Что называется коэффициентом избытка воздуха: Коэффициент избытка воздуха

Содержание

Коэффициент избытка воздуха при сгорании топлива

    Практически для обеспечения полноты сгорания топлива в печь необходимо подавать некоторый избыток воздуха. Для жидкого топлива этот избыток превышает теоретическое количество на 15— 40 %, для газообразного в печах с беспламенными панельными горелками на 5—10 %. Этот избыток обозначают буквой а и называют коэффициентом избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха выражается в долях единицы. При теоретическом количестве воздуха а = 1,00, при избытке воздуха, например, 25% а = 1,25. [c.93]
    Нормальная работа горелок обеспечивается при качественном смешении топлива и воздуха, а также некотором избытке воздуха по сравнению с теоретически необходимым его количеством (коэффициент избытка воздуха а = 1,02- 1,4 в зависимости от типа горелок, вида топлива и способа распыления жидкого топлива). Недостаток воздуха приводит к неполному сгоранию топлива и снижению КПД печи, избыток воздуха — к снижению температуры и увеличению объема дымовых газов, что [c.
76]

    Большой избыток воздуха в топке облегчает горение топлива, однако при этом охлаждается и удлиняется факел и более интенсивно окисляется металл труб, увеличиваются потери тепла с отходящими дымовыми газами. Недостаточная подача воздуха ведет к неполному сгоранию топлива с образованием сажи и копоти в камере радиации, что вызывает перерасход топлива. Коэффициент избытка воздуха для трубчатых печей составляет 1,1 —1,4. [c.146]

    Для обеспечения полного сгорания газообразного топлива приходится вводить большее количество воздуха, чем это требуется по теоретическому расчету, однако этот избыток должен быть минимальным, так как при увеличении объема продуктов сгорания повышаются потери тепла с уходящими газами. Для сжигания газообразного топлива коэффициент а избытка воздуха принимают не более 10—15% от теоретического расхода. Увеличение а ускоряет процесс сжигания газа в горелках, а при недостатке воздуха и плохом смешении кислорода с газом происходит неполное сгорание.[c.37]

    Коэффициент избытка воздуха. Для обеспечения полноты сгорания топлива практически приходится подавать в топку некоторый избыток ьоздуха по сравнению с теоретически необходимым расходом. [c.277]

    Отходящие газы, содержащие твердые частицы или другие компоненты, которые должны удаляться промывкой, часто сжигаются в факельных печах. Если в газе нет достаточного количества углеводородов для поддержания горения, применяют вспомогательные горелки и дополнительное топливо. Отходящий газ можно сжигать в печи для сжигания жидких отходов, а также в других топочных устройствах, если его теплота сгорания и объем соответствуют данной печи. Полное сгорание отходящих газов в факельной печи происходит при температурах 540— 815 °С. Избыток воздуха для полного сгорания отходящих газов равен 40% по сравнению с 75% избытка, требуемого в многоподовых печах. Этот способ повышает экономичность процесса сжигания, так как уменьшение коэффициента избытка воздуха резко снижает потери тепла.[c.143]

    Необходимость сжигать топливо полностью при коэффициенте избытка воздуха, равном или чуть большем 1,0, вызывается стремлением обеспечить наиболее экономичную и эффективную работу котла или печи. Чем меньше будет избыток воздуха в топке, тем меньше тепла унесут отходящие газы. Кроме того, увеличение избытка воздуха снижает температуру газов в топке, отчего топливо горит менее активно и сгорание может стать неполным. Отсюда следует, что работа топки с большим избытком воздуха не только приводит к перерасходу топлива, но и ухудшению работы агрегата, 

[c.141]

    Если ограничить подачу воздуха теоретически необходимым его количеством, то лри полном сгорании топлива конечная концентрация кислорода оказалась бы равной нулю. Но это означало бы, что завершение выгорания топлива должно происходить при концентрации кислорода, близкой к нулю, а следовательно, близкой к нулю и скорости горения. В подобных условиях завершение полного сгорания топлива могло бы достигаться только за пеограниченно большое время. Этим обусловливается необходимость подачи воздуха в количестве, превышающем теоретическое с тем расчетом, чтобы избыток воздуха обеспечивал 3 в конце сгорания концентрацию кислорода, отличную от нуля. На рис. 7 показана концентрация кислорода в продуктах полного сгорания топлива в зависимости от коэффициента избытка воздуха. Выбор необходимой величины избытка воздуха определяется конструктивными характеристиками топочного устройства, что будет рассмотрено в следующих главах. Отметим, только, что неравномерность поля концентраций кислорода по сечению факела (или топочной камеры Б целом) может существенно ухудшать сгорание топлива даже при достаточно большом среднем избытке воздуха. Поэтому организации смесеобразования в топочном устройстве должно уделяться самое серьезное внимание. 

[c.30]

    Коэффициент избытка кислорода в этом случае не] может быть определеи по балансу азота и нужно исходить пз следующего, более общего вывода. Если коэффцциеит избытка воздуха (кислорода) а. меньше единицы, то имеется недостаток кислорода при а большем единицы — избыток кислорода. а = 1 соответствует стехиометрическим соотношениям реакций полного горения составных частей данного топлива. Согласно формуле (2. 24), весовое количество кислорода, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, составит 

[c.42]

    Так как смесь топлива с воздухом недостаточно однородв(Ь распылена в потоке окружающего воздуха и часть кислорода, содержащегося в смеси, не успевает прореагировать с топливом,/ теоретически необходимого количества воздуха недостаточно для полного сгорания данной порции топлива, т. е. практически требуется некоторый избыток воздуха. Отношение действительного количества воздуха, поступившего для сгорания 1 кг топлива, к количеству воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания 1 кг топлива, называется коэффициентом избытка воздуха а и выражается формулой  [c.14]

    Для полного сгорания топлива с образованием углекислого газа и паров воды необходимо обеспечить в любом месте пламени достаточное количество кислорода. Поэтому практически воздуха подается больше, чем теоретически необходимо для горения. Избыток воздуха зависит от качества топлива, способа сжигания, конструкции печи, конструкции горелок и условий сжигания. Избыток воздуха выражается чаще в процентах или как безразмерный коэффициент а, определяющий отношение количества действительно необходимого воздуха к теоретическому. Вообще рекомендуется принимать при газовых топливах 5—35%, при жидких топливах 20—50% избыточного воздуха. Современные горелки с керамическими камнями практически работают с теоретическим количеством воздуха, т. е. с нулевым избытком. У автоматически регулируемых больших печей избыток воздуха берется меньше, чем у печей, регулируемых вручную. 

[c.53]

    В турбореактивных двигателях (рис. 1) встречный поток воздуха сжимается компрессором и поступает в камеры сгорания, куда подается топливо. При сверхзвуковых скоростях полета значительное сжатие воздуха происходит при торможении потока. Процесс сгорания топлива, в зависимости от конструкции двигателя, может протекать в нескольких камерах сгорания (что имеет место в многокамерных двигателях) или в одной кольцевой камере. В результате сгорания топлива в первичной зоне горения при коэффициенте избытка воздуха, близком к единице, развивается температура 1900—2200°. Чтобы снизить температуру продуктов сгорания, во вторичную зону камеры подается избыток воздуха, который омывает камеру и разбавляет продукты сгорания. В результате этого температура продуктов сгорания с воздухом в конце камеры снижается до 750—850 . После этого продукты сгорания при температуре 650—800° попадают на лопатки газовой турбины и приводят ее во вращение. Турбина находится на одном валу с компрессором. Число оборотов вала турбины достигает 8000— 16000 об/мин. 

[c.9]

    Объем воздуха, затрачиваемого на горение топлива, и газов, образующихся в результате горения, обычно измеряют в кубических метрах объема, приведенных к нормальным условиям (0°С и 760 мм рт. ст.). Для полного сгорания топлива требуется некоторый избыток воздуха против теоретического расхода этот избыток воздуха, характеризуемый коэффициентом избытка воздуха lO, зависит от способа сжигания топлива, качества смешения топлива с воздухом и ряда других факторов.[c.136]

    Полнота сгорания отходов зависит от многих факторов, но основными являются высокая температура в топке и необходимый избыток воздуха. Температура 1200—1300 °С достаточна для полного сгорания отходов выще 1350°С температуру поднимать не рекомендуется из-за возможного разрущения кирпичной футеровки. Коэффициент избытка воздуха должен быть 1,1—1,2 увеличивать его не рекомендуется, так как возрастет количество инертного газа (азота), что ухудшит условия абсорбции хлористого водорода (кислота получится менее концентрированной). Оптимальное соотношение между подаваемыми в топку воздухом, топливом и отходами устанавливают опытным путем и затем регулируют автоматически. Во избежание образования в топке взрывоопасных смесей имеется автоматическая система блокировки при внезапном снижении расхода топлива прекращается подача воздуха и отходов. 

