Meni
Besplatno
Registracija
Dom  /  Preparati za kožna oboljenja/ Karakteristike sagorevanja čvrstog goriva. Karakteristike sagorevanja čvrstih goriva

Karakteristike sagorevanja čvrstog goriva. Karakteristike sagorevanja čvrstih goriva

Sagorevanje čvrstog goriva (ugljena prašina) obuhvata dva perioda: termičku pripremu i samo sagorevanje (slika 4.5).

Tokom procesa termičke pripreme (slika 4.5, zona I), čestica se zagreva, suši, a na temperaturama iznad 110°C počinje termička razgradnja izvorne gorivne supstance oslobađanjem gasovitih isparljivih materija. Trajanje ovog perioda uglavnom zavisi od sadržaja vlage u gorivu, veličine njegovih čestica, uslova razmene toplote i obično je desetinke sekunde. Tok procesa u periodu termičke pripreme povezan je sa apsorpcijom toplote, uglavnom za zagrevanje, sušenje goriva i termičku razgradnju složenih molekularnih jedinjenja, pa je zagrevanje čestice u ovom trenutku sporo.

Samo sagorevanje počinje paljenjem isparljivih materija (slika 4.5, zona II) na temperaturi od 400...600 °C, a toplota koja se oslobađa pri njihovom sagorevanju obezbeđuje ubrzano zagrevanje i paljenje čvrstog koksnog ostatka. Sagorevanje isparljivih materija traje 0,2...0,5 s. Uz veliki prinos hlapivih tvari (mrki i mladi ugalj, škriljci, treset), oslobođena toplina sagorijevanja dovoljna je za paljenje čestice koksa, a kod malog prinosa hlapivih tvari postoji potreba za dodatnim zagrijavanjem čestice koksa od okolni vrući gasovi (zona III).

Sagorijevanje koksa (slika 4.5, zona IV) počinje na temperaturi od oko 1000 °C i najduži je proces. To je određeno činjenicom da se dio kisika u zoni blizu površine čestice troši na sagorijevanje zapaljivih isparljivih tvari i njegova preostala koncentracija se smanjuje; osim toga, heterogene reakcije su uvijek inferiornije brzinom od homogenih za tvari homogena hemijska aktivnost.

Kao rezultat toga, ukupno trajanje sagorevanja čvrste čestice (1,0...2,5 s) uglavnom je određeno sagorevanjem koksnog ostatka (oko 2/3 ukupnog vremena sagorevanja). Za goriva s visokim prinosom hlapljivih tvari, koksni ostatak je manji od polovine početne mase čestice, pa se njihovo sagorijevanje pri različitim početnim veličinama odvija prilično brzo i smanjuje se mogućnost nedogaranja. Stara goriva imaju guste čestice koksa, čije sagorijevanje zauzima gotovo cijelo vrijeme provedeno u komori za sagorijevanje.

Koksni ostatak većine čvrstih goriva uglavnom, a za jedan broj čvrstih goriva u potpunosti, sastoji se od ugljenika (od 60 do 97% mase čestica). S obzirom na to da ugljenik daje glavno oslobađanje toplote tokom sagorevanja goriva, razmotrimo dinamiku sagorevanja čestice ugljenika sa površine. Kiseonik se iz okoline dovodi do čestice ugljika zahvaljujući turbulentnoj difuziji - turbulentnom prijenosu mase, koji ima prilično visok intenzitet, ali tanak sloj plina (granični sloj) ostaje direktno na površini čestice, kroz koji se prenosi oksidant. prema zakonima molekularne difuzije (slika 4.6). Ovaj sloj značajno inhibira dotok kisika na površinu. U njemu dolazi do sagorevanja zapaljivih gasnih komponenti koje se oslobađaju iz čestice tokom termičke razgradnje. Količina kisika dovedena u jedinici vremena na jediničnu površinu čestice turbulentnom difuzijom određuje se formulom



U (4.16) i (4.17) C POT je koncentracija kiseonika u strujanju oko čestice; Sa SL - isto na vanjskoj granici graničnog sloja; Sa POV - isto na površini goriva; δ je debljina graničnog sloja; D je koeficijent molekularne difuzije kroz granični sloj; A je koeficijent turbulentnog prijenosa mase.

Zajednička odluka jednačine (4.16) i (4.17) dovodi do izraza

4.18a
4.18b

u kojem

4.19

Generalizirana konstanta brzine difuzije.

Iz formule (4.18) proizilazi da je opskrba kisikom reagirajućoj površini čvrstog goriva određena konstantom brzine difuzije i razlikom u koncentracijama kisika u toku i na reakcionoj površini.

U stabilnom procesu sagorijevanja, količina kisika dovedena difuzijom na reakcijsku površinu jednaka je količini koja reagira na površini kao rezultat kemijske reakcije. Dakle, brzina reakcije izgaranja ugljika sa površine Ks se nalazi iz jednakosti masenih brzina dva procesa - opskrbe difuzijom i potrošnje kisika na površini kao rezultat kemijske reakcije

U skladu sa Arrheniusovim zakonom, parametar koji određuje brzinu hemijske reakcije je temperatura procesa. Konstanta brzine difuzije k D se neznatno mijenja sa porastom temperature (vidi sliku 4.1, a), dok konstanta brzine reakcije k p ima eksponencijalnu ovisnost o temperaturi.

Na relativno niskoj temperaturi (800...1000°C), hemijska reakcija se odvija sporo, uprkos višku kiseonika u blizini čvrste površine, budući da je k D >> k P. U ovom slučaju, sagorevanje je inhibirano kinetikom hemijsku reakciju, pa se ova temperaturna zona naziva područje kinetičkog sagorevanja.

Naprotiv, pri visokim temperaturama sagorevanja (iznad 1500°C) i sagorevanju ugljene prašine, vrednost k P >> k D i proces sagorevanja inhibiraju uslovi dovoda (difuzije) kiseonika na površinu čestica. Ovi uslovi odgovaraju oblasti difuznog sagorevanja. Stvaranje dodatnih uslova u ovoj zoni temperature plamena za mešanje goruće smeše (povećanje vrednosti k D) doprinosi ubrzanju i produbljivanju sagorevanja goriva.

Sličan efekat u smislu intenziviranja sagorevanja postiže se smanjenjem veličine čestica praškastog goriva. Čestice male veličine imaju razvijeniju razmjenu toplote sa okolinom, a samim tim i veću vrijednost k D. Povećanje temperature dovodi do pomjeranja procesa oksidacije u područje difuzijskog sagorijevanja.

Područje čisto difuzijskog sagorijevanja praškastog goriva karakteristično je za jezgro baklje, koju karakterizira najviša temperatura sagorijevanja, i zonu naknadnog sagorijevanja, gdje su koncentracije reagujućih supstanci već niske i njihova interakcija je određena zakonima difuzije. . Paljenje bilo kojeg goriva počinje na relativno niskim temperaturama, u uslovima dovoljno kiseonika, tj. u kinetičkom području. U ovoj oblasti sagorevanja, odlučujuću ulogu igra brzina hemijske reakcije, koja zavisi od faktora kao što su reaktivnost goriva i nivo temperature. Uticaj aerodinamičkih faktora u ovoj oblasti sagorevanja je beznačajan.

K kategorija: Peći

Glavne karakteristike procesa sagorevanja goriva

Peći za grijanje mogu koristiti čvrsta, tečna i plinovita goriva. Svako od ovih goriva ima svoje karakteristike koje utiču na efikasnost upotrebe peći.

Dizajn peći za grijanje nastajao je dugo vremena i bio je namijenjen za sagorijevanje čvrstih goriva. Tek u kasnijem periodu počeli su se stvarati dizajni dizajnirani za korištenje tekućine i gasovito gorivo. Da bi se ove vrijedne vrste najefikasnije iskoristile u postojećim pećima, potrebno je znati po čemu se procesi sagorijevanja ovih goriva razlikuju od sagorijevanja čvrstih goriva.

U svim pećima se čvrsto gorivo (drvo, razne vrste uglja, antracit, koks i dr.) sagoreva na rešetkama slojevito, uz periodično punjenje goriva i čišćenje rešetki od šljake. Proces sagorevanja slojeva ima jasan ciklični karakter. Svaki ciklus uključuje sljedeće faze: punjenje goriva, sušenje i zagrijavanje sloja, oslobađanje isparljivih tvari i njihovo sagorijevanje, sagorijevanje goriva u sloju, naknadno sagorijevanje ostataka i konačno uklanjanje šljake.

U svakoj od ovih faza stvara se određeni toplinski režim i proces sagorijevanja u peći se odvija uz kontinuirano mijenjanje indikatora.
Primarna faza sušenja i zagrijavanja sloja je takozvane endotermne prirode, odnosno praćena je ne oslobađanjem, već apsorpcijom topline primljene iz vrućih stijenki ložišta i iz nesagorjelih ostataka. Zatim, kako se sloj zagrije, počinje oslobađanje plinovitih zapaljivih komponenti i počinje njihovo sagorijevanje u zapremini plina. U ovoj fazi počinje oslobađanje topline u ložištu, koje se postepeno povećava. Pod uticajem zagrevanja počinje sagorevanje čvrste koksne osnove sloja, što obično daje najveći toplotni efekat. Kako sloj sagorijeva, oslobađanje topline se postupno smanjuje, a u završnoj fazi dolazi do naknadnog sagorijevanja zapaljivih tvari niskog intenziteta. Poznato je da uloga i uticaj pojedinih faza ciklusa slojevitog sagorevanja zavisi od sledećih pokazatelja kvaliteta čvrstog goriva: vlažnosti, sadržaja pepela, sadržaja isparljivih zapaljivih materija i ugljenika u gorivu.
masa.

Razmotrimo kako ove komponente utiču na prirodu procesa sagorevanja u sloju.

Ovlaživanje goriva negativno utiče na sagorevanje jer se deo specifične toplote sagorevanja goriva mora potrošiti na isparavanje vlage. Kao rezultat, temperature u ložištu se smanjuju, uslovi sagorevanja pogoršavaju, a sam ciklus sagorevanja se produžava.

Negativna uloga sadržaja pepela u gorivu očituje se u tome što masa pepela obavija zapaljive komponente goriva i onemogućuje im pristup kisiku iz zraka. Kao rezultat toga, zapaljiva masa goriva ne sagorijeva, nastaje takozvano mehaničko sagorijevanje.

