlig gassformet brensel. Av denne grunn, brenner brennstoff med en stor effekt av flyktig (brensel, torv, skifer), forårsaker ikke vanskeligheter, med mindre, selvfølgelig er innholdet i ballasten i dem (fuktighet pluss Ashost) ikke så bra å bli et hinder for få temperaturen i temperaturen.

Forbrenningstiden for brensel med medium (brun og steinkluligheter) og små (tynne kuler og antrasitt) Avkjørselen flyktige er praktisk bestemt av reaksjonshastigheten på overflaten av koksresten som genereres etter flyktig separasjon. Forbrenningen av denne resten gir både hovedmengden varme.

Reaksjonslekkasje på overflaten av delen av to faser(I dette tilfellet, på overflaten av koksstykket) kaltheterogen. Den består av minst to påfølgende prosesser: diffusjon av oksygen til overflaten og dens kjemiske reaksjon med drivstoff (nesten rent karbon igjen etter avkjørselen flyktig) på overflaten. Ved å øke i henhold til Arrenius-loven blir hastigheten på den kjemiske reaksjonen ved høy temperatur så stor at alt oksygen som tilføres overflaten, reagerer umiddelbart. Som et resultat er forbrenningshastigheten avhengig av intensiteten av levering av oksygen til overflaten av den brennende partikkel ved masseoverføring og diffusjon. Det er praktisk talt opphørt å påvirke både temperaturen på prosessen og de reaksjonære egenskapene til koksresten. Denne modusen for heterogen reaksjon kalles diffusjon. Intensiver forbrenning i denne modusen kan bare intensivere tilførselen av reagenset til overflaten av drivstoffpartikkelen. I forskjellige ovner oppnås dette ved ulike metoder.

Lagovn.Det faste drivstoffet som er lastet av laget av bestemt tykkelse til fordelingsgitteret, settes og renses (ofte i bunnen av bunnen) luft (figur 28, a). Filtrering mellom brenselstykker, det mister oksygen og beriket med oksider (CO 2, CO) karbon på grunn av kullforbrenning, vanndamp og karbondioksydkull.

Fig. 28. Ordninger av organisasjonen av ovnsprosessene:

men - i et tett lag; b - i støvformet tilstand; _in - i syklon brannboks;

g - i et kokende lag; I- luft; T, i - drivstoff, luft; Zh. Flytende slagg

Sone, der oksygen nesten helt forsvinner, kalles oksygen; Høyden er to eller tre diametre av drivstoffstykker. I resultatene av det er gassene ikke bare inneholdt med 2, H20 og N2, men også brennbare gasser av CO og H2, dannet både på grunn av utvinningen av CO 2 og H2 på kull og fra flyktig fra kull. Hvis laghøyden er større enn oksygenzonen, følger oksygen den reduserende sonen der bare reaksjonene på C2 + C \u003d 2 0 + C \u003d CO + H2 følges. Som et resultat øker konsentrasjonen av det brennbare gassutslippslaget når dets høyde øker.

I lagovner forsøker høyden på laget å holde høyden på oksygenområdet eller større. For etterbrenningen av produktene av ufullstendig forbrenning (H2, CO), som kommer fra laget, så vel som for etterbjørende støvet som er utstyrt fra det, tilføres ytterligere luft til ovnsvolumet over laget.

Mengden brennstoff er proporsjonal med mengden av luftdrivende luft, men en økning i lufthastigheten over en definisjonsgrense forstyrrer stabiliteten til det tette laget, siden luften som bryter gjennom laget i separate steder, danner krateret. Siden polydispersisk drivstoff er lastet i laget, øker begavelsen. Jo større partiklene, med større hastighet du kan blåse luften gjennom laget uten å forstyrre stabiliteten. Hvis vi tar for grovt anslår varmen til''shorany '' '1 m 3 luft under normale forhold for αb \u003d 1 lik 3,8 MJ og forstår w N.luftstrømningshastigheten per enhetsområde i gitterområdet (M / S), så vil varmeforandringen av forbrenningsspeilet (MW / M 2) være

q r \u003d 3,8W n / a i(105)

Ovninnretningene for lagbrennstoff er klassifisert basert på fremgangsmåten for fôring, bevegelses- og drivstoffbrennstoffbrensel. I ikke-mekaniserte ovner, hvor tre operasjoner utføres manuelt, kan du ikke brenne mer enn 300 - 400 kg / h kull. Fullt mekaniserte lag med pneumomekaniske omformere og et omvendt omvendt slag (figur 29) var mest vanlige i bransjen. Deres funksjon er forbrenning av drivstoff på en kontinuerlig bevegelig med en hastighet på 1 -15 m / t med et ristnett, utformet som et transportbåndsbånd som har kjørt fra den elektriske motoren. Barene på gitteret består av separate gulefulle elementer fastsatt på endeløse hengselkjeder, når du kjører i bevegelsesappen. Luften som kreves for brenning, leveres under grillen gjennom hullene mellom elementene i ristet.

Fig. 29. Ordning av brannboks med pneumomekanisk konvertering og kjede Omvendt gitter:

1 - kluten av risten grid; 2 - Drive''svestrachnik '' '' '' '' ''; 3 - lag av drivstoff og slagg; 4 – 5 - Rotor av flyttingen; 6 - båndmater; 7 - drivstoffbeholder; 8 - Maskinvolum; 9 - på skjermen rør; 10 - 11 - Møbler av ovnen; 12 - bak tetningen; 13 - Vinduer for lufttilførsel under laget

Bønder. I det siste århundre for brenning i lagovner (og det var ikke annet enn) brukte bare kull, som ikke inneholdt trivia (vanligvis en fraksjon 6 - 25 mm). Fraksjon ramme 6 mm - sattb (fra den tyske staven - støv) var et sløsing. I begynnelsen av dette århundret ble en støvlignende metode utviklet for brenning, hvor kulene ble knust til 0,1 mm, og de vanskelige antrasittene var enda mindre. Slike støv er glad i gassstrømmen, den relative hastigheten mellom dem er svært små. Men tiden for forbrenningen er ekstremt få - sekunder og brøkdelen av sekunder. Av denne grunn, ved en vertikal gasshastighet, mindre enn 10 m / s og tilstrekkelig høyde på ovnen (dusinvis av meter i moderne kjeler), har støv tid til å brenne på fluen i bevegelsesprosessen sammen med gassen fra brenner før du forlater ovnen.