[c.148]

    Для обеспечения полного сгорания обычно приходится давать некоторый избыток воздуха сверх теоретически необходимого (для 1 кг жидкого топлива требуется в зависимости от его состава 10—10,5 м3 воздуха). Отношение количества воздуха, фактически введенного в топку, к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха в топке а. Высокое значение а указывает на ненормальности в эксплуатации печи (подсос воздуха через неплотности печной кладки) й приводит к повышенным потерям тепла с газами, уходящими в дымовую трубу. 

[c.99]

    Если бы при таком ходе процесса сгорания стенки топки поднимали свою температуру вслед за газами до того же уровня и были бы абсолютно нетеплопроводны, то все тепло, выделяемое топливом, пошло бы только на нагрев топочных газов. Тогда в каждой отдельной зоне топки температура этих газов достигла бы теоретического уровня, соответствующего местному (зонному) избытку воздуха. В последних зонах топки, где избыток воздуха в топочных газах перестал бы меняться (выгорело все топливо), перестала бы меняться и теоретическая температура горения, как это показывает горизонтальный участок кривой подъема теоретической температуры процесса на фиг. 34, соответствующий такому же горизонтальному участку кривой, изображающей последовательное падение коэффициента избытка воздуха в топочщ х газах, прекращающееся только в конце достаточно развитой в длину топочной камеры. [c.106]

    Многочисленные испытания котельных агрегатов малой мощности с различными горелками, проведенные под руководством автора, показали, что при номинальной нагрузке агрегата зависимость потерь тепла с химическим недожогом от коэффициента избытка воздуха имеет одинаковый характер. Аналогичные результаты были получены А. К- Внуковым [Л. 17] при обобщении испытаний котлов электростанций, работающих на природном газе. При этом можно считать установленным, что оптимальный коэффициент избытка воздуха на выходе из топки численно равен минимальному, при котором начинает появляться химический недожог. Исходя из полученных результатов, в упомянутой работе делается вывод о том, что исчерпывающей характеристикой топочно-горе-лочного устройства является этот минимальный избыток воздуха, названный критическим.

Также в работе указывается, что сопоставление приращения потерь тепла на тягу и дутье в зависимости от принятого при выборе машин коэффициента избытка воздуха показало при уменьшении а на 0,1 происходит понижение расхода электроэнергии, эквивалентное 0,2—0,3% от низшей теплоты сгорания газа. Кроме того, изменение сопротивления горелки по воздушной стороне на 100 мм вод. ст. эквивалентно потере 0,14Уо топлива. 
[c.191]

    МИ газами б) понижается температура факела, что уменьшает коэффициент отдачи, т. е. долю тепла, поглощенного трубами, по отношению ко всему теплу, полученному от сгорания топлива в) свободный, не участвующий в реакциях горснпя кислород воздуха окисляет наружные поверхности труб в печп и ускоряет их разрушение г) избыточное количество газов излишне загружает дымовые каналы. Поэтому нельзя рекомендовать постоянный ввод избытка воздуха для снижения температуры в топке. Избыток воздуха должен быть минимальным, обеспечивающим, однако, химическую полноту горения.[c.88]

    Некоторый избыток воздуха в топке необходим для предотвращения неполного сгорания топлива, однако с увеличением избытка воздуха температура продуктов сгорания снижается и очень значительно. Так, жаронроизводительпость природного газа при а = 1,0 составляет —2020° С. Температура продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха, равном 1,1, будет уже 1880° С, а при двойном избытке воздуха — всего 1170° С. [c.142]

    Горелки для сжигания угольной пыли. В печах применяются горелки типа труба в трубе (рис. 9-39). В таких горелках с угольной пылью подаетсл 25—35% воздуха (первичный воздух) при общем коэффициенте избытка воздуха 0=1,15- 1,20. Скорость пылевоздушной смеси выбирается в зависимости от качества топлива и конструкции печи. При сжигании угольной пыли тонкого помола с большим выходом летучих веществ в пе- д.зэ пылеугольная горелка типа труба чах с большими размерами трубе , рабочего пространства (если это пространство используется для сгорания пыли) выбираются скорости истечения пылевоздушной смеси из горелки порядка 20—30 м/сек. При угольной пыли более крупного помола с малым выходом летучих эта скорость принимается 10—15 м/сек. Во вращающихся печах для обжига цементного клинкера, имеющих большую длину (70— 150 м), эта скорость доходит до 60—70 м/сек. При всех условиях скорость истечения пылевоздушной смеси должно быть выше скорости горения. Скорость аэросмеси в подводящих трубопроводах в 2—4 раза более скорости горения. Во избежание выпадения пыли на горизонтальных участках скорость пылевоздушной смеси доводится до 18—25 м/сек. В тех случаях, когда невозможно выдержать указанную скорость, например из-за частого отключения некоторой части работающих печей, трубопроводы делаются не тупиковыми, а циркуляционными при этом избыток аэропыли включается на вентилятор, подающий первичный воздух. Во избежание быстрого износа ротор вентилятора изготовляется из специальной стали. [c.135]

    Сгорание топлива, необходимого для нагрева сырья, является химической реакцией соединения органических веществ (находящихся в топливе) с кислородом воздуха. Полное сгорание элементов топлива сопровождается образованием углекислоты, сернистого газа и водяного пара. При неполном сгорании образуются также окись углерода и свободный углерод или сажа. Для обеспечения полного сгорания обычно приходится давать некоторый избыток воздуха сверх теоретически необходимого (на 1 кг жидкого топлива требуется в зависимости от его состава 10—10,5 м воздуха). Отношение количества воздуха, фактически введенного в топку, к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха а. Высокое значение а указывает на ненормальности в эксплуа-тяции печи (подсос воздуха через неплотности печной кладки) и приводит к повышенным потерям тепла с газами, уходящими в дымовую трубу. Значение а зависит от многих причин. При нормальной эксплуатации оно находится в пределах 1,2—1,5 при использовании газа, для печей с беспламенным горением снижается до 1,02—1,05. [c.64]


Коэффициент избытка воздуха - Справочник химика 21


    Топливо Коэффициент избытка воздуха  [c. 240]

    О — теоретический расход воздуха (в кг), идущего на сжигание 1 кг рабочего топлива а — коэффициент избытка воздуха  [c.128]

    Пример 1. Сухой коксовый газ имеет состав (по объему) 56,0% Иг, 25,5% СН4, 2,5% тяжелых углеводородов (С Н ), 7,0% СО, 2,6% СО2, 0,7% Оа и 5,7°/о N2. Подсчитать а) количество сухого воздуха для полного сгорания этого газа, если коэффициент избытка воздуха а = 1,1 б) состав продуктов сгорания. [c.265]

    Различают высший и низший пределы воспламенения смеси. Высшим пределом воспламенения смеси называется такое содержание паров топлива в воздухе, при котором дальнейшее увеличение их делает смесь невоспламеняющейся. Низшим — такое содержание паров топлива в воздухе, при котором дальнейшее уменьшение их делает смесь невоспламеняющейся. Содержание паров топлива в воздухе может быть выражено в процентах от объема горючей смеси, в граммах на 1 ж горючей смеси и при помощи коэффициента избытка воздуха а (табл. 12). [c.74]

    Уравнение (94) показывает, что максимальная температура горения повышается с увеличением теплоты сгорания топлива, с повышением температуры воздуха, поступаюш,его в топку, и с уменьшением коэффициента избытка воздуха и потерь в окружающую среду. Увеличение коэффициента избытка воздуха и рециркуляция газов снижают максимальную температуру горения. [c.114]

    Для обеспечения полноты сгорания топ-нива требуется вести процесс горения в присутствии некоторого избытка кислорода. Коэффициентом избытка воздуха называется отношение действительного расхода воздуха к теоретическому  [c.109]

    Величины парциальных давлений, приведенные в этих диаграммах, даны в зависимости от теплотворной способности топлива (ккал/кг) и от коэффициента избытка воздуха а. Коэффициент избытка воздуха а в каналах печи и котла определяется как среднеарифметическая величина для накала и конца газового тракта. [c.148]

    При изменении коэффициента избытка воздуха в горючей смеси склонность к детонации всех топлив изменяется. При определенных условиях опыта каждое топливо имеет свою детонационную характеристику и вполне определенное значение а, при котором его склонность к детонации достигает максимума. [c.98]