Istraživanjem naučnika utvrđeno je da odnos sadržaja isparljivih gasovitih materija i čvrstog ugljenika u čvrstom gorivu ima veliki uticaj na prirodu razvoja procesa sagorevanja. Hlapljive zapaljive tvari počinju se oslobađati iz čvrstog goriva na relativno niskim temperaturama, počevši od 150-200 ° C i više. Hlapljive tvari su raznolikog sastava i razlikuju se po različitim temperaturama oslobađanja, pa se proces njihovog oslobađanja produžava s vremenom i njegova završna faza se obično kombinuje sa sagorijevanjem dijela sloja na čvrsto gorivo.

Isparljive tvari imaju relativno nisku temperaturu paljenja, jer sadrže mnogo komponenti koje sadrže vodonik, njihovo sagorijevanje se događa u nadslojnoj zapremini plina ložišta. Čvrsti dio goriva koji ostaje nakon oslobađanja isparljivih tvari sastoji se uglavnom od ugljika, koji ima najvišu temperaturu paljenja (650-700°C). Sagorijevanje ugljičnog ostatka počinje posljednje. Javlja se direktno u tankom sloju rešetke, a zbog intenzivnog stvaranja topline u njemu se razvijaju visoke temperature.

Tipična slika promjene temperature u peći i dimnjaku tokom ciklusa sagorijevanja čvrstog goriva prikazana je na Sl. 1. Kao što vidite, na početku ložišta dolazi do naglog porasta temperature u ložištu i dimnjacima, au fazi naknadnog sagorevanja dolazi do naglog pada temperature unutar peći, posebno u ložištu. Svaka faza zahtijeva dovođenje određene količine zraka za izgaranje u ložište. Međutim, zbog činjenice da konstantna količina vazduha ulazi u peć, u fazi intenzivnog sagorevanja koeficijent viška vazduha je na = 1,5-2, a u fazi naknadnog sagorevanja, čije trajanje dostiže 25-30% vremena rada peći, koeficijent viška zraka dostiže na = 8-10. Na sl. Slika 2 pokazuje kako se koeficijent viška zraka mijenja tokom jednog ciklusa sagorevanja na rešetki od tri vrste čvrstog goriva: ogrevnog drveta, treseta i uglja u tipičnoj peći za serijsko grejanje.

Rice. 1. Promjena temperature dimnih plinova u različitim dijelovima peći za grijanje pri loženju čvrstog goriva 1 - temperatura u ložištu (na udaljenosti od 0,23 m od rešetke); 1 - temperatura u prvom horizontalnom dimnjaku; ’3 - temperatura u trećem horizontalnom dimnjaku; 4 - temperatura u šestom horizontalnom dimnjaku (ispred klapne peći)

Od sl. 2 pokazuje da se koeficijent viška zraka u pećima koje rade s periodičnim punjenjem čvrstog goriva kontinuirano mijenja.

Istovremeno, u fazi intenzivnog oslobađanja isparljivih tvari, količina zraka koja ulazi u peć obično je nedovoljna za njihovo potpuno sagorijevanje, a u fazama predgrijavanja i naknadnog sagorijevanja zapaljivih tvari količina zraka je nekoliko puta veća. nego što je teoretski potrebno.

Kao rezultat toga, u fazi intenzivnog oslobađanja hlapljivih tvari dolazi do kemijskog sagorijevanja oslobođenih zapaljivih plinova, a pri sagorijevanju ostataka dolazi do povećanih gubitaka topline s izduvnim plinovima zbog povećanja volumena produkata izgaranja. Toplotni gubici sa hemijskim sagorevanjem su 3-5%, a sa izduvnim gasovima - 20-35%. Međutim, negativan učinak kemijskog potapanja očituje se ne samo u dodatnim gubicima topline i smanjenju učinkovitosti. Iskustvo u upravljanju velikim brojem peći za grijanje emisija; da se kao rezultat hemijskog sagorevanja intenzivno otpuštenih isparljivih materija, amorfni ugljenik u obliku čađi taloži na unutrašnjim zidovima ložišta i dimnjaka.

Rice. 2. Promjena koeficijenta viška zraka tokom ciklusa sagorijevanja čvrstog goriva

Pošto čađ ima nisku toplotnu provodljivost, njene naslage povećavaju toplotnu otpornost zidova peći i na taj način smanjuju korisni prenos toplote peći. Naslage čađi u dimnjacima sužavaju poprečni presjek za prolaz plinova, smanjuju promaju i, konačno, stvaraju povećanu opasnost od požara, jer je čađ zapaljiva.

Iz navedenog je jasno da se nezadovoljavajuća izvedba procesa nanošenja slojeva u velikoj mjeri objašnjava neravnomjernim oslobađanjem isparljivih tvari tokom vremena.

Tokom slojnog sagorijevanja goriva s visokim udjelom ugljika, proces sagorijevanja je koncentrisan unutar prilično tankog sloja goriva, u kojem se razvijaju visoke temperature. Proces sagorevanja čistog ugljenika u sloju ima svojstvo samoregulacije. To znači da će količina izreagiranog (sagorjelog) ugljika odgovarati količini unesenog oksidatora (vazduha). Stoga, uz konstantan protok zraka, količina sagorjelog goriva također će biti konstantna. Promenu toplotnog opterećenja vršiti regulacijom dovoda vazduha VB. Na primjer, s povećanjem VB, količina sagorjelog goriva se povećava, a smanjenje HC će uzrokovati smanjenje toplinske produktivnosti sloja, a vrijednost koeficijenta viška zraka će ostati stabilna.

Međutim, sagorijevanje antracita i koksa povezano je sa sljedećim poteškoćama. Da bi se mogle stvoriti visoke temperature, debljina sloja pri sagorijevanju antracita i koksa održava se dovoljno velikom. U ovom slučaju radna zona sloja je njegov relativno tanak donji dio, u kojem se odvijaju egzotermne reakcije oksidacije ugljika s atmosferskim kisikom, odnosno dolazi do samog izgaranja. Cijeli gornji sloj služi kao toplinski izolator za gorući dio sloja, štiteći zonu sagorijevanja od hlađenja uslijed zračenja topline na stijenke ložišta.

Kao rezultat oksidativnih reakcija u zoni izgaranja, prema reakciji se oslobađa korisna toplina
c+o2->co.

Međutim, pri visokim temperaturama sloja u njegovoj gornjoj zoni dolazi do endotermnih reakcija reverzne redukcije, koje se odvijaju uz apsorpciju topline, prema jednadžbi
S02+S2SO.

Kao rezultat ovih reakcija nastaje ugljični monoksid CO, koji je zapaljiv plin s prilično visokom specifičnom toplinom sagorijevanja, pa njegovo prisustvo u dimnim plinovima ukazuje na nepotpuno sagorijevanje goriva i smanjenje efikasnosti peći. Dakle, da bi se osigurale visoke temperature u zoni sagorijevanja, sloj goriva mora imati dovoljnu debljinu, ali to dovodi do štetnih redukcijskih reakcija u gornjem dijelu sloja, što dovodi do kemijskog sagorijevanja čvrstog goriva.

Iz navedenog je jasno da se u bilo kojoj šaržnoj peći koja radi na čvrsto gorivo odvija nestalan proces sagorijevanja, što neminovno smanjuje efikasnost peći koje rade.

Velika važnost za ekonomičan rad peć ima kvalitet čvrstog goriva.

Prema standardima, za domaće potrebe izdvajaju se uglavnom kameni ugljevi (klase D, G, Zh, K, T itd.), kao i mrki ugljevi i antraciti. Prema veličini komada, ugalj se isporučuje u klasama: 6-13, 13-25, 25-50 i 50-100 mm. Sadržaj pepela na suhom uglju kreće se od 14-35% za kameni ugalj i do 20% za antracit, sadržaj vlage je 6-15% za kameni ugalj i 20-45% za mrki ugalj.

Uređaji za sagorevanje kućnih peći nemaju sredstva za mehanizaciju procesa sagorevanja (regulaciju dovoda duvanog vazduha, makazivanje sloja i sl.), stoga za efikasno sagorevanje U pećima se moraju postaviti prilično visoki zahtjevi za kvalitetu uglja. Značajan dio uglja se, međutim, isporučuje nesortirani, običan, sa kvalitetnim karakteristikama (vlaga, sadržaj pepela, finoće) znatno nižim od onih koje zahtijevaju standardi.

Sagorevanje nestandardnog goriva odvija se nesavršeno, sa povećanim gubicima od hemijskog i mehaničkog sagorevanja. Akademija komunalnih delatnosti po imenu. K.D. Pamfilova utvrdila je godišnju materijalnu štetu nastalu kao rezultat isporuke nekvalitetnog uglja. Proračuni su pokazali da materijalna šteta uzrokovana nepotpunim korištenjem goriva iznosi oko 60% troškova proizvodnje uglja. Ekonomski i tehnički izvodljivo je gorivo na lokacijama njegove proizvodnje obogatiti do uslovnog stanja, budući da će dodatni troškovi obogaćivanja iznositi približno polovinu navedene količine materijalne štete.

Važna kvalitativna karakteristika uglja koja utiče na efikasnost njegovog sagorevanja je njegov frakcijski sastav.

Sa povećanim sadržajem finoće u gorivu, ono postaje gušće i zatvara praznine u sloju gorućeg goriva, što dovodi do izgaranja kratera, koje je neravnomjerno po površini sloja. Iz istog razloga, mrki ugalj, koji pri zagrijavanju ima tendenciju pucanja i proizvodi značajnu količinu finoće, sagorijeva se gore od ostalih vrsta goriva.

S druge strane, upotreba prekomjerno velikih komada uglja (više od 100 mm) također dovodi do izgaranja kratera.

Sadržaj vlage u uglju, uopšteno govoreći, ne utiče na proces sagorevanja; međutim, smanjuje specifičnu toplotu sagorevanja, temperaturu sagorevanja, a takođe otežava skladištenje uglja, jer se smrzava na temperaturama ispod nule. Da bi se spriječilo smrzavanje, sadržaj vlage u uglju ne bi trebao biti veći od 8%.

Štetna komponenta u čvrstom gorivu je sumpor, budući da su proizvodi njegovog sagorevanja sumpor-dioksid S02 i sumpor-dioksid S03, koji imaju jaka korozivna svojstva i takođe su veoma toksični.

Treba napomenuti da se u šaržnim pećima sirovi ugalj, iako manje efikasan, ipak može sagorijevati na zadovoljavajući način; Za peći dugog gorenja ovi zahtjevi moraju biti striktno ispunjeni u potpunosti.