Dette prinsippet er basert på grunnlaget (kammer) ovner, inn i hvilke som finfulle det brennbare støvet blåser gjennom brennerne sammen med luften som kreves for brenning (se fig. 28, b ) på samme måte blir gassformige eller flytende brensel brent. ᴀᴋᴎᴍᴀᴋᴎᴍ ᴏϭᴩᴀᴈᴏᴍ, kammerovner er egnet for å brenne noe drivstoff, som er den store fordelen foran laget. Den andre fordelen er evnen til å lage en brannkasse til enhver praktisk talt hvor mye strøm. Av denne grunn er kammerbrannboks nå i energien til den dominerende posisjonen. Samtidig kan støvet ikke være stabilt for å brenne i små ovner, spesielt med variable driftsmoduser, i forbindelse med dette, støv bjeffer med en termisk kraft på mindre enn 20 MW ikke.

Drivstoffet knuses i fresingsanordninger og blåser opp i et røykammer gjennom støvbrennere. Transport av luften, tenker med støv, er vanlig å bli kalt Primary.

I kammeret som brenner av faste brensler i form av støv, brenner flyktige stoffer, som står ut i prosessen med oppvarming, brenner i en fakkel som gassformet brensel, noe som bidrar til oppvarming av faste partikler til tenningstemperaturen og letter de stabilisering av fakkelen. Mengden primærluft skal være tilstrekkelig til å brenne volatil. Det varierer fra 15 - 25% av det totale luftvåpen for kull med en liten volatil utgang (for eksempel antrasitt) til 20 - 55% for drivstoff med stor utgang (brunkull). Resten som er nødvendig for forbrenningsluft (det kalles sekundær) blir matet inn i ovnen separat og omrøres med støv allerede under forbrenningsprosessen.

For at støv skal bli brann, må den først oppvarmes til en tilstrekkelig høy temperatur. Sammen med henne, er det selvsagt nødvendig å varme og transportere det (dvs. primærluft). Det klarer å gjøre bare ved å blande til strømmen av dustziness varmt forbrenningsprodukter.

En god organisasjon av fast brennstoffforbrenning (spesielt vanskelig tilstrømning, med en liten, flyktig produksjon) gir bruk av såkalte ukjent brennere (figur 30).

Fig. 30. Retningsmessig og lavspenningsbrenner for fast støvete drivstoff: I- luft; T, i -drivstoff, luft

Kullstøvet med den primære luften leveres til dem gjennom det sentrale røret og på grunn av at dividerens nærvær går inn i ovnen som en tynn ringformet jet. Den sekundære luften mates gjennom the'ulitka '' ', det er sterkt vridd i det, og som går til ovnen, skaper en kraftig turbulent vridd fakkel, som gir en suging av store mengder varme gasser fra fakkelkjernen til Brennerens munn. Den akselererer oppvarming av en blanding av drivstoff med primærluft og dens tenning, dvs. skaper en god stabilisering av fakkelen. Sekundær luft er godt blandet med det allerede antente støvet på grunn av sin sterke turbulering. Den største støvdidelsen i prosessen med flyet i strømmen av gasser i røgvolumet.

I fakkelen brenner av kullstøv i hvert øyeblikk i ovnen er det en ubetydelig drivstoffforsyning - ikke mer enn noen få titalls kilo. Dette gjør fakkelprosessen svært følsom for endringer i drivstoff- og luftkostnader, og lar deg nesten øyeblikkelig endre produktiviteten til ovnen, som når du kombinerer drivstoffolje eller gass. Samtidig forbedrer det kravene til påliteligheten av å levere ovner i støv, for det minste (om noen få sekunder!) Vil pause føre til revurdering av fakkelen, som er knyttet til faren for eksplosjonen under gjenopptakelsen av støv. Av denne grunn er det vanligvis flere brennere i støvaksler.

Med støvlignende brennende brensel i en fakkelkjerne, som ligger i nærheten av brennerens munn, utvikler høye temperaturer (opptil 1400-1500 ° C), hvor asket blir flytende eller tøft. Stikket av denne asken på veggene i ovnen kan føre til deres overklokk slagg. Av denne grunn er brenningen av støvlignende drivstoff ofte brukt i kjeler, hvor ovnenes vegger er stengt med vannkjølte rør (skjermer), som gassen avkjøles og askepartiklene vektet i den har tid å herdes for å kontakte veggen. Støvlignende forbrenning kan også brukes i flytende glasstrasjer, hvor veggene er dekket med en tynn film av flytende slagger og smeltet askepartikler strømmer i denne filmen.

Varmendringen av volumet i støvaksler er vanligvis 150-175 kW / m 3, og øker i små ovner opp til 250 kW / m 3. Med god blanding av brensel aksepteres α B. \u003d 1,2 ÷ 1,25; q pels \u003d 0,5 ÷ 6% (store tall - når du brenner antrasitt i små ovner); q kjemikalie \u003d 0 ÷ 1%.

I kammerovner er det mulig å forbrenne kullavfall etter en ekstra sliping, som dannes når de beriker koks-kjemiske plantene (prom-produkt), koks screening og enda mindre koks slam.

Syklon brannbokser.En spesifikk forbrenningsmetode utføres i syklonovner. De bruker tilstrekkelig små kullpartikler (vanligvis mindre enn 5 mm), og luften som kreves for forbrenning, blir matet med store hastigheter (opptil 100 m / s) langs tangenten til den formende syklonen. I ovnen opprettes en kraftig vortex, som involverer partikler i en sirkulasjonsbevegelse der de blir intensivt blåst av strømmen. Som et resultat av intensiv forbrenning i ovnen utvikler temperaturer nær adiabatisk (opptil 2000 ° C). Kullet smeltes, væsken slagg strømmer gjennom veggene. Av en rekke årsaker til bruk av slike ovner i energisektoren, nektet de, og nå blir de brukt som teknologisk - for å brenne svovel for å oppnå så 2 i produksjonen av H2S04, steking av ores, etc. Noen ganger i syklonovner, dvs. brenner i dem skadelig på grunn av tilførselen av ytterligere (vanligvis gassformig eller flytende) drivstoff.

