Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
на поступающее топливо. Колебания распиливающей среды заставляют мазут втягиваться без давления. В результате происходит очень тонкое распыливание (размер капель менее 2 мкм) и безсажевое сжигание.
3-6. ОСОБЕННОСТИ СЖИГАНИЯ КУСКОВОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В ПЕЧАХ
Достоинством печей, отапливаемых газом, мазутом или угольной пылью, является постоянство температуры и состава газовой среды в рабочей камере. Это постоянство определяется , непрерывностью поступления топлива в печь, неизменностью его состава и условий сжигания. В таких печах легко установить нейтральную или слегка восстановительную газовую среду, что часто бывает необходимым при нагреве металла. В печах же, работающих на кусковом твердом топливе, труднее добиться постоянства температуры и состава газовой среды в рабочей камере. Наибольшая неравномерность наблюдается при топках с периодической загрузкой топлива и периодической же чисткой топки. Указанный недостаток отсутствует у механических топок с непрерывной подачей топлива. Последовательность отдельных стадий процесса горения твердого топлива представлена на рис- 3-33.
Скорость гетерогенной реакции измеряется количеством углерода (в граммах), сгоревшего за 1 сек на 1 см2 активной поверхности топли-
Рис. 3-34. Схема гетерогенного горения.
/ — пограничный слой газов; 2 — золовая корка.
Продукты сгорания
Рис. 3-33. Поточная схема выгорания твердого топлива.
ва Ks, г!(см2-сек). Эта величина помимо температуры, давления и концентрации реагирующих веществ зависит от скорости диффузии к поверхности окислителя. Можно себе представить, что вблизи поверхности частицы топлива в пограничном слое (рис. 3-34) концентрация реагирующих веществ уменьшается, а концентрация продуктов реакции (СО и СОг) увеличивается. Этот пограничный слой газа толщиной б препятствует подводу кислорода, и скорость реакции горения будет зависеть от скорости диффузии окислителя через погранич-лый слой.
Скорость диффузии зависит от толщины пограничного слоя, температуры и разности концентраций окислителя в потоке С0 и на поверх-«ости Си. С другой стороны, толщина пограничного слоя зависит от скорости потока и приведенного диаметра частицы топлива. Как установлено выше, результирующая скорость реакции определяется тем, какой из составляющих процессов — диффузия или собственно реак-5* 67
т8001200woo г
ция — является лимитирующим. Горение натурального (технического) топлива зависит также от способа шлакоудаления. По мере выгорания углерода на поверхности частиц топлива образуется золовая корочка* затрудняющая доступ окислителя к поверхности углерода. Под действием высокой температуры зола может размягчиться, а кусочки топлива в плотном слое — соединиться (свариться). Слой, как говорят в таких случаях, зашлакуется, а горение топлива будет сильно затруднено' в связи с прекращением доступа воздуха не только к топливу, лежащему на решетке, но и к горючим летучим в топочном пространстве. О склонности топлива к зашлаковыванию слоя судят по температурным характеристикам его золы. Для удаления золового нароста и для расшлако^ вания слоя применяют шуровку, т. е. рыхление его. Удаление золь* в жидком виде (что возможно в условиях высоких температур) позволяет интенсифицировать процесс горения кокса.
Помимо углекислого газа СОг в топочное пространство поступает и окись углерода СО. Последняя является первичным продуктом окисления углерода (наравне с углекислотой СОг), кроме того, она получается в результате восстановления углекислоты в слое раскаленного углерода по реакции СОа+С=2СО.
На рис. 3-35 показана схема выгорания кокса в слое, лежащем на колосниковой решетке. В каждом коксовом (углеродном) канале, продуваемом в горячем состоянии воз-температура, с духом, образуется горючая смесь га-
зов, состоящая из СО, С02 и воздуха. На определенном уровне от ко-
f__I лосниковой решетки достигаются
г Уровень расчетного температура и концентрация газов, количества воздуха обеспечивающие устойчивый фронт воспламенения горючей смеси. Таким образом, каждый углеродный канал представляет как бы газовую» горелку. В слое развивается в той или иной мере процесс газификации-топлива.
На определенной толщине слоя от колосниковой решетки кончается! окислительная зона, весь кислород смеси оказывается израсходованным и поток пронизывает уже восстановительную зону.
Классификация топок для твердо го топлива. Эт» гопки характеризуются в первую очередь с аэродинамической стороны-, в соответствии с чем они разделяются на: а) топки с плотным слоем;
б) топки с «кипящим» слоем; в) факельные топки для сжигания пылевидного топлива; г) циклонные и вихревые топки (рис. 3-36).
В топках для кускового топлива с плотным слоем скорость обгека-ния неподвижных кусков равна скорости потока в слое до<>- В таких топках на колосниках лежит значительный запас топлива, соизмеримы» с часовым расходом топлива, а в полугазовых топках — превышающий его в 2—4 раза. Наличие значительного количества горящего или подготавливающегося к горению топлива создает устойчивость процесса. Для изменения расхода топлива достаточно только изменить шЯдачу воздуха, а изменение скорости горения топлива является простым следствием воздушной регулировки. Факельные топки для сжигания угольной пыли или мелкозернистых топлив во взвешенном состоянии харак-€8