U kontinuiranim pećima, u kojima se sagorijeva tečno ili plinovito gorivo, proces sagorijevanja nije cikličan, već kontinuiran. Gorivo ravnomjerno ulazi u peć, osiguravajući stacionarni način sagorijevanja. Ako pri sagorijevanju čvrstog goriva temperatura u ložištu peći znatno varira, što negativno utječe na proces sagorijevanja, tada pri gorenju prirodni gas ubrzo nakon uključivanja gorionika temperatura u komori za sagorevanje dostiže 650-700 °C. Zatim se konstantno povećava tokom vremena i dostiže 850-1100 °C na kraju ložišta. Brzina povećanja temperature u ovom slučaju određena je toplinskim naprezanjem prostora za sagorijevanje i vremenom loženja peći (Sl. 25). Sagorijevanje plina je relativno lako održavati pri konstantnom omjeru viška zraka, što se postiže pomoću zračne zaklopke. Zahvaljujući tome, prilikom sagorevanja gasa u peći, stvara se stacionarni režim sagorevanja, koji omogućava minimiziranje gubitka toplote sa izduvnim gasovima i postizanje rada peći sa visokom efikasnošću, koja dostiže 80-90%. Efikasnost plinske peći je stabilna tokom vremena i znatno je veća od one peći na čvrsto gorivo.

Utjecaj načina sagorijevanja goriva i veličine površine koja prima toplinu cirkulacije dima na efikasnost peći. Teorijski proračuni pokazuju da toplotna efikasnost peći za grejanje, odnosno vrednost toplotne efikasnosti, zavisi od tzv. spoljašnjih i unutrašnjih faktora. Vanjski faktori uključuju veličinu vanjske površine peći koja oslobađa toplinu u području ložišta i cirkulacije dima, debljinu stijenke 6, koeficijent toplinske provodljivosti K materijala stijenke peći i toplinski kapacitet C. Što je vrijednost veća . S, X i manje od 6, što je bolji prenos toplote sa zidova peći na okolni vazduh, gasovi su potpunije ohlađeni i veća je efikasnost peći.

Rice. 3. Promena temperature produkata sagorevanja u ložištu gasne peći za grejanje u zavisnosti od napetosti prostora za sagorevanje i vremena sagorevanja

Unutarnji faktori uključuju, prije svega, efikasnost ložišta, koja uglavnom ovisi o potpunosti sagorijevanja goriva. U pećima za periodično grijanje gotovo uvijek dolazi do gubitaka topline zbog kemijskog nepotpunog sagorijevanja i mehaničkog sagorijevanja. Ovi gubici zavise od savršenstva organizacije procesa sagorevanja, određene specifičnim toplotnim naponom zapremine sagorevanja Q/V. Vrijednost QIV za ložište određenog dizajna ovisi o potrošnji sagorjelog goriva.

Istraživanja i iskustvo u radu su utvrdili da za svaki tip goriva i konstrukcije ložišta postoji optimalna Q/V vrijednost. Pri niskom Q/V unutrašnje stijenke ložišta se slabo zagrijavaju, a temperature u zoni sagorijevanja su nedovoljne za efikasno sagorijevanje goriva. Kako se Q/V povećava, temperature u zapremini sagorevanja se povećavaju, a kada se dostigne određena vrednost Q/V, postižu se optimalni uslovi sagorevanja. Sa daljim povećanjem potrošnje goriva, nivo temperature nastavlja da raste, ali proces sagorevanja nema vremena da se završi u ložištu. Gasovite zapaljive komponente se odvode u dimne kanale, njihov proces sagorevanja prestaje i dolazi do hemijskog sagorevanja goriva. Na isti način, ako je potrošnja goriva prevelika, dio nema vremena da izgori i ostaje na rešetki, što dovodi do mehaničkog pregorevanja. Dakle, da bi peć za grijanje imala maksimalnu efikasnost, potrebno je da njeno ložište radi sa optimalnim toplinskim naponom.

Gubitak toplote u okruženje sa zidova ložišta ne smanjuju efikasnost peći, jer se toplina troši na korisno grijanje prostorije.

Drugi važan unutrašnji faktor je protok dimnih gasova Vr. Čak i ako peć radi na optimalnom toplotnom naponu ložišta, zapremina gasova koji prolaze kroz dimnjake može se značajno promeniti usled promene koeficijenta viška vazduha pri, koji predstavlja odnos stvarnog protoka vazduha koji ulazi u ložište i teoretski. potreban iznos. Za datu vrijednost QIV, vrijednost am može varirati u vrlo širokim granicama. U konvencionalnim pećima za periodično grijanje, vrijednost am tokom perioda maksimalnog sagorijevanja može biti blizu 1, odnosno odgovarati minimalnoj mogućoj teoretskoj granici. Međutim, tokom perioda pripreme goriva i u fazi naknadnog sagorevanja ostataka, vrednost at u šaržnim pećima obično naglo raste, često dostižući maksimum visoke vrijednosti- oko 8-10. Sa povećanjem at, povećava se zapremina gasova, smanjuje se vreme koje provode u sistemu cirkulacije dima i kao rezultat toga se povećavaju gubici toplote sa dimnim gasovima.

Na sl. Na slici 4 prikazani su grafikoni efikasnosti peći za grijanje u zavisnosti od različitih parametara. Na sl. Na slici 4a prikazane su vrijednosti efikasnosti peći za grijanje u zavisnosti od vrijednosti at> iz čega se vidi da povećanjem at od 1,5 do 4,5 efikasnost opada sa 80 na 48%. Na sl. Na slici 4, b prikazana je zavisnost efikasnosti peći za grijanje od veličine unutrašnje površine cirkulacije dima S, iz čega se vidi da kako S raste od 1 do 4 m2, efikasnost raste od 65 do 90%.

Pored navedenih faktora, vrijednost efikasnosti ovisi o vremenu pečenja peći t (slika 4, c). Kako se x povećava, unutrašnji zidovi peći se zagrijavaju na višu temperaturu, a plinovi se shodno tome manje hlade. Stoga, kako se trajanje vatre povećava, efikasnost bilo koje peći za grijanje se smanjuje, približavajući se određenoj minimalnoj vrijednosti karakterističnoj za peć datog dizajna.

Rice. 4. Zavisnost efikasnosti peći za grijanje na plin o različitim parametrima a - o koeficijentu viška zraka za površinu unutrašnje površine cirkulacije dima, m2; b - na području unutrašnje površine cirkulacije dima pri različitim omjerima viška zraka; c - o trajanju požara za različite površine unutrašnje površine cirkulacije dima, m2

Prijenos topline peći za grijanje i njihov kapacitet skladištenja. U pećima za grijanje toplina koja se dimnim plinovima mora prenijeti u grijanu prostoriju mora proći kroz debljinu zidova peći. S promjenom debljine zidova ložišta i dimnjaka, u skladu s tim se mijenjaju toplinski otpor i masivnost zida (njegov kapacitet skladištenja). Na primjer, kada se debljina zidova smanji, njihov toplinski otpor se smanjuje, protok topline se povećava, a istovremeno se smanjuju dimenzije peći. Međutim, smanjenje debljine zidova periodičnih peći koje rade na čvrsto gorivo neprihvatljivo je iz sljedećih razloga: uz periodično kratkotrajno sagorijevanje, unutrašnje površine ložišta i dimnjaka zagrijavaju se na visoke temperature, a temperatura vanjske površine peć će tokom perioda maksimalnog sagorevanja biti iznad dozvoljenih granica; nakon prestanka sagorijevanja, zbog intenzivnog prijenosa topline sa vanjskih zidova u okolinu, peć će se brzo ohladiti.

Pri velikim vrijednostima M, sobna temperatura će varirati u širokom rasponu tokom vremena i otići će prihvatljivim standardima. S druge strane, ako je pećnica postavljena previše debelih zidova, onda kratak period ložište, njegova velika masa neće imati vremena da se zagrije i, osim toga, sa zadebljanjem zidova, razlika između površine unutrašnje površine dimnjaka, koja prima toplinu iz plinova, i površine povećava se vanjska površina peći, koja prenosi toplinu na okolni zrak, zbog čega će temperatura vanjske površine peći biti preniska za efikasno grijanje prostorije. Stoga postoji optimalna debljina zida (1/2-1 cigle) pri kojoj masa periodične peći akumulira dovoljnu količinu topline tokom sagorijevanja i, istovremeno, dovoljno visoka temperatura vanjskih površina peći. postiže se za normalno grijanje prostorije.

Pri korištenju tekućeg ili plinovitog goriva u pećima za grijanje prilično je ostvariv kontinuirani način izgaranja, tako da kod kontinuiranog sagorijevanja nema potrebe za akumulacijom topline zbog povećanja mase zida. Proces prijenosa topline iz plinova u grijanu prostoriju je stacionaran u vremenu. Pod ovim uvjetima, debljina stijenke i masivnost peći mogu se odabrati ne na osnovu osiguravanja određene vrijednosti skladištenja, već na osnovu razmatranja čvrstoće zida i osiguravanja odgovarajuće trajnosti.

Učinak pretvaranja peći sa šaržnog na kontinuirano pečenje jasno je vidljiv sa Sl. 5, koja prikazuje promjenu temperature unutrašnje površine zida ložišta u slučaju periodičnog i kontinuiranog loženja. Uz periodično loženje, nakon 0,5-1 sat, unutrašnja površina zida ložišta se zagrijava do 800-900 °C.

Takvo naglo zagrijavanje nakon 1-2 godine rada peći često uzrokuje pucanje cigle i njihovo uništavanje. Ovaj način je, međutim, prisiljen, jer smanjenje toplinskog opterećenja dovodi do pretjeranog povećanja trajanja ložišta.

Uz kontinuirano sagorijevanje, potrošnja goriva se naglo smanjuje i temperatura grijanja zidova ložišta se smanjuje. Kao što se može videti sa sl. 27, uz kontinuirano sagorevanje za većinu vrsta uglja, temperatura zida raste sa 200 na samo 450-500 °C, dok je sa periodičnim sagorevanjem znatno viša - 800-900 °C. Stoga se ložišta šaržnih peći obično oblažu vatrostalnom opekom, dok ložišta kontinualnih peći nisu potrebna, jer temperatura na njihovoj površini ne dostiže granicu otpornosti na vatru obične crvene opeke (700-750 °C).

Slijedom toga, uz kontinuirano sagorijevanje, cigla se koristi efikasnije, vijek trajanja peći se značajno produžava, a za većinu marki uglja (osim antracita i mršavog uglja) moguće je sve dijelove peći postaviti od crvene cigle.