Kokende lag.Bærekraftig brenning av en støvkorona fakkel er bare mulig ved høye temperaturer i kjernen - ikke lavere enn 1300-1500 ° C. Ved disse temperaturene begynner nitrogen nitrogen i reaksjonen N 2 + O 2 \u003d 2no merkbart. Definisjonen av NO er \u200b\u200bdannet av nitrogenholdt i drivstoff. Nitrogenoksid åpnet sammen med røggasser i atmosfæren påføres høyteknologisk nr. 2-dioksyd. I Sovjetunionen er den maksimale tillatte konsentrasjonen av NO 2 (MPC), sikker for helsen til mennesker, i luften av populasjoner 0,085 mg / m 3. For å sikre det, på store termiske kraftverk, må du bygge høye skorsteiner, spre røykgasser på mulig stort område. Samtidig, når du fokuserer på et stort antall stasjoner i nærheten av hverandre, og det lagrer ikke.

En rekke land er ikke regulert av MPC, men antall skadelige utslipp per varmevarme frigjort under forbrenning av drivstoff. For eksempel, i USA for store bedrifter, er 28 mg nitrogenoksyder per 1 MJ av forbrenningens varme tillatt. I USSR er utslippsstandardene for forskjellige drivstoff fra 125 til 480 mg / m 3.

Ved brenning av brennstoffer som inneholder svovel, dannes giftig slik 2, hvor virkningen av hvilken per person også er oppsummert med virkningen av nr. 2.

Disse utslippene er årsaken til dannelsen av fotokjemisk smog og sur regner, skadelig ikke bare på mennesker og dyr, men også på vegetasjon. I Vest-Europa, for eksempel, dør betydelig del av barskogene fra slike regner.

Hvis oksyder av kalsium og magnesiumoksyder ikke er nok til å binde samfunnet så 2 (det er vanligvis nødvendig to- eller tre-tidsoverskudd av dets overskudd i forhold til reaksjonsstøtten, blandes drivstoffet av Sasi3-kalksteinen. Kalkstein ved temperaturer på 850-950 ° C er intensivt dekomponert på CaO og CO 2, og Caso 4-gipset er ikke dekomponert, det vil si at reaksjonen til høyre ikke går. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϭᴩᴀᴈᴏᴍ, giftig så 2 binder seg til uløselig uoppløselig gips i vann, som fjernes sammen med asken.

På den annen side, i prosessen med menneskelig aktivitet, dannes et stort antall brennbart avfall, som ikke anses som drivstoff i den generelt aksepterte forstanden: '' Hvosti '' '' '' 'øker, dumper under kullgruvedrift, Tallrike avfall av papirmasse og papirindustrien og andre sektorer i nasjonaløkonomien. Det er for eksempel paradoksalt, det '' '' '' '' '' '' ', som er satt inn i nærheten av kullgruver i enorme områder, ofte selvtillit og i lang tid, forurenser røyken og støv omgivende plass, men Det kan ikke brennes i lag, eller i kammerovner, det kan ikke brennes på grunn av et stort askeinnhold. I askens lagovner, slår av ved forbrenning, forhindrer penetrering av oksygen til partiklene av drivstoff, i kammeret kan ikke oppnås ved høy temperatur for bærekraftig brenning.

Den fremvoksende foran menneskeheten er presserende, det er viktig at utviklingen av avfallsfrie teknologier har hevet spørsmålet om å skape røykanordninger for å brenne slike materialer. De ble vindkassen med et kokende lag.

Fluidisert (eller kokende) er vanlig kalt laget av finkornet materiale som blåser opp fra bunnen opp med en hastighet som er større enn stabilitetsgrensen til det tette laget, men utilstrekkelig for separering av partikler fra laget.Intensiv sirkulasjon av partikler i en begrenset mengde av kammeret skaper inntrykk av et raskt kokende væske, som forklarer opprinnelsen til navnet.

Det tette laget av partikler er fysisk blomstret nedenfor, fordi motstanden til filtreringsgassen blir lik vekten av materialet i materialet per enhetsområde av støttegrillen. Siden den aerodynamiske motstanden er den kraften som gassen virker på partiklene (og følgelig i henhold til den tredje loven i Newton - partikler på gass), så med likestilling av motstand og vekt av partikkellaget (hvis vi vurderer Ideelt tilfelle), det er ikke basert på gitteret, men på gass.

Den gjennomsnittlige partikkelstørrelsen i kokende lag er vanligvis 2-3 mm. Det tilsvarer arbeidshastigheten til fluidiseringen (det tar 2-3 ganger mer enn w k.) 1,5 ÷ 4 m / s. Dette bestemmer seg i henhold til området av gassfordelingsgitteret ved en gitt termisk kraft av ovnen. Varmeblokkvolum q V.ta omtrent det samme som for lagovner.

Den enkleste ovnen med et kokende lag (fig. 31) er i stor grad minner om laget og har mange vanlige strukturelle elementer med det. Den grunnleggende forskjellen mellom dem er at den intensive blanding av partikler sikrer konstruksjonen av temperaturen langs hele volumet av kokende lag.

Fig. 31. Ordning av brannbokser med et kokende lag: 1 - lossing aske; 2 - Luftforsyning under laget; 3 - kokende lag av aske og drivstoff; 4 - luftforsyning til flyttingen; 5 - Rotor av flyttingen; 6 - båndmater; 7 - drivstoffbeholder; 8 - Maskinvolum; 9 - på skjermen rør; 10 - akutt blåser og tilbakebetaling av ladningen; 11- møbler av ovnen; 12 - Varme-oppfattende rør i et kokende lag; I - vann; S - Par.

Opprettholde temperaturen på kokende lag ved de nødvendige grensene (850 - 950 ° C) er anordnet på to forskjellige måter. I små industrielle ovner er brennende avfall eller billig drivstoff, i laget i laget konsistent med betydelig mer luft enn det er ekstremt viktig for full forbrenning, etablering α i ≥ 2.