    Проф. Я- Б. Чертковым с сотрудниками разработан прибор, на котором можно оценивать нагарообразующую способность топлив при различных режимах горения, характеризуемых коэффициентом избытка воздуха от 0,5 до 4,5. Расход топлива на одно определение — 1—3 мл. Продолжительность испытания — 30 мин. [c.35]

    Коэффициент избытка воздуха. . 0,65 1,0 [c.143]

    Потери теплоты в окружающую среду через кладку печи составляют 4 — 8% от рабочей теплоты сгорания топлива, потери теплоты с уходящими дымовыми газами зависят от коэффициента избытка воздуха и температуры этих газов. Обычно температуру уходящих дымовых газов принимают на 150—200° вьппе температуры поступающего в печь сырья  [c.230]

    Высокий к. п. д. современных трубчатых печей кроме совершенствования самой конструкции может быть достигнут также благодаря более полному использованию теплоты отходящих дымовых газов для предварительного подогрева воздуха, подаваемого на горение, а также проведением ряда мероприятий улучшения конструкции форсунки предварительного перемеш ивания газообразного топлива с воздухом установки форсунок в карборундовом муфеле. Карборунд катализирует процесс горения, способствует уменьшению коэффициента избытка воздуха и сокращению длины факела, поэтому топливо успевает сгореть в самом муфеле [35]. [c.106]

    При прохождении камеры конвекции и борова происходит подсос воздуха, вследствие чего коэффициент избытка воздуха несколько возрастает. В современных печах подсос воздуха в камере конвекции не превышает 5—10% от теоретического расхода воздуха. В печах более старой конструкции он может достигать 20%. [c.109]

    В связи с этим воздух, поступающий в камеру сгорания газотурбинного двигателя, обычно делят на три потока. Первый поток поступает в камеру сгорания, имеющую завихритель (рис. 3.27), через кольцевой зазор между корпусом форсунки и внутренним кольцом завихрителя, чем обеспечивается охлаждение форсунки. В этой зоне топливо распыляется, частично испаряется и воспламеняется а составляет 0,2—0,5 [166]. Второй поток воздуха вводят в зону горения через завихритель и через первые ряды отверстий диаметром 12—30 мм в жаровой трубе. Этот воздух обеспечивает сгорание смеси при температуре во фронте пламени, равной 2300—2500 К, и последующее снижение температуры газов до 2000 К- Коэффициент избытка воздуха при этом возрастает до 1,2—1,7. Роль завихрителя заключается в закручивании потока воздуха и создании воздушного вихря, вращающегося вокруг оси жаровой трубы. При этом в центральной части трубы создается зона пониженного давления, куда устремляется поток из средней части камеры сгорания. Продукты сгорания, движущиеся противотоком к основному потоку распыленного топлива, ускоряют испарение и обеспечивают нагревание топливо-воздушной смеси до температуры воспламенения. Турбулизация газо-воздушного. потока приводит к увеличению скорости распространения пламени, а уменьшение осевой скорости воздуха вблизи границы зоны обратных токов удерживает факел в определенной области. Третий поток воздуха поступает через задние ряды боковых отверстий в зону смешения. Этот воздух снижает температуру газов до значения, допустимого по условию прочности лопаток турбины.[c.164]

    Принимаем коэффициент избытка воздуха в Лпке а1 = 1,1, в борове = = 1,2. Тогда имеем над перевалом [c.135]

    Нри сгорании коэффициент избытка воздуха и равен 1.4 степень насыш,сния воздуха водяными парами 0.87 весь углерод топлива сгорает до СОа температура угля и воздуха, поступающих п топку, 20° С теплопотери в окружающую среду вследствие прямой отдачи факелом топлива и стенками топки, а также уноса тепла шлаком составляют 10% от общего прихода тепла. [c.142]

    Коэффициент избытка воздуха в топке над перевалом в борове К. п. д. печи Диаметр труб, мм [c.121]

    Коэффициент избытка воздуха. ... 0,93—1,0 Температура, °С [c.133]

    Коэффициент избытка воздуха. .........0,81 0,88 0,88 [c.135]

    В I и И секциях горение кокса только начинается, и катализатор имеет довольно низкую температуру. Чтобы ускорить горение, коэффициент избытка воздуха доводят до 1,2—1,5. Эти секции по сравнению с расположенными ниже менее нагружены в тепловом отношении. [c.144]

    Коэффициент избытка воздуха Температура, °С [c.137]

    Коэффициент теплоотдачи радиацией газов зависит от средней температуры газового потока и степки труб, от концеитрации трехатомных газов, являющейся функцией коэффициента избытка воздуха, от эффективной толщины газового слоя. Значения коэффициента теплоотдачи радиацией газов составляют от 7 до 21 вт1м X X °С или от 6 до 18 ккал/м . ч. °С. [c.128]

    В свою очередь, сильно зависит от коэффициента избытка воздуха, о чем можно судить по данным рис. 3.29. Углеводороды, имеющие одинаковое число атомов углерода в молекуле, различаются на 25—30% по скорости нормального распространения пламени и по коэффициенту избытка воздуха, соответствующему максимальной скорости. [c.166]

    Коэффициент полезного действия печи (к. п. д.), представляющий собой отношение количества тепла, полезно использованпого в печи, к общему количеству тепла, внесеппого топливом. Коэффициент полезного действия печи зависит главным образом от коэффициента избытка воздуха и температуры уходящих дымовых газов. Обычно к. п. д. трубчатых печей колеблется в пределах 0,60— 0,80. [c.104]

    Эптальпие продуктов горения называется количество тепла, необходимое для нагрева их от 0° до данной температуры. Ее принято выражать в кдж кг или в ккал кг топлива. При заданной температуре величина энтальнии тем больше, чем больше коэффициент избытка воздуха, так как тем больше при этом количество продуктов горения. Энтальпия продуктов горения топлива определяется как сумма энтальпий отдельных его коА понентов. [c.111]

    Пример 26. Вычислить количество и состав продуктов горспия топлива, содержащего С = 85,5%, Н = И,5%, S = 3%, если и.чвестио, что иа распыли-ваиие его подается водяной пар в количестве Сф = 0,3 кг кг топлива, а коэффициент избытка воздуха а = 1,3. Теоретически необходимый объем и количество воздуха Vq = 10,76 м /кг, La = 13,9 кг/кг, [c. 114]

    В топку концентратора серной кислоты подают газ Ставропольского месторождения. Состав газа (в объемных долях) СН4 0,98, СгНб 0,004, СзНв 0,002, N2 0,013, СО2 0,001. Рассчитать объем воздуха, необходимого для сжигания 1 м газа, и объем продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха, равном 2. [c.138]

    Теплоотдача н камере радиации в большой степепи зависит от температуры поглощающей среды. Наиболее высоких телшератур поглощающая среда может достигать в неэкранировапной топке, т. е. в том случае, когда все тепло, выделенное топливом, идет только на нагрев продуктов горепия (максимальная температура горения). В экранированных топках температура поглощающей среды всегда ниже этой предельной температуры н достигает некоторого равновесного значения, находящегося в интервале между максимальной температурой горения и температурой газов на выходе из топки. Эта равновесная температура, названная средней эффективной температурой среды, тем ниже, чем больше степень экранирования топки и чем ниже коэффициент избытка воздуха.[c.117]

    Задача 4.15. Определить производитсльпост . печи (в килограммах в час) для сжигания серы ири се производительности 60 т/сут и составить материальный баланс. Степень превращения серы 0,95 (остальная сера возгоняется и сгорает вне печи). Коэффициент избытка воздуха а=1,5. [c.65]

    На эффективность процесса сгорания существенно влияют состав смеси (коэффициент избытка воздуха а), нагрузка двигателя, степень сжатия, частота вращения коленчатого вала, а также форма камеры сгорания. Минимальные значения ф , 01, 02 и максимальные Рг достигаются при а= 0,85 0,9,. при котором наблюдаются наибольшие скорости распространения пламени и интенсивность тепловыделения, а следовательно, и наибольшая мощность, развиваемая двигателем. Такой состав смеси называется мощностным. При а> >,0,9 возрастает Ог, 02 изменяется незначительно, но максимальное давление Рг снижается в связи с меньшим энерговыделением при сгорании смеси. Соответственно уменьшается значение с1Р1с1(р.[c.150]