Promaja u pećima. Da bi se dimni plinovi natjerali da prođu iz ložišta kroz cirkulaciju dima peći do dimnjaka, savladavajući sve lokalne otpore nailazeći na tom putu, potrebno je utrošiti određenu silu koja mora premašiti te otpore, inače peć će pušiti. Ova sila se obično naziva vučna sila peći.

Pojava vučne sile prikazana je na dijagramu (slika 6). Dimni gasovi koji nastaju u ložištu, koji su lakši u odnosu na okolni vazduh, dižu se prema gore i pune dimnjak. Stub vanjskog zraka suprotstavlja se stupcu plinova u dimnjaku, ali je, budući da je hladan, znatno teži od stuba plinova. Ako kroz protupožarna vrata povučete konvencionalnu vertikalnu ravninu, tada će na nju s desne strane djelovati (pritisnuti) stup vrućih plinova u visini od sredine protivpožarnih vrata do vrha dimnjaka i na leva strana - stub spoljnog hladnog vazduha iste visine. Masa levog stuba je veća od desnog, pošto je gustina hladnog vazduha veća od toplog, pa će levi stub istisnuti dimne gasove koji ispunjavaju dimnjak, a gasovi će se kretati u sistemu u pravcu od više. pritisak na niži pritisak, odnosno stranu dimnjaka.

Rice. 5. Promjena temperature na unutrašnjoj površini zida ložišta a - termostat je podešen na donju granicu; b - termostat je postavljen na gornju granicu

Rice. 6. Šema rada dimnjaka sa 1 gorionikom; 2- ložište; 3 - stub spoljnog vazduha; 4 - dimnjak

Učinak sile propuha je, dakle, da, s jedne strane, tjera vruće plinove da se dižu prema gore, a s druge strane prisiljava vanjski zrak da prođe u ložište radi izgaranja.

Prosječna temperatura gasova u dimnjaku može se uzeti jednako aritmetičkoj sredini između temperature gasova na ulazu i izlazu iz dimnjaka.



- Glavne karakteristike procesa sagorevanja goriva

Čvrsta goriva uključuju drvo, treset i ugalj. Proces sagorevanja svih vrsta čvrstih goriva ima slične karakteristike.

Gorivo se mora stavljati na rešetku peći u slojevima, posmatrajući cikluse sagorevanja – kao što su punjenje, sušenje, zagrevanje sloja, sagorevanje sa oslobađanjem isparljivih materija, naknadno sagorevanje ostataka i uklanjanje šljake.

Svaki stupanj sagorijevanja goriva karakteriziraju određeni pokazatelji koji utječu na toplinski režim peći.

Na samom početku sušenja i zagrijavanja sloja, toplina se ne oslobađa, već se, naprotiv, apsorbira iz zagrijanih zidova ložišta i nesagorjelih ostataka. Kako se gorivo zagrije, plinovite zapaljive komponente počinju da se oslobađaju, izgarajući u zapremini plina peći. Postepeno se oslobađa sve više toplote, a ovaj proces dostiže svoj maksimum tokom sagorevanja koksne baze goriva.

Proces sagorevanja goriva određen je njegovim kvalitetima: sadržajem pepela, vlažnošću, kao i sadržajem ugljenika i isparljivih zapaljivih materija. Osim toga, važan je pravilan izbor dizajna peći i načina sagorijevanja goriva. Tako se pri sagorijevanju vlažnog goriva na njegovo isparavanje troši značajna količina topline, zbog čega se proces sagorijevanja odlaže, temperatura u ložištu raste vrlo sporo ili čak opada (na početku sagorijevanja). Povećan sadržaj pepela takođe pomaže u usporavanju procesa sagorevanja. Zbog činjenice da masa pepela obavija zapaljive komponente, ograničava pristup kisiku zoni izgaranja i kao rezultat toga gorivo možda neće u potpunosti izgorjeti, tako da se povećava formiranje mehaničkog podsagorijevanja.

Intenzivan ciklus sagorevanja goriva zavisi od njegovog hemijskog sastava, odnosno odnosa između isparljivih gasovitih komponenti i čvrstog ugljenika. Prvo, hlapljive komponente počinju gorjeti, čije se oslobađanje i paljenje događa na relativno niskim temperaturama (150-200 ° C). Ovaj proces može trajati dosta dugo, jer postoji mnogo isparljivih tvari koje se razlikuju po svom kemijskom sastavu i temperaturi paljenja. Svi oni sagorevaju u nadslojnoj gasnoj zapremini ložišta.

Čvrste komponente goriva koje ostaju nakon oslobađanja isparljivih tvari imaju najvišu temperaturu sagorijevanja. U pravilu se temelje na ugljiku. Njihova temperatura sagorevanja je 650-700° C. Čvrste komponente sagorevaju u tankom sloju koji se nalazi iznad rešetke. Ovaj proces je praćen oslobađanjem velike količine topline.

Od svih vrsta čvrstog goriva, drvo za ogrjev je najpopularnije. Sadrže veliku količinu isparljivih tvari. Što se tiče prijenosa topline, najbolje se smatra drvo breze i ariša. Nakon sagorijevanja brezovog drva za ogrjev se oslobađa puno topline i stvara se minimalna količina ugljičnog monoksida. Ogrevno drvo od ariša također proizvodi mnogo topline; kada izgore, masa peći se vrlo brzo zagrije, što znači da se troše ekonomičnije od brezovih drva. Ali u isto vrijeme, nakon sagorijevanja drva, iz ariša se oslobađa velika količina ugljičnog monoksida, tako da morate biti oprezni pri rukovanju zračnom zaklopkom. Ogrevno drvo od hrastovine i bukve takođe emituje mnogo toplote. Općenito, korištenje određenih drva za ogrjev ovisi o dostupnosti u blizini šumsko područje. Glavna stvar je da su drva za ogrjev suha i da su trupci iste veličine.

Koje su karakteristike sagorevanja drva? Na početku procesa, temperatura u ložištu i dimnim kanalima brzo raste. Njegova maksimalna vrijednost se postiže u fazi intenzivnog sagorijevanja. Tokom sagorevanja dolazi do oštrog pada temperature. Za održavanje procesa sagorijevanja potreban je stalan pristup određenoj količini zraka u ložištu. Dizajn kućanskih peći ne predviđa prisutnost posebne opreme koja regulira protok zraka u zonu izgaranja. U tu svrhu se koriste vrata sa ventilatorom. Ako je otvoren, konstantna količina zraka ulazi u ložište.

U šaržnim pećima, potreba za zrakom varira u zavisnosti od faze sagorijevanja. Kada dođe do intenzivnog oslobađanja isparljivih materija, obično nema dovoljno kiseonika, pa je moguće takozvano hemijsko sagorevanje goriva i zapaljivih gasova koji se njime oslobađaju. Ova pojava je praćena gubicima toplote, koji mogu dostići 3-5%.

U fazi naknadnog sagorevanja ostataka uočava se suprotna slika. Zbog viška zraka u peći povećava se izmjena plina, što dovodi do značajnog povećanja gubitka topline. Prema istraživanjima, do 25-30% toplote se gubi zajedno sa izduvnim gasovima tokom perioda naknadnog sagorevanja. Osim toga, zbog kemijskog sagorijevanja, hlapljive tvari se talože na unutrašnjim zidovima ložišta i dimovoda. Imaju nisku toplinsku provodljivost, tako da je smanjen korisni prijenos topline peći. Velika količina čađi dovodi do sužavanja dimnjaka i lošeg propuha. Prekomjerno nakupljanje čađi također može uzrokovati požar.

Treset, koji je ostatak trule biljne materije, ima hemijski sastav sličan drvu za ogrev. Ovisno o načinu vađenja, treset se može rezbariti, grudati, presovati (u briketima) i mljeti (tresetni komadići). Vlažnost ove vrste čvrstog goriva je 25-40%.

Uz ogrevno drvo i treset, ugalj se često koristi za loženje peći i kamina, što na svoj način hemijski sastav To je spoj ugljika i vodonika i ima visoku kalorijsku vrijednost. Međutim, nije uvijek moguće kupiti istinski visokokvalitetan ugalj. U većini slučajeva, kvaliteta ove vrste goriva ostavlja mnogo da se poželi. Povećan sadržaj u uglju finih frakcija dovodi do zbijanja sloja goriva, uslijed čega počinje takozvano sagorijevanje kratera, koje je neravnomjerno po prirodi. Prilikom sagorijevanja velikih komada uglja on također gori neravnomjerno, a ako je gorivo previše vlažno, specifična toplina sagorijevanja se značajno smanjuje. Osim toga, takav ugalj je teško skladištiti zimi, jer se pod utjecajem temperatura ispod nule ugalj smrzava. Da bi se izbjegle slične i druge nevolje, optimalni sadržaj vlage u uglju ne bi trebao biti veći od 8%.

Treba imati na umu da je korištenje čvrstog goriva za loženje kućnih peći prilično problematično, pogotovo ako je kuća velika i grije se na nekoliko peći. Pored toga što je za pripremu potrebno mnogo truda i materijalnih sredstava te se troši velika količina vremena na dovođenje drva za ogrjev i uglja do peći, u pepeonicu se sipa oko 2 kg uglja, npr. koji se uklanja i baca zajedno sa pepelom koji se tu nakuplja.

Kako bi proces sagorijevanja čvrstog goriva u pećima za domaćinstvo bio što efikasniji, preporučuje se sljedeće. Nakon što ste ubacili drva za ogrjev u ložište, potrebno ga je pustiti da se raspali, a zatim ga napuniti veliki komadi ugalj

Nakon što se ugalj rasplamsa, treba ga prekriti manjom frakcijom sa navlaženom šljakom, a nakon nekog vremena na to staviti navlaženu mješavinu pepela i sitnog uglja koja je pala kroz rešetku u jamu za pepeo. U tom slučaju vatra ne bi trebala biti vidljiva. Ovako potopljena peć sposobna je cijeli dan ispuštati toplinu u prostoriju, tako da vlasnici mogu mirno obavljati svoj posao bez brige o stalnom održavanju vatre. Bočni zidovi peći će biti vrući zbog postepenog sagorijevanja uglja, koji ravnomjerno oslobađa svoj toplotnu energiju. Gornji sloj, koji se sastoji od finog uglja, potpuno će izgorjeti. Izgorjeli ugalj se također može posipati slojem prethodno navlaženih otpadnih ugljenih briketa.