Med samme mengde varme som frigjøres, reduseres temperaturen av gasser som øker α i, For samme varme blir brukt på oppvarming av en stor mengde gasser.

I store energienheter er denne metoden for å redusere forbrenningstemperaturen uøkonomisk, for "albue" '' s luft, slik at den aggregatet tar og er varmt brukt på oppvarming (økende tap med utgående gasser - se nedenfor). Av denne grunn, i ovnen med et kokende lag av store kjeler plassert rør 9 og 12 ssirkulerer i dem Arbeidsfluid (vann eller ferge), som oppfatter ekstremt viktig, mengden varme. Intensive 'av "Disse rørene av partikler gir en høy varmeoverføringskoeffisient fra laget til rørene, som i noen tilfeller reduserer kjelenes metallkapasitet sammenlignet med tradisjonell. Drivstoffet er stabilt når det holdes i et kokende lag, noe som gjør 1% eller mindre; De resterende 99% frajevn - aske. Selv med slike ugunstige forhold tillater den intensive blandingen ikke at ashpartiklene blokkerer det brennbare oksygenet fra tilgang til dem (i motsetning til det tette laget). Konsentrasjonen av brannfarlig er den samme i hele volumet av det kokende laget. For å fjerne aske administrert med brennstoffet, sendes en del av lagmaterialet kontinuerlig fra det i form av en finkornet slagg - ofte er alt enkelt "sugd opp gjennom hullene i syltetøyet, siden det kokende laget er i stand til å flyte som en væske.

Branner med sirkulerende kokende lag. Nylig har andre generasjonsovner dukket opp med det såkalte sirkulerende kokende laget. Syklonen er installert bak disse brannkassene, hvor undertøyspartiklene er fanget og returnert tilbake til ovnen. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϭᴩᴀᴈᴏᴍ, partikler viser seg å være'zaperti '' 'i systemet av ovnen - syklon, til den er brent helt. Disse ovner har høy effektivitet, ikke dårligere enn forbrenningskammeret, samtidig som de opprettholder alle økologiske fordeler.

Flakes med et kokende lag er mye brukt ikke bare i energisektoren, men også i andre næringer, for eksempel for brenning av Cchedans for å oppnå Så 2,avfyring av forskjellige malmer og deres konsentrater (sink, kobber, nikkel-vinge, gullholdig), etc. (fra synspunktet til teorien om brennende avfyring, for eksempel sinkmalm ved reaksjon 2ZNS + 3O2 \u003d 2ZNO + 2SO 2 er forbrenningen av denne spesifikke "" topulus "'t, som strømmer som en forbrenningsreaksjon, med store mengder varme.) En stor fordeling, spesielt i utlandet, ble kokende lagbrannboks funnet for brann nøytralisering (dvs. brenning) av Ulike skadelige produksjonsavfall (fast, flytende og gassformig) - hyller av kloakkklarering, søppel, etc.

Tema 12. Ovner i kjemisk industri. Skjematisk diagram av drivstoffovnen. Klassifisering av ovner i kjemisk industri. Hovedtyper av ovner, har sin design. Varmebalanse ovner

Ovner av kjemisk industri. Drivstoffovenn

En industriell ovn er en energiteknologisk enhet beregnet for termisk behandling av materialer for å gi de nødvendige egenskapene. Kilden til varme i drivstoff (Fiery) ovner tjener ulike typer karbonbrensel (gass, drivstoffolje, etc.). Moderne ovner er ofte representert fra selvbilsmekanisert og automatiserte høyytelsesaggregater.

Den optimale temperaturen i prosessen, som bestemmes av de termodynamiske og kin -ometriske beregningene i prosessene, er den største verdien for å velge prosessmodus for prosessen. Det optimale temperaturregimet for prosessen kalles temperaturforhold under hvilket maksimal ytelse sikres for et kombinasjonsprodukt i denne ovnen.

Vanligvis er arbeidstemperaturen i ovnen litt lavere enn optimal, det avhenger av forholdene for drivstoffforbrenning, betingelsene for varmeveksling, isolasjonsegenskapene og motstanden til fôr av ovnen, de termofysiske egenskapene til materialet som behandles , etc.
Postet på ref.rf.
faktorer. For eksempel, for avfyringsovner, er driftstemperaturen i intervallet mellom temperaturen i den aktive strømmen av oksidative prosesser og sintringstemperaturen til avfyringsproduktene. Under det termiske regimet av ovnen forstår kombinasjonen av prosessen med inertion av varme, varmen av masseoverføring og mekanikk med media som sikrer fordelingen av varme i prosessen med den teknologiske prosessen. Den termiske modusen for prosesssonen bestemmer ovnenes termiske modus.

Ovnerens sammensetning har en stor innflytelse av sammensetningen av gassatmosfæren i ovnen som er nødvendig for den riktige strømmen av den teknologiske prosessen. For oksidative prosesser skal gassmediet i ovnen inneholde oksygen, hvor mengden svinger fra3 til 15% og mer. Reduksjonsmediet er preget av et lavt oksygeninnhold (opptil 1-2%) og tilstedeværelsen av å redusere gasser (CO, H2, etc.) er 10-20% og mer. Sammensetningen av gassfasen bestemmer betingelsene for brennstoff i ovnen og avhenger av mengden luft som kommer inn i forbrenningen.

Bevegelsen av gasser i ovnen har en betydelig innvirkning på den teknologiske prosessen, brennende og varmeoverføringen, og i ovneren er kinningslaget eller vortexovnerens bevegelse av gasser den viktigste faktoren for bærekraftig arbeid. Den tvangsbevegelsen av gasser utføres av røyk og fans.

Hastigheten på prosessen påvirkes av bevegelsen av et varmebehandlingsmateriale.

Ordningen av ovnsinstallasjonen inneholder følgende elementer: en brenselforbrenningsanordning og varmevekslingsorganisasjon; Arbeidsplass av ovnen for å utføre et komplett teknologisk regime; varmevekslingsanordninger for regenerering av varmen av røggasser (oppvarmet gass, luft); Bortskaffelsesinstallasjoner (bakte kjeler - Utilisatorer) for bruk av varme av utgående gasser; Traction and Blowing Device (røykere, fans) for å fjerne forbrenningen av drivstoff og gassformige produkter av termisk behandling av materialer og lufttilførsel til brennere, injektorer for rist; Rengjøringsenheter (filtre, etc.).