    Основной характеристикой трубчатой печи считается коэффициент полезного действия (КПД). КПД трубчатой нечи — это доля теплоты, полезно пспользованпо "[ в печи на нагрев нефтепродукта. При полном сгорании топлива КПД печи зависит от ее конструкции, потерь теплоты с уходящими дымовыми газами и через кладку печи и коэффициента избытка воздуха. КПД трубчатых печей обычно колеблется в пределах 0,60—0,80 и определяется по формуле [c.230]

    Объем воздуха, расходуемого на сжигание 1 кг кокса, Va я коэффициент избытка воздуха а можно иодсчитать соответственно-по формулам (13) и (14)  [c.281]

    Поскольку избыток воздуха в воздухоподогревателе является частью веса и воздуха, расходуемого исключительно на сжигание кокса в регенераторе, то при подсчете величивы g коэффициент избытка воздуха. может быть I ринят равным единице (а = 1). [c.283]

    Пример У1-17. Рассчитать теоретическую температуру реакции сгорания серы, если коэффициент избытка воздуха X = 1,3. Принять приближенно, что р273 используемый воздух подогрет до температуры Т" = 373 К. [c.150]

    Масло по методу LTD испытывают 180 ч на переменном режиме при этом двигатель работает гетырехчасовыми циклами 3 ч при температуре охлаждаюшей ж ч кости на выходе из двигателя 49 °С, затем 1 ч — при 93 °С. Частота вращения коленчатого вала 1800 об/мин расход топлива 2,1—2,2 кг/ч коэффициент избытка воздуха 1,0 прорыв газов в картер 560 л/ч вакуум в картере 130—370 Па объем масла, заливаемого в картер перед началам испытания, 0,9 кг. [c.134]


Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки (1979) -- [ c.361 , c.384 , c.387 , c.388 ]

Топочные процессы (1951) -- [ c.4 , c.8 , c. 43 , c.47 , c.184 , c.210 , c.270 ]

Проектирование аппаратов пылегазоочистки (1998) -- [ c.68 , c.414 , c.415 , c.442 ]

Технология переработки нефти и газа (1966) -- [ c.83 ]

Проектирование аппаратов пылегазоочистки (1998) -- [ c.68 , c.414 , c.415 , c.442 ]

Теория горения и топочные устройства (1976) -- [ c.20 , c.26 , c. 27 , c.31 , c.214 , c.218 ]

Водород свойства, получение, хранение, транспортирование, применение (1989) -- [ c.216 , c.275 ]

Эксплуатация, ремонт, наладка и испытание теплохимического оборудования Издание 3 (1991) -- [ c.26 ]

Общая химическая технология неорганических веществ 1964 (1964) -- [ c.78 ]

Общая химическая технология неорганических веществ 1965 (1965) -- [ c.78 ]

оборудование производств основного органического синтеза и синтетических каучуков (1965) -- [ c.343 ]

Теоретические основы образования тумана при конденсации пара Издание 3 (1972) -- [ c. 211 ]

Основы химической термодинамики и кинетики химических реакций (1981) -- [ c.136 ]

Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности Издание 2 (1982) -- [ c.441 ]

Расчет и проектирование сушильных установок (1963) -- [ c.55 ]

Сушильные установки (1952) -- [ c.50 , c.52 , c.54 ]

Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности Издание 2 (1974) -- [ c.156 , c.185 , c.191 , c.195 , c.239 ]

Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки Изд. 3 (1979) -- [ c.361 , c.384 , c.387 , c.388 ]


Коэффициент избытка воздуха - это... Что такое Коэффициент избытка воздуха?

Коэффициент избытка воздуха
Коэффициент избытка воздуха
отношение действительного количества воздуха в горючей смеси к теоретически необходимому для ее полного сгорания (см. Стехиометрический состав горючей смеси). В зависимости от типа двигателя и режима его работы К. и. в. в камере сгорания может изменяться от значений меньше единицы до нескольких десятков.

Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994.

.

  • Коэффициент давления в аэродинамике
  • Коэффициент надёжности

Смотреть что такое "Коэффициент избытка воздуха" в других словарях:

  • Коэффициент избытка воздуха — (альфа) отношение массы воздуха, приходящейся на 1 кг топлива в данной смеси, к массе воздуха в нормальной горючей смеси …   Википедия

  • коэффициент избытка воздуха — коэффициент избытка воздуха, λ Безразмерная величина, представляющая собой отношение массы воздуха, поступившей в цилиндр двигателя, к массе воздуха, теоретически необходимой для полного сгорания поданного в цилиндр топлива, рассчитываемая …   Справочник технического переводчика

  • коэффициент избытка воздуха — 3.43 коэффициент избытка воздуха: Отношение фактического объема воздуха для горения к стехиометрическому. Источник: ГОСТ Р 51847 2001: Аппараты водонагревательные проточные газовые бытовые типа А и С. Общие технические условия …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Коэффициент избытка воздуха — отношение фактически затраченного на сжигание топлива воздуха к теоретически необходимому. Коэффициент избытка воздуха при сжигании жидкого и газообразного топлива 1,02 1,15, угольной пыли до 1,25, твёрдого топлива в слое 1,3 1,6. Недостаток… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • КОЭФФИЦИЕНТ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА — отношение фактически затраченное на сжигание топлива воздуха к теоретически необходимому. Коэффициент избытка воздуха при сжигании жидкого и газообразного топлива 1,02 1,15, угольной пыли до 1,25, твердого топлива в слое 1,3 1,6. Недостаток… …   Металлургический словарь

  • коэффициент избытка воздуха, — 3.3 коэффициент избытка воздуха, l: Безразмерная величина, представляющая собой отношение массы воздуха, поступившей в цилиндр двигателя, к массе воздуха, теоретически необходимой для полного сгорания поданного в цилиндр топлива, рассчитываемая… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • коэффициент избытка воздуха — oro pertekliaus koeficientas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Tikrojo degimui tiekiamo oro ir teoriškai degimui reikalingo oro tūrių santykis. Erdvinėse kūryklose deginant skystąjį ar dujinį kurą, oro pertekliaus koeficientas 1,02–1,1,… …   Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

  • коэффициент избытка воздуха — [excess ratio] расход воздуха при полном сжигании топлива, отнесенный к теоретически необходимому; Смотри также: Коэффициент фабрикационный коэффициент температурный …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • коэффициент избытка воздуха — коэффициент избытка воздуха — отношение действительного количества воздуха в горючей смеси к теоретически необходимому для ее полного сгорания (см. Стехиометрический состав горючей смеси). В зависимости от типа двигателя и режима его работы… …   Энциклопедия «Авиация»

  • коэффициент избытка воздуха — коэффициент избытка воздуха — отношение действительного количества воздуха в горючей смеси к теоретически необходимому для ее полного сгорания (см. Стехиометрический состав горючей смеси). В зависимости от типа двигателя и режима его работы… …   Энциклопедия «Авиация»

Количество воздуха действительно теоретически необходимое

Состав горючей смеси характеризуют коэффициентом избытка воздуха а, представляющим собой отношение действительного количества воздуха д, участвующего в процессе сгорания, к количеству воздуха 0, теоретически необходимому для полного сгорания топлива  [c.63]

Количество воздуха, приходящееся на 1 кг топлива в действительной смеси, может быть меньше или больше теоретически необходимого количества Ы. Отношение действительного количества воздуха к теоретически необходимому именуется коэффициентом избытка воздуха  [c.15]


Состав смеси характеризуется коэффициентом а избытка воздуха, представляющим собой отношение действительного количества воздуха к теоретически необходимому для полного сгорания топлива и определяемому из стехиометрических соотношений по элементарному составу топлива. При увеличении коэффициента а смесь делается беднее, так как уменьшается относительное количество топлива в ней наоборот, при уменьшении коэффициента а смесь становится богаче.  [c.17]

Если теперь разделить действительное количество воздуха на теоретически необходимое количество, получим так называемый коэф фициент избытка воздуха — очень важную величину, характеризующую процесс горения топлива. Обозначают этот коэффициент греческой буквой а ( альфа ). Итак,  [c.125]

В реальных условиях полное сгорание топлива при теоретическом количестве воздуха обеспечить не удается, что объясняется недостаточным смешением топлива с воздухом, неравномерной подачей воздуха в объем топочного устройства, несовершенством конструкций сжигающих устройств. Поэтому для достижения гарантированной полноты сгорания топлива воздуха подают больше, чем его теоретически необходимо Величина, численно равная отношению действительного количества воздуха к теоретически необходимому количеству воздуха У называется коэффициентом избытка воздуха  [c. 359]

Коэффициентом избытка воздуха а называется отношение действительного количества воздуха к теоретически необходимому  [c.156]