Nakon loženja peći, morate uzeti kantu s poklopcem, bolje je ako je pravokutnog oblika (prikladnije je odabrati ugalj iz njega pomoću lopatice). Najprije je potrebno ukloniti sloj šljake sa ložišta i baciti ga, a zatim u kantu sipati mješavinu sitnog uglja i pepela, kao i izgaranja i pepela i sve to navlažiti bez miješanja. Na dobijenu smjesu stavite oko 1,5 kg sitnog uglja, a na nju 3-5 kg ​​krupnijeg uglja. Na taj način peć i gorivo se istovremeno pripremaju za sljedeće paljenje. Opisani postupak se mora stalno ponavljati. Koristeći ovaj način loženja peći, ne morate svaki put izlaziti u dvorište kako biste prosijali pepeo i tragove izgorjelih.

Organsko gorivo (gasovito, tečno i čvrsto) ima široku primenu u raznim vrstama toplotnih instalacija: u pećima parnih i toplovodnih kotlova, uključujući parne turbinske elektrane, u industrijskim pećima i u poljoprivredi, u komorama za sagorevanje gasne turbine i motora koji dišu vazduh, u cilindrima klipnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem, u komorama za sagorevanje magnetogasdinamičkih elektrogeneratora itd.


Gorivo u svim instalacijama grijanja se sagorijeva kako bi se dobila toplina kao rezultat egzotermnih kemijskih reakcija i dobili vrući produkti potpunog izgaranja (dimni plinovi) ili produkti rasplinjavanja.


U pećima parnih kotlova, u industrijskim pećima (osim osovinskih peći), u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, u komorama za sagorevanje gasnih turbina, sagorevanje se obavlja sa najvećom potpunošću, dobijajući produkte potpunog sagorevanja.


Gasni generatori provode procese gasifikacije u kojima se kao oksidanti koriste kisik, zrak, vodena para i ugljični dioksid. Reakcije koje se dešavaju u takvim uređajima su po prirodi iste kao i reakcije sagorevanja, ali kao rezultat nastaju zapaljivi gasoviti produkti gasifikacije.


Postoji i dvostepeno sagorevanje goriva: 1 - prvo se gorivo gasifikuje; 2 - tada (u istom uređaju) proizvodi gasifikacije potpuno izgore.


Različiti su uslovi za sagorevanje goriva u različitim grejnim uređajima i njihova priprema za sagorevanje, kao što su različita i sama goriva. Na primjer, u pećima parnih i toplovodnih kotlova i u industrijskim pećima gorivo gori na atmosferski pritisak, dok u komorama za sagorevanje gasnih turbina i u cilindrima motora sa unutrašnjim sagorevanjem gorivo sagoreva pod pritiskom višestruko većim od atmosferskog. Uprkos gore navedenim razlikama, u procesima sagorevanja razne vrste goriva imaju mnogo toga zajedničkog. kratke informacije Procesi sagorevanja i uređaji za gorivo opisani su u nastavku.

2. Reakcije sagorevanja i gasifikacije

Procesi sagorevanja se dele na homogene, koje se javljaju po zapremini, kada su gorivo i oksidant u istom faznom stanju (na primer, sagorevanje vodika u mešavini sa vazduhom), i heterogene, koje se javljaju na površini čvrstog ugljenika (npr. , sagorevanje koksa u struji vazduha). U ovim reakcijama sagorevanja oksidaciono sredstvo je suvi vazduh, koji se po zapremini sastoji od približno 21% kiseonika i 79% azota, te stoga proizvodi sagorevanja sadrže balast - azot, koji ih razblažuje. Kada se koristi čisti kisik kao oksidant, neće biti balasta.

3. Homogeno sagorevanje. Kinetika kemijskih reakcija

U svim termičkim instalacijama nastoje da izvode procese sagorevanja najvećom brzinom, jer to omogućava stvaranje malih mašina i uređaja i postizanje najveće produktivnosti u njima. Proces sagorevanja u postojećim instalacijama odvija se velikom brzinom, oslobađajući veliku količinu toplote tokom sagorevanja goriva i proizvodeći visoke temperature. Da bi se bolje razumio uticaj različitih faktora na brzinu sagorevanja, u nastavku se razmatraju elementi kinetike hemijskih reakcija.


Brzina bilo koje kemijske reakcije ovisi o koncentraciji reaktanata, temperaturi i pritisku. To se objašnjava činjenicom da se molekule plina, krećući se u različitim smjerovima velikom brzinom, sudaraju jedni s drugima. Što su češći njihovi sudari, reakcija se odvija brže. Učestalost sudara molekula ovisi o njihovom broju po jedinici volumena, odnosno o koncentraciji i, osim toga, o temperaturi. Koncentracija se podrazumijeva kao masa tvari po jedinici volumena i mjeri se u kg/m3, a češće - u broju kilomola po 1 m3.

4. Osobine sagorevanja gasovitog goriva

Proces sagorevanja gasovitog goriva je homogen, tj. i gorivo i oksidant su u istom agregacionom stanju i nema fazne granice. Da bi sagorijevanje počelo, plin mora doći u kontakt sa oksidantom. U prisustvu oksidatora, moraju se stvoriti određeni uslovi za početak izgaranja. Oksidacija zapaljivih komponenti moguća je i na relativno niskim temperaturama. U ovim uslovima, brzine hemijskih reakcija su beznačajne. Kako temperatura raste, brzina reakcija se povećava.


Kada se postigne određena temperatura, mješavina plina i zraka se zapali, brzine reakcije naglo rastu i količina topline postaje dovoljna za spontano održavanje izgaranja. Minimalna temperatura na kojoj se smjesa zapali naziva se temperatura paljenja. Vrijednost ove temperature za različite plinove nije ista i zavisi od termofizičkih svojstava zapaljivih plinova, sadržaja goriva u mješavini uvjeta paljenja, uslova za odvođenje topline u svakom pojedinom uređaju itd. Na primjer, paljenje temperatura vodonika je u rasponu od 820-870 K, a oksida ugljenika i metana - 870-930 K i 10201070 K, respektivno.


Zapaljivi plin pomiješan sa oksidantom gori u baklji. Baklja je određena zapremina pokretnih gasova u kojima se odvijaju procesi sagorevanja. U skladu sa opšte odredbe teorije sagorijevanja razlikuju dvije fundamentalno različite metode sagorijevanja plina u baklji - kinetičku i difuzijsku. Kinetičko sagorijevanje karakterizira prethodno (prije izgaranja) miješanje plina sa oksidantom. Plin i oksidant se prvo dovode u uređaj za miješanje plamenika. Smjesa se spaljuje izvan miksera. U ovom slučaju, brzina procesa će biti ograničena brzinom hemijskih reakcija sagorevanja i
τgor, τhim.


Difuzijsko sagorevanje nastaje tokom procesa mešanja zapaljivog gasa sa vazduhom. Gas ulazi u radnu zapreminu odvojeno od vazduha. Brzina procesa u ovom slučaju će biti ograničena brzinom miješanja plina sa zrakom i τhot

Vrsta difuzionog sagorevanja je mešovito (difuziono-kinetičko) sagorevanje. Gas se prethodno miješa sa određenom (nedovoljnom za potpuno sagorijevanje) količinom zraka. Ovaj vazduh se naziva primarnim. Dobivena smjesa se unosi u radni volumen. Ostatak zraka (sekundarni zrak) ulazi tamo odvojeno od njega.


U pećima kotlovskih jedinica češće se koriste kinetički i mješoviti principi sagorijevanja goriva. Metoda difuzije najčešće se koristi u tehnološkim industrijskim pećima.


Struktura i dužina gorionika, pod svim ostalim jednakim uslovima, zavisi od režima protoka. Postoje laminarne i turbulentne plinske baklje. Laminarni gorionik se formira pri malim brzinama protoka smjese (Re 3000) gorionik je turbulentan već blizu izlaza gorionika.


Sagorevanje gasa se dešava u uskoj zoni koja se zove front sagorevanja. Gas, prethodno pomiješan sa oksidantom, gori na frontu sagorijevanja, koji se naziva kinetički. Ovaj front predstavlja međuprostor između svježe mješavine plina i zraka i produkata izgaranja. Površina kinetičke fronte izgaranja određena je brzinom kemijskih reakcija.


U slučaju difuzionog sagorevanja gasa, formira se front difuzije sagorevanja, koji predstavlja međuprostor između produkata sagorevanja i mešavine gasa sa produktima sagorevanja koji difunduju prema struji gasa. Površina ove fronte određena je brzinom miješanja plina s oksidantom.


Difuzijsko-kinetičko sagorevanje gasa karakteriše prisustvo dva fronta. Prilikom kinetičkog sagorijevanja troši se oksidator doveden u mješavini s plinom, a pri difuzijskom sagorijevanju izgara onaj dio plina koji nije izgorio pri kinetičkom sagorijevanju zbog nedostatka oksidatora.


Na sl. Na slici 1 prikazana je struktura gorućih baklji za različite metode sagorevanja zapaljivog gasa i dijagram fronta sagorevanja.



Rice. 1. : kinetički (a), mješoviti (b) i difuzijski (c), kao i dijagram fronta sagorijevanja


Dolazeća svježa mješavina plina i zraka zagrijava se prijenosom topline vođenjem i zračenjem s fronta sagorijevanja. Smjesa zagrijana do temperature paljenja gori u prednjem dijelu sagorijevanja, a produkti sagorijevanja napuštaju ovu zonu i djelomično difundiraju u nadolazeću smjesu. Položaj fronta sagorevanja iznad izlaza iz gorionika zavisi od fizičke prirode zapaljivog gasa, njegove koncentracije u smeši, brzine protoka i drugih faktora. Front sagorevanja se može kretati u pravcu normalnom na njegovu površinu sve dok se ne uspostavi jednakost između količine sagorele i ulazne smeše po jedinici površine fronta. Istovremeno se postiže i toplotna ravnoteža: toplotni tok sa fronta sagorevanja je uravnotežen protivtokom prebačenog hladnog izvornog gasa.


Najvažnija karakteristika sagorevanja gasovitog goriva je brzina normalnog širenja plamena - brzina kojom se front sagorevanja kreće normalno na svoju površinu u pravcu nadolazeće mešavine gasa i vazduha. Ako je projekcija vektora brzine strujanja na normalu na prednju površinu jednaka i, ova fronta će biti nepomična u odnosu na izlaz gorionika. Glavni faktori od kojih zavisi brzina normalnog širenja plamena su reaktivnost gasa, njegova koncentracija u smeši i temperatura predgrijavanja smeše.