Funksjoner ved å brenne fast brensel - konsept og typer. Klassifisering og funksjoner i kategorien "Funksjoner ved brennende faste brensler" 2017, 2018.

Det faste drivstoffet inkluderer tre, torv og steinkull. Forbrenningsprosessen av alle typer solid brensel har lignende funksjoner.

Drivstoffet skal plasseres på grateovngitterlag, som observerer de brennsyklusene - slik som lasting, tørking, oppvarmet lag, brenner med flyktige stoffer, skjære rester og slaggfjerning.

Hvert stadium av drivstoffforbrenning er preget av visse indikatorer som påvirker ovnenes termisk modus.

I begynnelsen av en dross og oppvarming av laget, blir varmen ikke tildelt, men tvert imot absorberes det fra de oppvarmede veggene i brensel og uforbrente rester. Når brennstoffet er oppvarmet, brenner gassfulle brennbare komponenter ut i gassvolumet på ovnen. Gradvis skiller varmen ut mer og mer, og denne prosessen når sitt maksimum når forbrenningen av kokabasen av drivstoff.

Prosessen med brennstoff er bestemt av sine kvaliteter: Ask, fuktighet, samt innholdet av karbon og flyktige brennbare stoffer. I tillegg betyr det det riktige valget av ovnsdesign og drivstoffforbrenningsmoduser. Ved å brenne vått brennstoff blir en betydelig mengde varme brukt på fordampningen, på grunn av hvilken forbrenningsprosessen er forsinket, temperaturen i drivstoffet kan øke svært sakte eller til og med avtagende (ved begynnelsen av forbrenningen). Økt askeinnhold bidrar også til nedgangen av forbrenningsprosessen. På grunn av det faktum at askemassen er omsluttet brennbare komponenter, begrenser det tilgangen til oksygen i forbrenningssonen, og som et resultat kan brennstoffet ikke brennes helt, slik at dannelsen av en mekanisk mangel på levering øker.

Syklusen med intensiv forbrenning av drivstoff avhenger av dens kjemiske sammensetning, det vil si forholdene mellom de flyktige gassformige komponenter og fast karbon. For det første, de flyktige komponentene, tildelingen og tenningen av som oppstår ved relativt lave temperaturer (150-200 ° C). Denne prosessen kan fortsette i ganske lang tid, fordi flyktige stoffer, forskjellige i deres kjemiske sammensetning og antennelsestemperatur, er veldig mye. Alle brenner i det supermaritale gassvolumet på drivstoffet.

De største forbrenningstemperaturene har faste drivstoffkomponenter etter separasjonen av flyktige stoffer. Som regel er deres grunnlag karbon. Temperaturen på forbrenningen er 650-700 ° C. De faste komponenter kombineres i et tynt lag plassert over ristnettet. Denne prosessen er ledsaget av frigjøring av en stor mengde varme.

Av alle typer faste brensler er brensel mest populære. De inneholder et stort antall flyktige stoffer. Fra utsikten over varmeoverføring vurderes bjørk og lark tre. Etter forbrenning av bjørkoveri er det mye varme preget, og minimumsbeløpet av karbonmonoksyd dannes. Ved fra Larch markerer også mye varme; Med deres brenning oppvarmer ovnsarrangementet seg veldig raskt, og dermed blir de forbruket mer økonomisk enn bjørk. Men samtidig, etter forbrenning av brensel fra LARCH, preges en stor mengde karbonmonoksyd, så det er nødvendig å nøye behandle luftdemper manipulasjonene. Mange varme skiller også eik og bøkbrann. Generelt avhenger bruken av en eller annen brensel av tilstedeværelsen av et skogsarrangement i nærheten. Det viktigste er at veden er tørr, og Chocks hadde de samme størrelsene.

Hva er funksjonene i å brenne brensel? I begynnelsen av prosessen øker temperaturen i drivstoff og ly raskt. Maksimumverdien oppnås under intensiv brenning. Når du kjører, oppstår en kraftig nedgang i temperaturen. For å opprettholde forbrenningsprosessen er konstant tilgang til ovnen til en viss mengde luft nødvendig. Utformingen av husholdningsovner gir ikke tilstedeværelse av spesialutstyr, som regulerer luftstrømmen i forbrenningssonen. For dette formål brukes en harmiv dør. Hvis det er åpent, kommer en konstant mengde luft inn i ovnen.

I ovner med periodisk lasting, behovet for luft endringer avhengig av brenningstrinnet. Når intensiv separasjon av flyktige stoffer oppstår, mangler oksygen vanligvis, så den såkalte kjemiske nonsen av drivstoff og brennbare gassene fremhevet dem, er mulige. Dette fenomenet er ledsaget av varmetap, som kan nå 3-5%.

På residuet etter resterne er det et omvendt bilde. På grunn av overgangen av luft i ovnen øker gassutvekslingen, noe som fører til en betydelig økning i varmetap. Ifølge studier, sammen med utgående gasser, går opptil 25-30% av varmen tapt i perioden etterburing. I tillegg, på grunn av den kjemiske nesen i de indre veggene i drivstoff- og gasskanalene, blir flyktige stoffer deponert. De har lav termisk ledningsevne, slik at den nyttige ovns varmeoverføring reduseres. En stor mengde salvie stoffer fører til en innsnevring av skorsteinen og forverringen av trykk. Overdreven opphopning av sot kan også forårsake brann.

En torv har ligner den kjemiske sammensetningen, som representerer restene av pumping av vegetabilske stoffer. Avhengig av produksjonsmetoden kan torv være skåret, skåret, presset (i briketter) og fresing (torvkrumme). Fuktigheten av denne typen fast brensel er 25-40%.