В реальных условиях для полного сгорания топлива теоретического количества воздуха недостаточно, что объясняется недостаточным перемешиванием топлива с воздухом. Поэтому для обеспечения полного сгорания всегда приходится подавать воздуха больше, чем это необходимо теоретически. Отношение действительно поданного воздуха к теоретически необходимому для полного сгорания топлива У,, называется коэффициентом избытка воздуха а  [c.107]

Таким образом, сжигание газа происходит с избытком воздуха против теоретически необходимого в 1,4 раза, или действительное количество воздуха, поступающего в топку, на 40%) больше теоретически необходимого.  [c.96]

Число, показывающее, во сколько раз действительный расход воздуха больше теоретически необходимого количества воздуха, называется коэффициентом избытка воздуха и обозначается греческой буквой а. В табл. 16 приведены наивыгоднейшие значения коэффициента избытка воздуха для разных сортов топлива в зависимости от способа его сжигания.  [c.90]

Отношение действительного количества подаваемого воздуха к теоретически необходимому называется коэффициентом избытка воздуха и обозначается через а  [c.214]


Отношение веса действительного количества воздуха Ig, приходящегося на 1 кг топлива, к весу воздуха /о, теоретически необходимого для полного сгорания, называется коэффициентом избытка воздуха и обозначается буквой а, т. е.  [c.187]

Для полного сгорания топлива необходимо подавать воздух в количестве, несколько большем расчетного. Число, показывающее, во сколько раз действительное количество воздуха больше теоретического, называют коэффициентом избытка воздуха и обозначают а  [c.179]

Отношение действительного количества подаваемого в топку воздуха к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха различен для разных видов топлива и зависит от конструкции топки, правильности регулирования подвода воздуха в топку, толщины слоя загрузки топлива и т. д. Например, при сжигании топлива на простой колосниковой решетке коэффициент избытка воздуха должен быть в пределах для антрацита 1,3—1,4 антрацитового штыба АШ и АРШ 1,6—1,8 дров и торфа 1,3—1,4 газообразного топлива 1,1—1,2 мазута 1,1—1,25.  [c.14]

Автомобильный двигатель не всегда работает на одном, постоянном составе смеси. Для определения состава горючей смеси, на котором работает двигатель, вводят понятие о коэффициенте избытка воздуха а (альфа), который представляет собой отношение количества действительного участвующего в процессе сгорания воздуха к теоретически необходимому его количеству. В том случае, когда действительное количество воздуха совпадает с теоретическим, а = 1. Когда в горючей смеси имеемся избыток воздуха, т. е. сгорает бедная смесь, то коэффициент избытка воздуха будет больше единицы, а при сгорании богатых смесей — меньше единицы. Карбюраторные двигатели работают обычно с изменениями коэффициента избытка воздуха в пределах 0,8-1,2.  [c.47]

Состав смеси на различных режимах работы двигателя не остается постоянным на одних режимах смесь обогащается, а на других — обедняется. Наибольшую мощность двигатель развивает, когда коэффициент избытка воздуха а, который представляет собой отношение количества воздуха, действительно участвующего в процессе сгорания, к его теоретически необходимому количеству, составляет примерно 0,9, а наиболее экономично работает при а 1,14-1,2.  [c.55]

Число, показывающее, во сколько раз действительный расход воздуха больше теоретически необходимого количества воздуха, называется коэффициентом избытка воздуха, т. е. действительный расход воздуха Ь (в кг/кг) или V (м /м ) равен теоретически необходимому его количеству о пли Уо, умноженному на коэффициент избытка воздуха а  [c.213]

Качественное регулирование. Принципиальная схема качественного регулирования приведена на рис. 141, а. При качественном регулировании изменяется качество газовоздушной смеси путем количества поступающего в цилиндр двигателя топливного газа при постоянном количестве воздуха т. е. изменением коэффициента избытка воздуха а (отношение действительного количества введенного в цилиндр воздуха к теоретически необходимому для сгорания введенного в цилиндр топливного газа Ьд).  [c.236]

Отношение количества воздуха, действительно поданного в топку,— Уд, к теоретически необходимому — называют коэффициентом избытка воздуха а  [c.165]

Состав горючей смеси характеризуется определенным соотношением масс топлива и воздуха. Для полного сгорания 1 кг бензина теоретически необходимо 14,9 кг воздуха (обычно принимают 15 кг). Однако количество воздуха, действительно расходуемого на приготовление горючей смеси, может быть больше или меньше теоретически необходимого. Поэтому состав горючей смеси принято характеризовать коэффициентом избытка воздуха, обозначаемым буквой а. Коэффициент а представляет собой отношение действительного количества воздуха д, участвующего в процессе сгорания бензина, к теоретически необходимому количеству воздуха 0, т. е. a = Lд/Lo  [c.102]

Если в сгорании 1 кг бензина действительно участвует 15 кг воздуха, т. е. столько, сколько теоретически необходимо, то а =15/15=1, и такую смесь называют нормальной. Горючую смесь, для которой атеоретически необходимого количества. Горючую смесь с коэффициентом а>1 называют бедной, так как в ней содержится воздуха больше теоретически необходимого количества. Для более точного определения степени обогащения или обеднения горючей смеси различают следующие смеси богатая (а = 0,70-4--н0,85) обогащенная (а = 0,85 ч-0,95) обедненная (сх= 1,05- 1,15) бедная (а= = 1,15-1,20).  [c.102]


Поскольку равномерно перемешать воздух с топливом трудно, в топку приходится подавать больше воздуха, чем необходимо теоретически. Отношение количества воздуха Vb, действительно поданного в топку, к теоретически необходимому V° называется коэффициентом избытка воздуха  [c.127]

Оценочный расчет. Принимая теплоту сгорания воздуха равной 3,8 МДж/м , получим для обоих топлив теоретически необходимый расход воздуха SV ss 16,67/3,8 = = 4,39 mV . Действительный расход BV — = 01в (SK") = 5,48 mV (в нормальных условиях). Объем продуктов сгорания антрацита примерно равен объему воздуха. Количество сжигаемого доменного газа равно В = Q/Qi = = 16,67/4 = 4,17 м /с. Объем продуктов сгорания при его сжигании (SKr) (fiK ) + S = = 9,65 м /с (в нормальных условиях).  [c.214]

При расчетах тепловых машин состав продуктов сгорания определяется коэффициентом избытка воздуха а, представляющим собой отношение действительного количества воздуха, поступившего на сгорание 1 кг топлива Lд, к теоретически необходимому для его полного сгорания  [c.92]

На практике количество воздуха, подаваемого в камеру сгорания, берут несколько больше теоретически необходимого, что приводит к понижению температуры горения. Избыток воздуха, составляющий в зависимости от типа топлива и способов его сжигания от 1- 1,2 до 2, требуется для обеспечения полного сгорания топлива в том случае, когда перемешивание топлива с воздухом является неполным (как это обычно имеет место в действительных условиях).  [c.317]

Абсолютное давление пара в конденсаторах поддерживается в пределах 3,0—7,0 кПа. Теоретически абсолютное давление в конденсаторе должно быть равно давлению насыщенного пара, соответствующему конечной температуре охлаждающей воды. Однако в действительности в конденсатор вместе с водяными парами поступает некоторое количество воздуха. Кроме того, воздух проникает через неплотности во фланцевых соединениях конденсатора и трубопроводов, поэтому давление в конденсаторе равно сумме парциальных давлений водяного пара и воздуха. Скопления воздуха ухудшают вакуум в конденсаторе, что приводит к повышению температуры конденсации, поэтому воздух необходимо удалять. Для этой цели устанавливаются воздушные  [c. 196]

Для полного сгорания топлива в топочные устройства подводят большее, чем теоретически необходимо, количество воздуха. Отношение действительно поступившего количества воздуха Кд к теоретически необходимому количеству называют коэффициентом избытка воздуха и обозначают через а  [c.50]

Соотношение между топливом и воздухом (кислородом) характеризуется коэфициентом избытка воздуха который представляет собой отношение действительно располагаемого количества воздуха (или кисло ода) к теоретически необходимому для совершенного сгорания топлива.  [c.7]

Если действительное количество воздуха, участвующее в процессе сжигания, будет в а раз больше теоретически необходимого, то возникающее весовое количество продуктов сгорания на 1 кг топлива будет  [c.120]