Reaktivnost gasa određena je energijom aktivacije. Očigledno je da gasovi sa niskom energijom aktivacije reaguju sa oksidantom većom brzinom, a ovi gasovi se odlikuju velikom brzinom širenja plamena (vodik, acetilen). Količina toplote koja se oslobađa tokom sagorevanja i temperatura na frontu sagorevanja zavise od koncentracije gasa i smeše. Početno zagrijavanje smjese povećava temperaturu u prednjem dijelu. Ako brzina protoka mješavine značajno premašuje brzinu širenja plamena, može doći do razdvajanja plamena. Ako su izlazne brzine znatno manje od brzina širenja plamena, tada se plamen uvlači u gorionik (proboj).

5. Donja i gornja granica eksplozivnosti zapaljivih gasova

Još jedna važna karakteristika sagorijevanja mješavine plina i zraka je prisustvo granica koncentracije. Zapaljivi plinovi mogu se zapaliti ili eksplodirati ako se pomiješaju u određenim (za svaki plin) omjerima sa zrakom i zagriju ne niže od njihove temperature paljenja. Paljenje i dalje spontano sagorevanje mešavine gas-vazduh pri određenim odnosima gasa i vazduha moguće je u prisustvu izvora vatre (čak i varnice).


Postoje donja i gornja koncentracijska granica eksplozivnosti (zapaljivosti) - minimalni i maksimalni procenat gasa u smeši pri kojem može doći do paljenja i eksplozije.


Donja granica odgovara minimalnoj, a gornjoj maksimalnoj količini gasa u mešavini, pri kojoj njihovo paljenje (prilikom paljenja) i spontano (bez toka toplote izvana) širenje plamena (spontano paljenje) pojaviti. Iste granice odgovaraju uslovima eksplozivnosti mešavina gasa i vazduha.


Donja granica eksplozivnosti odgovara minimalnoj koncentraciji isparenja goriva u mješavini sa zrakom pri kojoj dolazi do bljeska kada se primijeni plamen. Gornja granica eksplozivnosti odgovara maksimalnoj koncentraciji pare goriva u mješavini sa zrakom, iznad koje se više ne pojavljuju bljeskovi zbog nedostatka kisika u zraku. Što je širi raspon granica zapaljivosti (koji se nazivaju i granice eksplozivnosti) i što je niža donja granica, to je plin eksplozivniji. Većina ugljikovodika ima niske granice eksplozivnosti. Za CH4 metan, donja i gornja granica eksplozivnosti su 5% i 15% zapremine, respektivno.


Najšire granice eksplozivnosti (zapaljivosti) imaju određeni gasovi: vodonik (4,0 - 75%), acetilen (2,0 - 81%) i ugljen monoksid (12,5 - 75%). Volumetrijski sadržaj zapaljivog plina u mješavini plin-vazduh, ispod kojeg se plamen ne može spontano širiti u ovoj mješavini kada se u nju unese izvor visoke temperature, naziva se donja granica koncentracije paljenja (širenja plamena) ili donja eksplozivna vrijednost. granica datog gasa. Dakle, mješavina plina i zraka je eksplozivna samo ako je sadržaj zapaljivog plina u njoj u rasponu između donje i gornje granice eksplozivnosti.




Postojanje granica zapaljivosti (eksplozivnosti) uzrokovano je gubicima toplote tokom sagorevanja. Kada se zapaljiva smjesa razrijedi zrakom, kisikom ili plinom, gubici topline se povećavaju, brzina širenja plamena se smanjuje i izgaranje prestaje nakon uklanjanja izvora paljenja.


Kako temperatura smjese raste, granice zapaljivosti se šire, a na temperaturama iznad temperature samozapaljenja, mješavine plina sa zrakom ili kisikom izgaraju u bilo kojem volumnom odnosu.


Granice zapaljivosti (eksplozivnosti) ne zavise samo od vrste zapaljivih gasova, već i od eksperimentalnih uslova (kapacitet posude, toplotna snaga izvora paljenja, temperatura smeše, širenje plamena gore, dole, horizontalno, itd.). Ovo objašnjava malo različite vrijednosti ovih granica u različitim književnim izvorima. Kada se plamen širi odozgo prema dolje ili horizontalno, donje granice se lagano povećavaju, a gornje smanjuju.


Izračunati višak pritiska prilikom eksplozije ovakvih mešavina je sledeći: prirodni gas - 0,75 MPa, propan i butan - 0,86 MPa, vodonik - 0,74 MPa, acetilen - 1,03 MPa. U stvarnim uvjetima, temperatura eksplozije ne dostiže maksimalne vrijednosti i rezultirajući pritisci su niži od naznačenih, ali su sasvim dovoljni da unište ne samo obloge kotlova i zgrada, već i metalne kontejnere ako u njima dođe do eksplozije. .


Glavni razlog za stvaranje eksplozivnih mješavina plin-vazduh je curenje gasa iz sistema za dovod gasa i njegovih pojedinačnih elemenata (zatvaranje ventila, habanje zaptivki kutije za punjenje, pucanje šavova gasovoda, curenje navojnih spojeva itd.), kao i nesavršena ventilacija prostorija, ložišta i plinskih kanala kotlova i peći, podruma i raznih bunara podzemnih komunikacija. Zadatak operativnog osoblja gasnih sistema i instalacija je pravovremena identifikacija i otklanjanje curenja gasa i striktno sprovođenje proizvodnih uputstava za upotrebu gasovitog goriva, kao i bezuslovno kvalitetno sprovođenje planiranog preventivnog pregleda i sanacije gasa. sistemi snabdevanja i gasna oprema.

6. Osobine sagorevanja tečnog goriva

Glavno tekuće gorivo koje se trenutno koristi je lož ulje. Instalacije male snage također koriste lož ulje, koje je mješavina tehničkog kerozina i smola. Najveću praktičnu primjenu ima metoda sagorijevanja tekućeg goriva u raspršenom stanju. Atomizacija goriva omogućava značajno ubrzanje njegovog sagorijevanja i postizanje visokih toplinskih naprezanja u zapreminama komore za izgaranje zbog povećanja površine kontakta između goriva i oksidatora.


Tačka ključanja tečnih goriva uvijek je niža od njihove temperature samozapaljenja, odnosno minimalne temperature okoline, počevši od koje se gorivo pali, a zatim gori bez vanjskog izvora topline. Ova temperatura je viša od temperature paljenja, pri kojoj gorivo gori samo u prisustvu vanjskog izvora paljenja (varnica, vrući zavojnica, itd.). Zbog toga je, u prisustvu oksidatora, sagorijevanje tekućih goriva moguće samo u stanju pare. Ova okolnost je glavna za razumijevanje mehanizma procesa sagorijevanja tekućeg goriva.


Proces sagorevanja tečnog goriva obuhvata sledeće faze: 1 - atomizaciju (prskanje) pomoću mlaznica; 2 - isparavanje i termičko razlaganje goriva; 3 - miješanje rezultirajućih proizvoda sa zrakom; 4 - paljenje smeše; 5 - stvarno sagorevanje.


Svrha atomizacije je povećanje površine kontakta tekućine sa zrakom i plinovima. Površina se povećava nekoliko hiljada puta. Zbog jakog zračenja goruće baklje, kapljice vrlo brzo isparavaju i podliježu termičkom raspadanju (pucanju).


Kap tekućeg goriva koja ulazi u zagrijani volumen, čija je temperatura iznad temperature samopaljenja, počinje djelomično isparavati. Pare goriva se miješaju sa zrakom i formiraju mješavinu pare i zraka. Do paljenja dolazi u trenutku kada koncentracija para u smjesi dostigne vrijednost koja prelazi njenu vrijednost na donjoj granici koncentracije paljenja. Sagorevanje se tada održava spontano toplotom koju kapljica dobija od sagorevanja zapaljive smeše. Počevši od trenutka paljenja, brzina procesa isparavanja se povećava, jer temperatura sagorijevanja zapaljive mješavine pare i zraka znatno premašuje početnu temperaturu zapremine u koju se unosi raspršeno gorivo.


Dakle, sagorevanje tečnog goriva karakterišu dva međusobno povezana procesa: isparavanje goriva usled oslobađanja toplote iz goruće mešavine pare i vazduha i stvarno sagorevanje ove mešavine u blizini površine kapi. Homogeno sagorevanje mešavine pare i vazduha je hemijski proces, a proces isparavanja je fizičke prirode. Rezultirajuća brzina i vrijeme sagorijevanja tekućeg goriva će biti određeni intenzitetom fizičkog ili kemijskog procesa.


Prilikom sagorevanja tečnog goriva, gorionik se sastoji od tri faze: 1 - tečno; 2 - čvrsti (raspršeni ugljenik od raspadanja tečnih ugljovodonika); 3 - gasovita.


Brzina sagorevanja, kao i kod sagorevanja zapaljivih gasova, zavisi od uslova formiranja smeše, stepena preliminarne aeracije, stepena turbulencije plamena, temperature komore za sagorevanje i uslova razvoja plamena. Visokomolekularni ugljikovodični plinovi, koji se razlažu na visokim temperaturama u jednostavna jedinjenja, oslobađaju ugljik čađi, čija je veličina čestica vrlo mala (~ 0,3 mikrona). Ove čestice, kada se zagreju, daju sjaj plamena. Svjetlost plamena teških ugljovodonika može se smanjiti. Da bi se to postiglo, mora se izvršiti djelomično prethodno miješanje, odnosno određena količina zraka mora biti dovedena u mlaznicu. Kisik mijenja prirodu razgradnje organskih molekula: ugljik se ne oslobađa u čvrstom obliku, već u obliku ugljičnog monoksida, koji gori plavkastim prozirnim plamenom.


Ako brzina sagorijevanja nastalih para značajno premašuje brzinu isparavanja goriva, tada se brzina isparavanja uzima kao brzina sagorijevanja, a zatim τburn = τfizičko + τhemijsko.


Inače, kada je brzina hemijske interakcije para sa oksidantom znatno niža od brzine isparavanja goriva, intenzitet procesa sagorevanja će u potpunosti zavisiti od brzine hemijskih reakcija sagorevanja mešavine pare i vazduha i isparavanja kapljica najduža faza sagorevanja tečnog goriva. Stoga je za uspješno i ekonomično sagorijevanje tekućih goriva potrebno povećati disperziju atomizacije.

7. Sagorevanje čvrstog goriva (heterogeno sagorevanje)

Za sagorijevanje goriva potrebna vam je velika količina zraka, nekoliko puta veća od težine goriva. Prilikom puhanja sloja goriva zrakom, sila aerodinamičkog pritiska protoka P može biti manja od težine komada goriva G ili, obrnuto, veća od nje. U pećima s "fluidiziranim slojem", "ključanje" je povezano s odvajanjem čestica goriva, što povećava volumen sloja za 1,5-2,5 puta. Kretanje čestica goriva (obično od 2 do 12 mm) slično je kretanju kipuće tekućine, zbog čega se takav sloj naziva "ključanjem".