Sammen med brensel og torv, bruker ovnovnen og peiser ofte kull, som i sin kjemiske sammensetning er en forbindelse av karbon og hydrogen og har en høy kaloriverdi. Det er imidlertid ikke alltid mulig å skaffe seg veldig høykvalitets kull. I de fleste tilfeller forlater kvaliteten på denne typen drivstoff mye å være ønsket. Økt innhold i hjørnet av små fraksjoner fører til en forsegling av drivstofflaget, som følge av hvilken den såkalte kraterforbrenningen begynner, som er ujevn. Ved brenning av store stykker brenner kull også ujevnt, og med overdreven fuktighet av drivstoff, reduseres den spesifikke varmen av brenning betydelig. I tillegg er slike kull om vinteren vanskelig å lagre, fordi under påvirkning av minus temperaturer er kull dødelig. For å unngå lignende og andre problemer, bør den optimale kullfuktigheten ikke være mer enn 8%.

Det bør tas i betraktning at bruken av solid brensel husholdningsovner for ovnen - saken er ganske plagsom, spesielt hvis huset er stort og oppvarmet med flere ovner. I tillegg til arbeidsstykket, foregår mye styrke og materielle ressurser på arbeidsstykket, og en stor tid blir brukt på brenselfrykt og kull til ovner, ca. 2 kg kull, for eksempel, helles det i forvirret , hvorfra den er fjernet og utkastet sammen med asken som akkumuleres der.

For at prosessen med å brenne fast brensel i husholdningsovner, med størst effektivitet, anbefales det å fungere som følger. Ved å laste ned brensel i det femte, må du gi det av, og deretter flom med store stykker kull.

Etter avkjøling av kullet, bør det fylles med en mindre fraksjon med en fuktet slagg, og etter en stund, på toppen, for å sette en fuktet blanding av aske og fint kull, som falt gjennom grillen i en pod. Samtidig bør brannen ikke være synlig. Oversvømmet på denne måten, kan ovnen gi varme inn i rommet for en hel dag, så eierne kan være rolig engasjert i saker, uten å bekymre seg for konstant vedlikehold av brann. Ovnenes sidevegger vil være varm på grunn av gradvis forbrenning av kull, gir jevnt varmeenergien. Det øvre laget som består av fint kull, vil bli helt viklet. Kullet som er bekymret, kan også bli sprinklet av laget av laget av før fuktet avfall av kullbriketter.

Etter ovnbrannboksen må du ta en bøtte med et lokk, bedre hvis det er en rektangulær form (det er mer praktisk å velge kull fra den med en scoop). Først er det nødvendig å fjerne slagglaget fra drivstoffknappen og kaste den bort, deretter klemmer du en blanding av fin kull med aske i bøtte, så vel som vendt og aske, og alt dette er fuktet uten omrøring. På toppen av den resulterende blandingen, legg ca 1,5 kg fin kull, på den - 3-5 kg \u200b\u200bstørre. Således er samtidig fremstilling av ovnen og drivstoffet til neste rusing gjort. Den beskrevne prosedyren må gjentas hele tiden. Ved hjelp av en slik ovnsovn må du ikke gå til gårdsplassen hver gang for å sile aske og vendt mot.

Forbrenningen av faste drivstoff (kullstøv) innbefatter to perioder: termisk trening og forbrenning selv (figur 4.5).

I prosessen med termisk preparat (figur 4,5, sone I) blir partikkelen oppvarmet, tørket, og ved temperaturer over 110 ° C begynner termisk dekomponering av drivstoffkilden med frigjøring av gassformige flyktige stoffer. Varigheten av denne perioden avhenger hovedsakelig av fuktigheten av drivstoffet, størrelsen på partiklene, varmevekslingsbetingelsene og er vanligvis tiendedeler av den andre. Fremgangsmåten av prosesser i den varmepreparasjonsperioden er forbundet med absorpsjon av varme, hovedsakelig for oppvarming, tørking av drivstoff og termisk dekomponering av komplekse molekylære forbindelser, slik at partikkeloppvarming på den tiden går sakte.

Faktisk begynner forbrenningen med tenning av flyktige stoffer (fig. 4.5, sone II) ved en temperatur på 400 ... 600 ° C, og varmen som frigjøres under forbrenningen, gir akselerert oppvarming og tenning av fast koksrester. Brenningen av flyktige stoffer tar 0,2 ... 0,5 s. Med en stor utgang av volatil (brun og ung steinklualer, skifer, torv) av den fremhevede varmen av deres brennende, er nok til å antennes kokspartiklene, og med en liten utgang av flyktig, er det behov for å ytterligere varme kokspartiklene ytterligere fra omkringliggende varme gasser (sone III).

Koks brenner (Fig. 4.5, ZONE IV) begynner ved en temperatur på ca. 1000 ° C og er den lengste prosessen. Dette bestemmes av at en del av oksygenet i sonen ved overflaten av partikkelen forbrukes ved forbrenningen av brennbare flyktige stoffer, og den gjenværende konsentrasjonen er redusert, i tillegg er heterogene reaksjoner alltid dårligere i homogenhastigheten for homogen i den kjemiske aktiviteten til stoffer.

Som et resultat bestemmes den totale varigheten av forbrenningen av den faste partikkelen (1,0 ... 2,5 S) hovedsakelig ved forbrenningen av koksresten (ca. 2/3 av den totale forbrenningstiden). For brensel som har en stor utgang av flyktige stoffer, er koksresten mindre enn halvparten av partikkelens innledende masse, slik at forbrenningen ved forskjellige innledende størrelser skjer ganske raskt og muligheten for økende reduksjoner. Gamle drivstoff i alder har en tett koks partikkel, som brenner som tar nesten hele tiden som bor i ovnkammeret.

Koksresteret av de fleste faste brensler er hovedsakelig, og for en rekke faste brensler består det av karbon (fra 60 til 97% av partikkens masse). Gitt at karbonet gir hovedvarmeavsparing ved forbrenning av drivstoff, bør du vurdere dynamikken i forbrenningen av karbonpartikkelen fra overflaten. Oksygen leveres fra miljøet til karbonpartikkel på grunn av turbulent diffusjon - turbulent masseoverføring, som har en tilstrekkelig høy intensitet, men direkte ved partikkens overflate, opprettholdes et tynt gasslag (grenselag), overføring av oksidasjonsmiddelet gjennom hvilket utføres i henhold til lovene av molekylær diffusjon (figur 4.6). Dette laget er i stor grad hemmet av oksygenforsyningen til overflaten. Det gjør brenningen av brennbare gasskomponenter som skiller seg fra partikkelen under termisk nedbrytning. Mengden oksygen på grunn av en tidsenhet til en enhet av partikkeloverflaten ved hjelp av turbulent diffusjon bestemmes av formelen

I (4.16) og (4.17) med svette - konsentrasjonen av oksygen i den omgivende partikkelen av strømmen; C SL - det samme på ytre grensen til grenselaget; Med det samme på overflodens overflate; Δ - tykkelsen på grenselaget; D - Molekylærdiffusjonskoeffisienten gjennom grenselaget; A er koeffisienten av turbulent masseoverføring.