Обычно при подаче в топку только теоретически необходимого количества воздуха ввиду невозможности обеспечить необходимую степень перемешивания воздуха с горючими элементами топлива имеет место его неполное сгорание. Для полного сгорания топлива приходится подавать воздуха больше, чем теоретически необходимо. Отношение действительного количества воздуха L к теоретически необходимому Lg называется коэфициентом избытка воздуха и обозначается через а,  [c.29]

При теоретически необходимом количестве воздуха, подаваемом в топку, полного сгорания газа добиться нельзя, так как трудно обеспечить равномерное перемешивание горючей части газа с воздухом, чтобы к каждой молекуле горючих составных частей топлива было подведено необходимое количество молекул воздуха. Практически для получения полного сжигания топлива подают в топку воздуха в большем количестве (с избытком), чем это теоретически необходимо для его горения. Необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 газа называют действительным количеством воздуха.  [c.94]

В зависимости от организации рабочего процесса двигателя, соотношение между количеством воздуха и количеством топлива, поступающих в цилиндр, может изменяться. На каяедую массовую или объемную единицу топлива может приходиться количество воздуха, большее или меньшее теоретически необходимого. Отношение действительного количества воздуха к теоретически необходимому называется коэффициентом избытка воздуха а.  [c.16]

В действительности сгорание топлива в двигателе может происходить как, при недостатке, так и при избытке воздуха. Количество воздуха, приходящееся на 1 кг топлива д в действительности, может быть меньше или больше теоретически необходимого количества 0. Отношейие действительного количества воздуха к теоретически необходимому называется к о э ф ф ициентом избытка. в О 3 д у X э а ,.  [c.381]

Действительное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, должно быть несколько большим, так как при практическом сжигании топлива не все количество теоретически необходимого воздуха может быть использовано для горения топлива часть этого воздуха не участвует в реакциии горения вследствие того, что она не успевает вступить в соприкосновение с углеродом топлива и уходит в газоходы котла в свободном состоянии. Поэтому отношение действительно подаваемого в топку воздуха к теоретически необходимому условились называть коэффициентом избытка воздуха и обозначать греческой буквой а, т. е.  [c.56]

Следовательно, сжигание газа идет с избытком воздуха против теоретически необходимого в 1,3 раза, или действительное количество воздуха, поступающего в топку, на 30% больше теоретически необходимого. Однако такой контроль за избытком воздуха в топке по % СОа при сжигании смешанного газового топлива оказывается неточным и приводит к снижению к. п. д. установки, потому что различные горючие газы, входящие в смесь, 1гмеют свои различные составы и величину СОа максимального. Так, папример. Московский смешанный газ состоит из природного, коксового, нефтяного и генераторного ( водяного ) газов, у которых величины СОа максимального значительно разнятся друг от друга (см. табл. 5).  [c.128]


Отношение количества воздуха, действительно необходимого для сгорания топлива Уа. к теоретически необходимому количествуУо называется коэффициентом избыткавоздуха  [c.296]

Ввиду невозможности полного перемешивания воздуха с летучими веществами приходится подводить в топку больше воздуха, чем его необходимо теоретически. Число, показывающее, во всколько раз действительное количество воздуха больше теоретического, называется коэффициентом избытка воздуха и обозначается буквой а (альфа). Чем меньше избыток воздуха, тем выше получается температура горения и тем меньше потери тепла с уходящими газами.  [c.21]

Расчетным путем определяют то м а к с и м а ль но е количество улекислого газа (его обозначают О макс) газах, которое установилось бы при полном горении с теоретически необходимым количеством воздуха. Для различных топлив эти значения приведены в табл. 11. С достаточной степенью точности отношение количеств воздуха действительного и теоретического равно отношению СОг максимального и действительно имеющегося в продуктах горения, т. е.  [c.126]


Коэффициент избытка воздуха.

Подсчитано, что для полного сгорания:

1кг мазута надо 10,9м3 воздуха(теоретически)

1 м3 газа надо 9,52 м3 воздуха(теоретически)

При сжигании топлива очень важно правильно регулировать поступление воздуха в топку котла.

Если воздуха в топку котла будет поступать мало, то кислорода не будет хватать для полного сгорания топлива, и часть горючих газов, образующихся в топке котла (например, окись углерода СО), и несгоревшие частицы угля будут уноситься с продуктами горения в дымовую трубу. Неполноту сгорания топлива можно заметить по появлению черного дыма из дымовой трубы. Очевидно, что такое сжигание вызывает излишнюю трату топлива.

Чтобы обеспечить полное сгорание кускового топлива, практически приходиться подавать воздуха в топку в несколько раз больше, чем требуется по расчету (например, в полтора раза).

Подсчитано, что для полного сгорания:

1кг мазута надо 10,9м3 воздуха(теоретически)

1 м3 газа надо 9,52 м3 воздуха(теоретически)

Но чрезмерный избыток воздуха в топке котла недопустим, так как много тепла при этом тратится на нагревание излишнего воздуха перед его подачей в топку котла, а также много тепла уносится в дымовую трубу.

Действительное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, должно быть несколько большим теоретиче­ского, так как при практическом сжигании топлива не все количе­ство теоретически необходимого воздуха используется для горения топлива; часть его не участвует в реакции горения в результате не­достаточного перемешивания воздуха с топливом, а также из-за того, что воздух не успевает вступить в соприкосновение с углеродом топлива и уходит в газоходы котла в свободном состоянии. Поэтому отношение количества воздуха, действительно подаваемого в топку котла, к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха в топке

αт = Vвд / Vв°,

где Vвд — действительный объем воздуха, поданного в топку котла на 1 кг топлива,

Vв°— теоретический объем воздуха,

тогда

Vвд = αт ּ Vв° (40)

Коэффициент избытка воздуха зависит от вида сжигаемого топ­лива, способа его сжигания, конструкции топки котла и принимается на основании опытных данных.

αт=1,05 (газ)

αт=1,15( мазут)

При работе топок всех видов необходимо постоянно наблюдать за исправным ведением топочных процессов по контрольно-измери­тельным приборам. На экономичность работы котельной установки значительное влияние оказывают потери тепла от химической не­полноты сгорания топлива. Величина потерь зависит в основном от количества воздуха, поступающего в топку.

Для поддержания нормального горения нужно подводить возду­ха в топку столько, сколько требуется для полного сгорания топлива, что достигается постоянным контролем за составом дымовых газов. Наиболее важно определение содержания в дымовых газах двуокиси и окиси углерода.

В случае неполного сгорания при недостатке воздуха в составе уходящих газов из топки котла будут углеводороды, окись углерода СО, а иногда и чистый водород Н, а при чрезмерном избытке воздуха создаются условия для удаления из топки котла несгоревших летучих го­рючих веществ и уноса частичек твердого топлива. Поэтому при эксплуатации топки следует сводить неполноту сгорания к возмож­ному минимуму. Как правило, котельный агрегат работает или при полном сгорании, или с незначительной химической неполнотой сгорания.

При присосе холодного воздуха в газоходы котла экономичность его работы снижается, поэтому персонал, обслуживаю­щий котлоагрегат, должен постоянно следить за исправностью обмуровки, плотным закрытием заслонок, дверок, гляделок и пр.


Узнать еще:

Полезная информация: Карбюраторы двигателей внутреннего сгорания

Карбюраторы двигателей внутреннего сгорания

ГЛАВА !

УСТРОЙСТВО И РАБОТА КАРБЮРАТОРА

1. Горючая смесь и ее влияние на работу двигателя

Смесь горючих газов, паров или мелких капель топлива с воз­духом (или кислородом), состав которой обеспечивает распростра­нение пламени во всем занятом его пространстве, называют го­рючей смесью.

В качестве топлива в карбюраторном двигателе могут приме­няться бензин, лигроин, спирт, керосин, спирто-бензиновые смеси, сжиженные газы и др.

Делались попытки применить и более тяжелое топливо вплоть до сырой нефти. Однако эти попытки не дали положительных ре­зультатов.

Основным топливом, применяющимся в карбюраторных дви­гателях, в настоящее время является бензин.

Бензин вырабатывается главным образом из нефти и представ­ляет собой смесь различных углеводородов, выкипающих при температуре примерно до 200° С.

ГОСТ 2084—56 предусматривает четыре марки автомобиль­ного бензина: А-66, А-72, А-74 и А-76.

Теоретически необходимое количество воздуха в кг для полного сгорания 1 кг топлива по ГОСТу 1970—43 принимается равным:

Бензин...................................... .................................. 14,9

Керосин ... ........................................................... 15,0

Бензол ... .............................................................. 13,5

Спирт 95-процентный ..............................................     8,4

Если известен элементарный состав топлива, то, принимая приближенно состав воздуха (по весу) 77% азота и 23% кисло­рода, теоретически необходимое количество воздуха 10 может быть подсчитано по формуле

4-С + 8Н-0                       ,

I __  3                               кг воздуха

0                  0,23            кг топлива '

где С, Н и О — содержание (по весу) углерода, водорода и ки­слорода в топливе. В действительности горючая смесь может содержать воздуха больше или меньше, чем теоретически необходимо.