U pećima sa “fluidiziranim” slojem, strujanje plina i zraka ne cirkulira u zoni sloja, već direktno duva kroz sloj. Zračni tok koji prodire u sloj doživljava neujednačeno kočenje, što stvara složeno polje brzina u kojem čestice stalno mijenjaju svoj nagib ovisno o svom položaju u strujanju. U ovom slučaju, čestice dobijaju rotaciono-pulzirajuće kretanje, što stvara utisak tečnosti koja ključa.


Proces sagorevanja čvrstog goriva može se uslovno podeliti na faze koje se međusobno preklapaju. Ove faze se odvijaju pod različitim temperaturnim i termičkim uslovima i zahtevaju različite količine oksidacionog sredstva.


Svježe gorivo koje ulazi u ložište se manje-više brzo zagrijava, iz njega isparava vlaga i oslobađaju se hlapljive tvari - proizvodi suhe destilacije goriva. Istovremeno dolazi do procesa stvaranja koksa. Koks gori i djelomično se gasificira na rešetki, a plinoviti produkti se sagorijevaju u komori za sagorijevanje. Negorivi mineralni dio goriva tokom sagorijevanja goriva pretvara se u šljaku i pepeo.

8. Dizajn raznih ložišta

Uređaj za sagorijevanje ili ložište dio je kotlovske jedinice koja je dizajnirana da sagorijeva gorivo i oslobađa toplinu koja je kemijski vezana u njemu. Istovremeno, ložište je uređaj za izmjenu topline u kojem se dio topline oslobođene pri sagorijevanju goriva zračenjem prenosi na grijaće površine. Osim toga, kada se čvrsto gorivo sagori u peći, dio nastalog pepela ispada.


Prema vrsti goriva koje se sagorijeva razlikuju se peći za sagorijevanje čvrstih, tekućih i plinovitih goriva. Osim toga, postoje peći u kojima se istovremeno mogu sagorijevati različite vrste goriva: čvrsto s tekućim ili plinovitim, tečno i plinovito.


Postoje tri glavna načina sagorevanja goriva: u sloju, bakljom i vorteksom (ciklon). U skladu s tim, ložišta se dijele u tri velike klase: sloj, baklja i vrtlog. Toplotne i vorteks peći se često kombinuju u opšta klasa komorna ložišta.





Rice. 2. : a - gusti sloj; b - sloj „kipeći“; c i d - viseći sloj (heterogene baklje)


U sloju se gorivo sagoreva ispod kotlovskih jedinica sa kapacitetom pare do 20-35 t/h. U ležištu se može sagorevati samo čvrsto gorivo, na primer: mrki i kameni ugalj, grudasti treset, uljni škriljci, drvo. Gorivo koje se spaljuje u sloju se ubacuje na rešetku, na kojoj leži u gustom sloju. Sagorijevanje goriva odvija se u struji zraka, koji obično prodire u ovaj sloj odozdo prema gore.


Peći za sagorevanje goriva u krevetu se dele u tri klase (slika 3):


1 - ložišta sa stacionarnom rešetkom i slojem goriva koji stoji na njoj (sl. 3, a i b);


2 - ložišta sa pokretnom rešetkom koja pomiče sloj goriva koji leži na njoj (sl. 3, c, d);


3 - ložišta sa fiksnom rešetkom i slojem goriva koji se kreće duž nje (sl. 3, e, f, g).





Rice. 3. Sheme peći za sagorijevanje goriva u krevetu: a - ručna horizontalna rešetka; b - ložište sa bacačem na fiksni sloj; c - ložište sa lančanom mehaničkom rešetkom; g - ložište sa mehaničkim lančanim povratnom rešetkom i bacačem; d - ložište sa šuštavom trakom; e - ložište sa rešetkom; g - ložište sistema Pomerantsev


Najjednostavnije ložište sa fiksnom rešetkom i fiksnim slojem goriva je ložište sa ručnom horizontalnom rešetkom (slika 3, a). Ova rešetka se može koristiti za sagorevanje čvrstih goriva svih vrsta, ali potreba za ručnim održavanjem ograničava njenu primenu u kotlovima sa veoma malim učinkom pare (do 1-2 t/h).


Za slojevito sagorevanje goriva pod kotlovima sa većim učinkom pare, mehanizovano je održavanje peći i pre svega dovod svežeg goriva u nju.


U ložištima sa fiksnom rešetkom i fiksnim slojem goriva, mehanizacija utovara se vrši pomoću posipača 1, koji kontinuirano mehanički pune svježe gorivo i raspršuju ga po površini rešetke 2 (Sl. 3, b). U takvim ložištima moguće je sagorijevati kameni i mrki ugalj, a ponekad i antracit pod kotlovima parnog kapaciteta do 6,5-10,0 t/h.


Klasa ložišta sa pokretnom rešetkom koja pomiče sloj goriva koji leži na njoj uključuje ložišta sa mehaničkom lančanom rešetkom (sl. 3, c), koja se izrađuju u različitim modifikacijama. U ovom ložištu gorivo iz dovodnog rezervoara 1 gravitacijom teče do prednjeg dela beskonačne rešetke 2 koja se sporo kreće, koja ga ubacuje u ložište. Gorivo koje sagoreva kontinuirano se kreće kroz ložište zajedno sa rešetkom. U tom slučaju potpuno sagorijeva, nakon čega se šljaka nastala na kraju rešetke ulijeva u bunker za šljaku 3.


Ložišta s lančanim rešetkama su osjetljiva na kvalitet goriva. Oni su najpogodniji za sagorevanje sortiranog umereno vlažnog i umereno pepelnog uglja bez zgrušavanja sa relativno visokom tačkom topljenja pepela i prinosom isparljivih materija od HC = 10-25% od zapaljive mase. U takvim ložištima može se spaliti i sortirani antracit. Ložišta sa lančanom rešetkom nisu pogodna za rad na ugljevlju koji se zgušnjava, kao ni na uglju sa niskim topljivim pepelom. Ova ložišta se mogu ugraditi ispod kotlova snage pare od 10 do 150 t/h, au Rusiji se ugrađuju ispod parni kotlovi sa kapacitetom pare od 10-35 t/h, uglavnom za sagorevanje sortiranog antracita.


Za sagorevanje goriva visoke vlažnosti, posebno treseta, lančana rešetka se kombinuje sa osovinskom predpeći koja je potrebna za prethodno sušenje goriva. Najčešće ložište sa osovinskim lancem je profesionalno ložište. T. F. Makarieva.


Druga vrsta ložišta u ovoj klasi su ložišta sa obrnutom lančanom rešetkom i bacačem. U ovim ložištima se oštrica rešetke kreće u suprotnom smjeru, odnosno od stražnje stijenke ložišta prema prednjoj. Na prednjem zidu peći nalaze se posipači koji kontinuirano dovode gorivo u platno. Izgorjela šljaka se izlijeva iz rešetke u spremnik za šljaku koji se nalazi ispod prednjeg dijela peći. Ova ložišta su znatno manje osjetljiva na kvalitet goriva od ložišta sa direktnom rešetkom, pa se koriste za loženje kako sortiranog tako i nesortiranog kamenog i mrkog uglja pod kotlovima parnog kapaciteta 10-35 t/h.


Ložišta sa fiksnom rešetkom i slojem goriva koji se kreće duž nje temelje se na različitim principima organizacije procesa kretanja i sagorijevanja goriva. U ložištima sa šuštavom šipkom gorivo se pomiče duž fiksne horizontalne rešetke posebnom šipkom posebnog oblika, pomičući se naprijed-natrag duž rešetke. Koriste se za sagorevanje mrkog uglja pod kotlovima parnog kapaciteta do 6,5 t/h. Vrsta ložišta sa šuštavom trakom je gorionik-slojno ložište sistema prof. S.V. Tatishcheva, koji se koristio za sagorijevanje mljevenog treseta pod kotlovima s kapacitetom pare do 75 t/h. Razlikuje se od konvencionalnog ložišta sa šuštavom šipkom po prisutnosti šahtnog predložaka, u kojem se mljeveni treset prethodno suši dimnim plinovima koji se posebnim ejektorom usisavaju u okno. U ovom ložištu možete sagorevati i mrki i kameni ugalj.


U ložištima sa nagnutom rešetkom i brzim ložištima sistema V.V. Pomerantsev, gorivo koje ulazi u ložište odozgo, tokom sagorevanja, klizi pod uticajem gravitacije u donji dio ložište, omogućavajući novim porcijama goriva da uđu u ložište. Ova ložišta se koriste za sagorevanje drvnog otpada ispod kotlova snage pare od 2,5 do 20 t/h, i rudničkih ložišta i za sagorevanje treseta - ispod kotlova snage pare do 6,5 t/h.


Zbog posebnosti bilansa goriva Rusije, koja koristi uglavnom kameni i djelimično mrki ugalj, najzastupljenija su ložišta sa bacačima i mehaničkim lančanim rešetkama. Peći namijenjene sagorijevanju treseta, škriljaca i drva su mnogo rjeđe, jer gorivo ovih vrsta igra sporednu ulogu u bilansu goriva u Rusiji.


U procesu baklje mogu se spaljivati ​​čvrsta, tečna i plinovita goriva. pri čemu:


Gasovito gorivo ne zahtijeva nikakvu preliminarnu pripremu;


Čvrsto gorivo se prvo mora samljeti u fini prah u posebnim postrojenjima za pripremu prašine, čiji su glavni element mlinovi za mljevenje uglja;


Tečno gorivo se mora prskati u veoma sitne kapljice u posebnim mlaznicama.


Tečna i gasovita goriva se sagorevaju pod kotlovima bilo kojeg parnog kapaciteta, a praškasto gorivo se sagoreva ispod kotlovskih agregata kapaciteta pare od 35-50 t/h i više.


Sagorevanje svake od tri vrste goriva u procesu baklje ima specifične karakteristike, ali opšti principi način sagorevanja u baklji ostaje isti za sva goriva.


Ložište za baklje (slika 4) je pravougaona komora 1, napravljena od vatrostalne opeke, u koju se kroz gorionike 2 u bliskom kontaktu uvode gorivo i vazduh neophodan za njegovo sagorevanje, odnosno mešavina goriva i vazduha. Ova mješavina se zapali i izgori u nastaloj baklji. Gasovi izgaranja napuštaju peć u njenom gornjem dijelu. Prilikom sagorevanja praškastog goriva sa ovim produktima sagorevanja, značajan deo pepela goriva odvodi se u dimne kanale kotla, a ostatak pepela pada u donji deo (levak za šljaku) peći u obliku šljake.