Den felles løsningen av ligninger (4.16) og (4.17) fører til uttrykk

4.18A.

4.18b.

i hvilken tid

4.19

Generalisert diffusjonshastighet konstant.

Fra formel (4,18) følger det at oksygenforsyningen til den refusjonsoverflate av det faste brennstoff bestemmes av diffusjonshastigheten konstant og forskjellen i oksygenkonsentrasjoner i strømmen og på den reaksjonsoverflate.

I den etablerte forbrenningsprosessen er mengden oksygen som er investert ved diffusjon til responsoverflaten lik mengden som reagerte på overflaten som følge av en kjemisk reaksjon. Derfor er hastigheten på karbonforbrenningsreaksjon fra overflaten til S fra likestilling av massehastigheter av to prosesser - diffusjonsforsyning og oksygenforbruk på overflaten som følge av en kjemisk reaksjon

I henhold til Arrhenius loven er den avgjørende parameteren for hastigheten til den kjemiske reaksjonen temperaturen i prosessen. Diffusjonshastigheten konstant K D er svakt endring med økende temperatur (se figur 4.1, a), mens reaksjonshastigheten konstant K P har en eksponentiell avhengighet av temperaturen.

Med en relativt lav temperatur (800 ... 1000 ° C, fortsetter den kjemiske reaksjonen sakte, til tross for overskudd av oksygen nær den faste overflaten, siden K D\u003e K R. I dette tilfellet er brenningen hemmet av kinetikken til Den kjemiske reaksjonen, slik at denne temperatursonen kalles området av kinetisk brenning.

Tvert imot, ved høye forbrenningstemperaturer (over 1500 ° C) og forbrenningen av kullstøv, er verdien K P \u003e\u003e KD og forbrenningsprosessen hemmet av betingelsene for tilførsel (diffusjon) av oksygen til overflaten av partikkelen . Disse forholdene tilsvarer diffusjonsområdet. Opprettelsen av ytterligere betingelser i denne sonen av fabrikkene for blanding av en brennende blanding (en økning i verdien av K D) bidrar til akselerasjonen og dypere drivstoffutbrenthet.

En lignende effekt i form av intensivering av forbrenning oppnås ved å redusere størrelsen på støvete brenselpartikler. Små partikler har en mer avansert varmeveksling med miljøet og dermed en høyere verdi av K D. Temperaturøkningen fører til en forskyvning av oksidasjonsprosessen til diffusjonsforbrenningsområdet.

Regionen av rent diffusjonsforbrenning av støvete brensel er karakteristisk for en fakkelkjerne, som er preget av den høyeste forbrenningstemperaturen, og skjæreonen, hvor konsentrasjonene av reaktanter allerede er små og deres interaksjon bestemmes av diffusjonsloven. Tenningen av et brensel begynner ved relativt lave temperaturer under betingelser med tilstrekkelig oksygen, dvs. I kinetisk område. I dette forbrenningsområdet spiller hastigheten på kjemisk reaksjon en avgjørende rolle, avhengig av slike faktorer som drivstoffreaktivitet og temperaturnivå. Effekten av aerodynamiske faktorer i dette brennstoffområdet er ubetydelig.

Brenningen av fast brennstoff foregår i to trinn: termisk preparat; Brenne seg selv.

I første fase er drivstoffet oppvarmet, sugd. Ved 100 ° C begynner den pyrogenetiske dekomponering av drivstoffkomponentene med frigjøring av gassformige flyktige stoffer. (Sone i). Varigheten av denne prosessen avhenger av fuktighet av drivstoffet, partikkelstørrelsen, varmevekslingsbetingelsene mellom brenselpartiklene og ovnsmediet.

Drivstoffforbrenning begynner med flyktig tenning (sone II). t I denne sonen 400-600 C. Ved brenning er varme uthevet, K-E gir akselerert oppvarming og tenning av koksresteret. (To nødvendige forhold slik at brennstoffet brent ut: temperatur og tilstrekkelig mengde oksydasjonsmiddel. I noen ovner er det 2 innganger: en etter en er det drivstoff, og på den andre oksidasjonsmiddel)

Denne prosessen oppstår over de tiende sekunder. Flaggermus brenner fra 0,2 til 0,5 sekunder. Q er allokert når T 800-1000 - Sone III begynner. Coke Burning begynner på 1000 s temperatur og oppstår i det tredje området. Denne prosessen er lang. 1 – T. Gassmedium rundt en partikkel. 2 -T. Fest seg selv . JEG. - Heat Training Zone,II. - det brennende området av bat i b,III. - Brennende koks partikler.

III - Heterogen prosess. SK er avhengig av fokus for oksygenforsyning. Forbrenningstiden på kokspartiklene fra ½ til 2/3 av den totale brenningstiden (fra 1 til 2,5 S) - avhenger av typen og størrelsen på drivstoffet. I unge brensel er karbonprosessen ikke fullført av en stor avkjørsel av volatil. Koksrester< 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 - Å utgjøre en koks partikkel, 2 - et smalt laminært lag med en tykkelse på δ, 3 - sonen av turbulent flux.

Oksygen leveres fra miljøet til karbonpartikkelen på grunn av en turbulent diffusjon som har høy intensitet, men et tynt gasslag (2) er lokalisert nær overflaten av partikkelen, hvor oksydasjonsmidlet er underordnet amerikansk molekylær diffusjon (Lam SL ) - hemmer oksygenforsyningen til partikkeloverflaten. I dette laget er det en brennende brennbare gasskomponenter som skiller seg fra karbonoverflate under kjemiske reaksjoner.