 

Содержание топлива и воздуха в смеси характеризует ее состав. Состав смеси в отечественной практике оценивается либо коли­чеством воздуха, приходящегося на один килограмм топлива, либо коэффициентом избытка воздуха.

Коэффициентом избытка воздуха называется отношение коли­чества воздуха, действительно поступившего в цилиндр, к теоре­тически необходимому для полного сгорания топлива и обозна­чается буквой а.

Таким образом, можно написать

а = А. -- _ G"-d'103 Iо ~ Gml„ geNelo '

где 1д — количество воздуха, действительно приходящееся для сгорания одного килограмма топлива, в кг;

10 — количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания одного килограмма топлива, в кг;

Ge.d — количество воздуха, действительно поступившее в ци­линдр двигателя, в кг/ч\

Gm — часовой расход топлива в кг!ч\

ge — удельный расход топлива в г/э.л.с.ч.;

Nе — эффективная мощность двигателя в л. с.

Очевидно, что если в горючей смеси воздуха будет столько, сколько теоретически необходимо для полного сгорания топлива, то коэффициент избытка воздуха будет равен единице, т. е. а = 1.

Такая смесь называется теоретической, совершенной или сте- хиометрической[1] горючей смесью.

Различают смесь богатую, когда воздуха в смеси меньше, чем теоретически необходимо, и, следовательно, а <1, и бедную, когда воздуха в смеси больше, чем теоретически необходимо, и а> 1. При -желании оттенить степень изменения состава смеси приме­няют такие термины, как обедненная смесь, обогащенная, очень богатая и др.

При значительном обеднении смеси тепловыделение при сго­рании вследствие снижения калорийности заряда будет умень­шаться. Наконец, при каком-то составе воспламенение смеси пре­кратится.

Если же чрезмерно обогащать смесь, то тепловыделение будет также уменьшаться вследствие химической неполноты сгорания топлива, и при каком-то составе смесь также прекратит воспла­меняться.

Следовательно, горючие смеси могут воспламеняться только в определенных пределах изменения их состава. Эти пределы ха-
растеризуются коэффициентом избытка воздуха и называются пределами воспламеняемости.

Состав смеси, при котором прекращается воспламенение смеси вследствие избытка в ней топлива или воздуха, условились име­новать соответственно верхним или нижним пределом.

Пределы воспламеняемости некоторых горючих смесей приве­дены в табл. 1.

Следует, однако, указать, что приведенные данные являются ориентировочными, так как в зависимости от условий эти пределы изменяются.

В табл. 2 приведены пределы воспламеняемости бензиновой горючей смеси при различных температурах.

 

 

Таблица 1

Топливо

Пределы воспламеняемости

верхний

НИЖНИЙ

Бензин

0,5

1,3

Бензол

0,4

1,25

Спирт

0,4

1,7

Эфир

0.4

1,25

Пределы воспламеняемости бензиновой горючей смеси при различных температурах

Пределы воспламеняемости неноторых горючих смесей

 

Таблица 2

Начальная темпера­тура

Пределы поспламеняемости

верхний

нижний

0

0,53

1,23

100

0,40

1,60

200

0,40

1,60

300

0,40

1,86

 

 

Горючая смесь, поступающая в цилиндр, смешивается с га­зами, оставшимися от предшествующего цикла (остаточными га­зами). Смесь свежего заряда с остаточными газами носит название рабочей смеси.

Пределы воспламеняемости рабочей смеси, имеющей в своем составе инертные газы, сужаются, и чем больше остаточных газов, тем уже пределы воспламеняемости.

Экономичность и мощность двигателя во многом зависят от состава смеси.

При работе двигателя на номинальном режиме горючая смесь с коэффициентом избытка воздуха а = 0,8 -f- 0,9 сгорает в ци­линдре с высокими скоростями и, таким образом, обеспечивает более высокую мощность двигателя; однако такая смесь имеет зна­чительную неполноту сгорания, вследствие чего в отработавших газах содержится 3—6% окиси углерода (угарный газ), что вредно действует на организм человека.

В горючей смеси с коэффициентом избытка воздуха а = 1,1 -т- 1,15 топливо сгорает наиболее полно и, как следствие, двига­тель работает экономично.

Чтобы определить желаемый состав горючей смеси на различ­ных режимах работы двигателя, снимают ряд регулировочных характеристик при постоянном числе оборотов, но при различных положениях дроссельной заслонки и получают семейство кривых, представленных на рис. 1. На приведенном рисунке по оси абсцисс отложен коэффициент избытка воздуха а, а по оси ординат эффек­тивная мощность двигателя N е, выраженная в процентах от мак­симальной, а также удельный расход топлива ge в процентах от минимального его значения, полученные при полном открытии

дроссельной заслонки и одном и том же числе оборотов.

Кривые 1 соответствуют работе дви­гателя при полном открытии дроссельной заслонки, а кривые 2 и 3 — работе двигателя при промежуточных положе­ниях дроссельной заслонки. Из кривых видно, что с увеличением а мощность двигателя вначале увеличивается, а за­тем начинает уменьшаться. Удельный расход топлива вначале уменьшается, а затем опять увеличивается. Причем максимальная мощность не совпадает с минимальным удельным расходом то­плива. Если теперь точки различных кривых, соответствующие максимальной мощности, соединить, то получим кри­вую 4, а соединив точки, соответствую­щие минимальным удельным расходам, получим кривую 5. Очевидно, кривая 4 будет соответствовать составу смеси, обеспечивающему максимальную мощность, а кри­вая 5 — составу смеси, обеспечивающему максимальную эконо­мичность двигателя. Отсюда видно, что если отрегулировать карбюратор так, чтобы получить максимальную экономичность двигателя, то получить максимальную мощность двигателя при этом нельзя, а если отрегулировать карбюратор так, чтобы обеспечить максимальную мощность двигателя, то топливо не бу­дет полностью сгорать из-за недостатка кислорода (а <<1) и ра­бота двигателя будет неэкономична.

Если теперь кривые 4 и 5 перестроить и представить их в виде зависимости коэффициента избытка воздуха от мощности двигате­ля, то получим нагрузочные характеристики карбюратора (рис. 2).

Кривая 1 на рис. 2 соответствует регулировке карбюратора на максимальную мощность двигателя (рис. 1, кривая 4), кривая 2 — регулировке его на максимальную экономичность двигателя (рис. 1, кривая 5).

%

г 80 60 40 20

О f

180 140 100

 

 

1 ■ 1

г>

ч'

 

 

 

 

1

/

 

 

 

 

к

\

2

 

а}

 

/

 

 

 

 

t /

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

Vs

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

 

С,<< 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 &

Рис. 1. Регулировочные ха­рактеристики двигателя

Так как автомобильный двигатель значительное время рабо­тает при неполном открытии дроссельной заслонки, то наиболее 8
целесообразной следует считать регулировку, соответствующую максимальной экономичности, а при переводе двигателя на ра­боту с полным открытием дроссельной заслонки смесь следует обогатить до получения максимальной мощности.

Очевидно, что требуемая характеристика реального карбю­ратора должна иметь вид, представленный на рис. 2 штриховой линией.

Следует заметить, что при других числах оборотов значения а будут отличаться от приведенных на рис. 2, однако характера своего нагрузочная характеристика не изменит. Поэтому мы ограничимся рассмотре­нием одной лишь типич­ной характеристики. При этом следует иметь в виду, что значения а являются примерными. Абсолютные значения а даже для одного и того же режима работы дви­гателя будут зависеть от ряда причин.

Из кривых рис.0,9 для получения максимальной мощности двигателя.

На холостом ходу и на малых нагрузках, т. е. при значительно прикрытой дроссельной заслонке, для получения устойчивой ра­боты смесь желательно иметь обогащенной, так как в этих усло­виях распыливание и испарение топлива в карбюраторе происхо­дит недостаточно хорошо вследствие малых скоростей движения воздуха в диффузоре.

Кроме того, с прикрытием дроссельной заслонки увеличивается количество продуктов сгорания, остающихся в цилиндре от пред­шествующего цикла работы остаточных газов и уменьшающих скорость сгорания. В некоторой степени этот недостаток можно компенсировать обогащением смеси.