Rice. 4. : a - jednokomorna komora za sagorevanje za gorivo u prahu sa uklanjanjem čvrste šljake; b - jednokomorna peć za praškasto gorivo sa tečnim uklanjanjem šljake; c - ložište za tečno i gasovito gorivo; g - ložište sa poluotvorenom komorom za sagorevanje za sagorevanje goriva u prahu


Zidovi komore za sagorevanje su iznutra prekriveni sistemom vodeno hlađenih cevi - paravanima za vodu za sagorevanje. Ovi zasloni su namijenjeni zaštiti zida komore za sagorijevanje od habanja i razaranja pod utjecajem visoke temperature gorionika i rastaljene šljake, ali što je najvažnije, predstavljaju efikasnu grijaću površinu koja apsorbira veliku količinu topline koju emituje gorionik. Zbog toga ovi ekrani za sagorevanje postaju veoma efikasno sredstvo za hlađenje dimnih gasova u komori za sagorevanje.


Peći za raspršivanje goriva dijele se u dvije klase prema načinu uklanjanja šljake: a) peći sa uklanjanjem šljake u čvrstom stanju; b) peći sa tečnim uklanjanjem šljake.


Komora 1 peći sa uklanjanjem šljake u čvrstom stanju (slika 4, a) odozdo je ograničena lijevkom za šljaku 3, čiji su zidovi zaštićeni sitastim cijevima. Ovaj lijevak se naziva “hladni” lijevak. Kapljice šljake koje padaju iz baklje, upadaju u ovaj lijevak, zbog relativno niske temperature okoline u njemu, stvrdnjavaju se, granulirajući u pojedinačna zrna. Iz hladnog lijevka granule šljake kroz vrat 4 ulaze u uređaj za prijem šljake 5, iz kojeg se posebnim mehanizmom uklanjaju u sistem za uklanjanje šljake i pepela.


Komora 1 peći sa uklanjanjem tečne šljake (slika 4, b) odozdo je ograničena horizontalnim ili blago nagnutim dnom 3, u čijoj blizini se, kao rezultat toplotne izolacije donjeg dela ekrana za sagorevanje, povećava temperatura. održava se iznad tačke topljenja pepela. Kao rezultat toga, šljaka koja je pala iz baklje na ovaj pod ostaje u rastopljenom stanju i teče iz peći kroz otvor za slavinu 4 u kadu za prijem šljake 5 napunjenu vodom, gdje se stvrdne i raspuca u sitne staklaste čestice.


Peći sa tečnim uklanjanjem šljake dijele se na jednokomorne (sl. 4, b) i dvokomorne za velike kotlove (sl. 4, d). U potonjem, komora za sagorijevanje je podijeljena u dvije komore:


1 - komora za sagorevanje u kojoj dolazi do sagorevanja goriva;


2 - rashladna komora u kojoj se hlade proizvodi sagorevanja.


Zasloni komore za sagorevanje su prekriveni toplotnom izolacijom


povećati temperaturu sagorevanja što je više moguće kako bi se pouzdanije dobila tečna šljaka, a ekrani rashladne komore držite otvorenim kako bi dodatno smanjili temperaturu produkata sagorevanja.


Peći na tečno i gasovito gorivo (sl. 4, c) izrađuju se sa horizontalnim ili blago nagnutim dnom.


U vrlo velikim kotlovskim jedinicama, uz komore za sagorijevanje prizmatičnog oblika, postoje takozvane poluotvorene komore, koje karakterizira prisustvo posebnog suženja koje dijeli peć na dvije zone: sagorijevanje i hlađenje. Poluotvorene komore se koriste za sagorevanje prašnjavih (sl. 4, d), tečnih i gasovitih goriva.


Peći sa bakljom se takođe mogu klasifikovati prema vrsti gorionika, koji su direktno protočni ili vrtložni, i prema lokaciji gorionika u komori za sagorevanje. Gorionici su postavljeni na prednjem (sl. 4) i bočnim zidovima i u uglovima komore za sagorevanje (sl. 4). U velikim kotlovskim jedinicama moguće je koristiti i kontra postavljanje gorionika na prednju i stražnju stijenku ložišta (sl. 4, d).


U vrtložnim (ciklonskim) pećima možete sagorijevati čvrsta goriva s visokim udjelom hlapljivih tvari, usitnjena do stanja prašine ili veličine zrna od 4-6 mm, kao i (još rijetko) lož ulje.


Princip rada ciklonske peći je da se u gotovo horizontalnoj (Sl. 5, a) ili okomitoj cilindričnoj predpeći 1 malog prečnika stvara vrtlog gas-vazduh u kome čestice gorućeg goriva kruže uzastopno sve dok ne izgore. skoro potpuno u suspenziji.





Rice. 5. : a - ložište sa horizontalnim ciklonskim predpećima; b - ložište sa vertikalnim ciklonskim predpećima


Produkti sagorevanja iz predložnih komora pri sagorevanju čvrstog goriva ulaze u komoru za naknadno sagorevanje 2, a iz nje u rashladnu komoru 3 i zatim u dimne kanale kotlovske jedinice. Šljaka iz pretpećih komora se uklanja u tečnom obliku kroz taphe 5, a da bi se povećala količina zahvaćene šljake, snop cijevi za sakupljanje šljake 4 ugrađuje se između komore za naknadno sagorijevanje i rashladne komore ili između ciklonskih predpeći i komora za naknadno sagorevanje Prilikom sagorevanja lož ulja, a ponekad i usitnjenog čvrstog goriva, komore za naknadno sagorevanje se ne ugrađuju i proizvodi sagorevanja se direktno iz predložnih komora ispuštaju u rashladnu komoru. Ciklonske peći se koriste u kotlovskim jedinicama s relativno visokim učinkom pare.


Pored tri glavne metode sagorevanja goriva koje su gore navedene, postoje i neke srednje metode.


Zbog sve veće popularnosti kotlova na čvrsto gorivo, veliki broj potencijalnih kupaca ove opreme zanima se za pitanje kojoj vrsti čvrstog goriva dati prednost kao glavnom, a ovisno o tome doneta odluka naručite jednu ili drugu vrstu oprema za grijanje.

Glavni pokazatelj bilo kojeg goriva, ne samo čvrstog goriva, je njegov prijenos topline, koji se osigurava sagorijevanjem čvrstog goriva. U ovom slučaju, prijenos topline čvrstog goriva direktno je povezan s njegovom vrstom, svojstvima i sastavom.

Malo hemije

Sastav čvrstog goriva uključuje sljedeće tvari: ugljik, vodonik, kisik i mineralna jedinjenja. Kada se gorivo sagori, ugljik i vodik se kombiniraju s kisikom zraka (najjači prirodni oksidans) - dolazi do reakcije sagorijevanja, oslobađajući veliku količinu toplinske energije. Dalje, gasoviti produkti sagorevanja se uklanjaju kroz sistem za odvod dima, a čvrsti proizvodi sagorevanja (pepeo i šljaka) ispadaju kao otpad kroz rešetku.

U skladu s tim, glavni zadatak s kojim se suočava projektant opreme za grijanje na čvrsto gorivo je osigurati najduže gorenje peći na čvrsto gorivo ili kotla na čvrsto gorivo. U ovom trenutku u ovoj oblasti je učinjen određeni napredak - u prodaji su se pojavili kotlovi dugog gornjeg rada na principu gornjeg sagorijevanja i procesa pirolize.

Kalorična vrijednost glavnih vrsta čvrstog goriva

  • Drva za ogrjev. U prosjeku (u zavisnosti od vrste drveta) i vlažnosti od 2800 do 3300 kcal/kg.
  • Treset – zavisno od vlažnosti od 3000 do 4000 kcal/kg.
  • Ugalj - zavisno od vrste (antracit, smeđi ili plameni) od 4700 do 7200 kcal/kg.
  • Presovani briketi i peleti – 4500 kcal/kg.

Drugim riječima, proces sagorijevanja različitih vrsta čvrstog goriva praćen je različitim količinama oslobođene toplinske energije, tako da izbor glavne vrste goriva treba pristupiti vrlo odgovorno - u ovom slučaju, vodite se u tom pitanju informacijama navedeno u operativnoj dokumentaciji (pasoš ili uputstvo za upotrebu) za ovu ili onu opremu na čvrsto gorivo.

Kratak opis glavnih vrsta čvrstog goriva

Drva za ogrjev

Najpristupačniji i stoga najčešći tip goriva u Rusiji. Kao što je već pomenuto, količina toplote koja se stvara tokom procesa sagorevanja zavisi od vrste drveta i njegovog sadržaja vlage. Vrijedi napomenuti da kada se koristi drva za ogrjev kao gorivo za kotao za pirolizu, postoji ograničenje vlažnosti, koje u ovom slučaju ne smije prelaziti 15-20%.

Treset

Treset su zbijeni ostaci trulih biljaka koji dugo leže u tlu. Na osnovu metode ekstrakcije razlikuju se visoki treset i niski treset. A prema stanju agregacije treset može biti: klesan, grudast i presovan u obliku briketa. U pogledu količine oslobođene toplinske energije, treset je sličan drvu za ogrjev.

Ugalj

Ugalj je najkaloričnija vrsta čvrstog goriva, koja zahtijeva posebnu tehnologiju paljenja. Općenito, da biste zapalili peć ili kotao na ugalj, prvo morate zapaliti ložište drvima, a tek onda na dobro osvijetljena drva ubaciti ugalj (smeđi, plamen ili antracit).

Briketi i peleti

Ovo nova vrstačvrsto gorivo, koje se razlikuje po veličini pojedinih elemenata. Briketi su veći, a peleti manji. Početni materijal za proizvodnju briketa i peleta može biti bilo koja "zapaljiva" tvar: strugotine, drvena prašina, slama, ljuske oraha, treset, ljuske suncokreta, kora, karton i druge "rasute" zapaljive tvari koje su slobodno dostupne.

Prednosti briketa i peleta

  • Ekološki prihvatljivo obnovljivo gorivo visoke kalorijske vrijednosti.
  • Dugo gori zbog velike gustine materijala.
  • Zgodno i kompaktno skladištenje.
  • Minimalna količina pepela nakon sagorevanja je od 1 do 3% zapremine.
  • Niska relativna cijena.
  • Mogućnost automatizacije procesa rada kotla.
  • Pogodan za sve vrste kotlova na čvrsto gorivo i peći za grijanje u domaćinstvu.