Mengden oksygen som strømmer inn i en tidsenhet til partikkelens enhetsoverflate ved hjelp av turbulent diffusjon bestemmes:

SK \u003d A (spot-sil) (1) , A - KT turbulent masseoverføring. Det samme i-oksygen diffunderer CH / S Pogot-laget på grunn av molekylær diffusjon:

SK \u003d. D.δ (SPO) (2) D - KT, Mall med diff-og C / S Pogro Layer Δ. SIL \u003d. G.OK* δ D. + Spov, sk \u003d a (spot - G.OK* δ D. - SPOV), SK \u003d MEN*( C po - spov ) 1+ Aδ.D. = ( C po - spov ) 1 MEN + δ D. \u003d αd * (spot-spov), 1 MEN + δ D. \u003d αd er en generalisert diffusjonshastighetskonstant.

Mengden T-LA avhenger av αd og forskjellen i strømningskonsentrasjoner og pose. Oksygenforsyningen til den refusjonsoverflate av brennstoffet bestemmes av diffusjonshastigheten og oksygenkonsentrasjonen i strømmen og på den reaksjonsoverflate.

I den etablerte forbrenningsmodus er mengden oksygen som strømmer til diffusjonsresponsoverflaten lik mengden oksygen som reagerte med denne overflaten.

Ωr \u003d αd (spot-spo). Samtidig er forbrenningen samtidig: ωg \u003d k * flekk, hvis de er like, så kan det bestemme: ωg \u003d 1 1 K. + 1 α D.* FRASVETTE \u003d Kg * spot. K.G. = 1 1 K. + 1 α D. = K. * α D. α D. + K. (*) - Den reduserte brennende konstanten. 1 K. = 1 K. + 1 α D. - Generell motstand mot brenningsprosessen. 1 / k - Kinetisk motstand, bestemt av intensiteten av strømmen av Himp og forbrenning; 1 / αd - fysisk (diffusjon) motstand - avhenger av intensiteten av oksidantforsyningen.

Avhengig av motstanden, er kinetisk og diffusjonsregion av heterogen brenning preget.

I - Kinetisk område (ωg \u003d k * spot), II - Mellomrom, III - Diffusjonsregion (ωg \u003d αd * Spot)

I samsvar med Arrhenius loven er hastigheten på kjemisk reaksjon avhengig av temperaturen. αd (const SK-DIF-I) reagerer dårlig på temperaturen. Ved temperaturer mindre enn 800-1000 s fortsetter den kjemiske reaksjonen sakte, til tross for overskytende O2 nær den faste overflaten. I dette tilfellet er 1 / k stor betydning - brenningen er hemmet av kinetikken til R-I (T Mala) og området kalles Kinetisk region av brenning. (1 / k \u003e\u003e 1 / αd). K.<<αД, kГ ~k (*) - T. K. R-I er treg, oksygen, den resulterende diffusjonen blir ikke konsumert, og dens konsentrasjon i overflaten av responsen er omtrent lik konsentrasjonen i strømmen ωg \u003d k * spot er å gråte i det kinetiske området.

Forbrenningshastigheten i kinetisk regionen vil ikke forandre seg med en forbedret oksygenforsyning ved å forbedre aerodynamiske prosesser (regionJEG.), og avhenger av den kinetiske faktoren, nemlig temperaturen. Tilnærming OK-LA\u003e Forbruk - Konsentrasjonen på posen endres nesten ikke. Som t-stiger, vokser reaksjonshastigheten, og konsentrasjonen av O2 og C dråper. Videre fører det til en økning i forbrenningshastigheten, og verdien er begrenset til mangelen på å levere O2 til overflaten, utilstrekkelig diffusjon. Oksygenkonsentrasjon ved overflaten → 0.

Det brennende området hvor hastigheten på prosessen avhenger av diffusjonsfaktorer, kalles DiffusjonsregionenIII.. Her k \u003e\u003e αd ( Fra * ): kg ~ αd. Diffusjonen av forbrenningen av og-Xia-levering O2 til pose og dens konsentrasjon i strømmen.

Diffusjonen og kinetiske områdene separeres av mellomsonen II, hvor strømningshastigheten av oksygen og hastigheten til den kjemiske reaksjonen er omtrent lik hverandre. Jo mindre størrelsen på det faste drivstoffet, desto større er området av varme og masseoverføring.

I det regionale nivået II og III Gorod er det mulig å styrke tilførselen av OK-LA. Ved store hastigheter, Ok-La-motstanden og tykkelsen på laminarlaget, øker sinnet og tilnærmingen til OK-LA. Jo høyere hastigheten, jo mer intens brennstoffet fra O2 omrøres, og jo mer t er overgangen fra kinetikken i promen, deretter i Diop-UH. Når partikkelstørrelsen minker, øker området av kinetisk forbrenning, siden partiklene med små størrelser har en mer utviklet varmemasseutveksling med miljøet.

D1\u003e D2\u003e D3, V1\u003e V2\u003e V3

D - Partikkelstørrelse på støv-lignende drivstoff, V - SK-blanding av drivstoff blanding med luft - SK-TA

Tenningen av ethvert drivstoff begynner på relativt lavt med mengden av olk-la (i). PURE DIFF COMMULTION III - LIMITED TORCH CORE. Økningen i temperaturen fører til en forskyvning til diffusjonsforbrenningen. Diffusjonsforbrenningssonen er plassert på fakkelkjernen og til skjæreonen, hvor konsentrasjonen av reaksjonsstoffer er små og deres interaksjon bestemmes av diffusjonsloven.

Således, hvis brenningen strømmer i et diffusjons- eller mellomområde, så med en reduksjon i størrelsen på partiklene av støvlignende drivstoff, blir prosessen skiftet mot den kinetiske brenning. Området rent diffusjon er begrenset. Dette observeres i en fakkelkjerne med maksimal forbrenningstemperatur. Utenfor kjernen forekommer forbrenningen i et kinetisk eller mellomområde, som er preget av en sterk avhengighet av forbrenningshastigheten på temperaturen.

De kinetiske og mellomområdene av brennende strømning i antennelsessonen av støvluftstrøm, og brenning av drivstoff av alle typer med preblandingsstrømmer i diffusjonen eller mellomområdet.