 

Рис. 2. Нагрузочные характеристики карбюра­тора

В транспортных двигателях, в особенности в условиях город­ского движения, часто приходится резко открывать дроссельную заслонку, например при разгоне автомобиля, при обгоне и т. д. При резких открытиях дроссельной заслонки наступает кратко­временное обеднение смеси. Если не принять соответствующих мер, то обеднение может быть настолько сильным, что



[1] Стехиометрической смесь называется потому, что количество воздуха в ней определяется посредством химических формул. Часть же химии, рассматриваю­щая законы количественных соотношений между реагирующими веществами, называется стехиометрией.

Вернуться к списку статей

Поделись информацией с друзьями:

ТОПЛИВО и ПРОЦЕСС его сжигания

ТВЁРДОЕ ТОПЛИВО и его основные характеристики.

Для отопительных котельных малой мощности требуется высококалорийное сортированное твёрдое топливо: сортированный каменный уголь, антрацит и брикеты.

Из-за отсутствия сортированного каменного угля и антрацита в отопительных котельных используется рядовой уголь.

Сжигание низкосортных несортированных углей, снижает теплотехнические показатели котлов, приводит к пережогу топлива, усложняет эксплуатацию котельных и загрязняет атмосферу.

Наименование марок углей и их обозначение
Длиннопламенный Д
Газовый Г
Газовый жирный ГЖ
Жирный Ж
Коксовый жирный КЖ
Коксовый К
Отощённый спекающийся ОС
Тощий Т
Слабоспекающийся СС
Полуантрацит ПА
Антрацит А
Бурый Б (Б1 с содержанием рабочей влаги более 40 %
Б2 – от 30 до 40 %
Б3 – менее 30 %, с Qs менее 23940 кДж/кг,
где Qs – высшая теплота сгорания влажного беззольного топлива)
  1. Теплота сгорания. Теплотой сгорания называется количество теплоты, выделяемой при полном сжигании 1 кг или 1 м³ топлива, - Q (ккал/кг или ккал/м³).

    Различают высшую Qв и низшую Qн теплоту сгорания.

    Первую получают при полном сгорании топлива и конденсации водяных паров, образовавшихся при горении, с отдачей теплоты, израсходованной на их испарение (скрытая теплота испарения).

    В практических условиях водяные пары, содержащиеся в дымовых газах, уходят в атмосферу вместе с другими компонентами. Их скрытая теплота парообразования не используется.

    В теплотехнических расчётах применяют низшую теплоту сгорания топлива Qн, которая приводится без учёта теплоты конденсации водяных паров.

  2. Летучие вещества и кокс. При нагреве твёрдое топливо распадается на газообразные летучие вещества и твёрдый нелетучий остаток (кокс). В коксе практически остаются углерод и зола.

    При сжигании топлива с большим выходом летучих газов необходимо иметь большой объём топки, который позволил бы сжигать в ней газообразные горючие вещества.

    Наоборот, при сжигании твёрдого топлива с малым выходом летучих газов (антрацит) возможно иметь топку меньшего объёма, но с развитой площадью поверхности колосниковой решётки, так как основное сгорание топлива будет происходить в слое топлива.

  3. Минеральные примеси (негорючие вещества), находящиеся в топливе, при его сжигании образуют золу в виде сыпучей массы или сплавленных кусков (шлака). Оседая на поверхности нагрева котла, зола снижает теплопередачу от газов к стенке котла, уменьшает его КПД.

    Большое значение при эксплуатации котлов имеет температура плавкости золы угля.

    Легкоплавкая зола вызывает зашлаковывание котлов. Наиболее легкоплавкая зола у торфа, донецких каменных углей и антрацитов. Зола древесного топлива не сплавляется в шлак.

УСЛОВНОЕ ТОПЛИВО

Для сравнения запасов разных видов топлива при определении норм его расхода, планировании потребности топлива и других расчётах пользуются понятием «условное топливо».

За условное принято такое топливо, низшая теплота сгорания рабочей массы которого:

Qн = 29308 кДж/кг (7000 ккал/кг).

СЖИГАНИЕ ТОПЛИВА В КОТЛАХ

Горение топлива – быстрое химическое соединение горючих элементов топлива с кислородом воздуха, происходящее при высокой температуре с выделением тепла.

При недостатке воздуха происходит неполное сгорание углерода, часть его образует оксид углерода, при этом происходят значительные потери тепла.

Потери теплоты с отходящими газами тем больше, чем выше их температура и больше избыточного воздуха, не участвующего в процессе горения топлива, проходит через топку котла.

При большом избытке воздуха произойдут значительные потери тепла с уходящими газами.

При неправильном обслуживании топки появляется неполное сгорание топлива, когда химическая энергия топлива не преобразуется полностью в теплоту; а частично остаётся в уходящих газах и выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу.

Оксид углерода, продукт неполного сгорания топлива, является одним из загрязнителей воздуха - потеря от химической неполноты сгорания.

Другим загрязнителем атмосферы являются вынесенные вместе с газами мелкие частицы несгоревшего топлива (до 80 %) - потери от механической неполноты сгорания, а также унос золы и сажи.

Причиной уноса несгоревшего топлива малой мощности является сжигание в них рядовых топлив, имеющих большое количество мелочи.

Расчёт процесса горения топлива сводится к определению количества воздуха, необходимого для горения, а также состава и количества образующихся газообразных продуктов.

В реальных условиях для обеспечения полного сгорания топлива приходится подавать значительно большее количество воздуха, чем теоретически необходимо. Это объясняется главным образом недостаточно тщательным смешиванием топлива с воздухом, из-за чего часть воздуха не участвует в горении и удаляется из топки вместе с продуктами сгорания.

Отношение действительного количества воздуха, расходуемого на горение топлива, к теоретически необходимому называется коэффициентом избытка воздуха.

Коэффициент избытка воздуха всегда больше единицы и зависит от сорта сжигаемого топлива, способа его сжигания и конструктивных особенностей топочных устройств.

При сжигании жидкого и газообразного топлива коэффициент имеет меньшие значения, при сжигании твёрдого топлива – большие. При движении дымовых газов по газовому тракту коэффициент изменяется от минимального значения ( в топке ) до максимального ( у основания дымовой трубы ), что обусловлено подсосом воздуха через неплотности обмуровки и разрежением в газоходах котла.

В связи с этим различаются коэффициенты избытка воздуха в топке, за котлом, перед дымовой трубой и т.п.

ЗНАЧЕНИЕ ТОЛЩИНЫ СЛОЯ ТОПЛИВА

В отопительных котлах твёрдое топливо сжигают в слое в основном на ручных колосниковых решётках с ручным обслуживанием. Основными элементами топки для твёрдого топлива в отопительных котлах с ручным обслуживанием является колосниковая решётка, поддерживающая слой кускового топлива, через который проходит необходимый для горения воздух, и топочное пространство, в котором сгорают горючие летучие вещества. Слой топлива на колосниковой решётке при ручной заброске периодически меняется, достигая максимальных размеров при загрузке свежей порции и уменьшаясь по мере выгорания топлива до новой загрузки. При постоянной тяге количество воздуха, проходящего в топку через слой топлива в период между загрузками, постоянно повышается вследствие прогорания слоя и уменьшения его сопротивления.

Из поступившего в топку воздуха часть используется на сгорание топлива в слое, часть – на сгорание летучих веществ в топочном пространстве и какое-то количество воздуха остаётся неиспользованным.

Загруженное на горячий слой свежее топливо сначала подсыхает, а потом начинается процесс горения. В этот период из-за недостатка воздуха может возникнуть неполнота сгорания топлива, которая исчезает по мере затухания процесса коксования заброшенной порции топлива.

К концу периода между загрузками топлива в тонком слое горит главным образом кокс. Обычно этот период горения характеризуется полным сгоранием топлива с большим избытком воздуха.

Таким образом, в первые моменты после загрузки топлива на колосниковую решётку его сгорание происходит с химической неполнотой, а в конце процесса сгорания – с повышенными избытками воздуха и следовательно, с увеличенной потерей теплоты с уходящими газами.

Поэтому правильно выбранная толщина слоя топлива обеспечивает минимальную сумму потерь теплоты от химической неполноты сгорания и с уходящими газами при минимальном избытке воздуха.

Эти условия лучше всего можно создать при более частой загрузке топлива мелкими порциями.

Это обстоятельство следует подчеркнуть, так как машинисты часто его игнорируют, и в результате происходит загрязнение атмосферы оксидом углерода. Периоды между загрузкой топлива, например антрацита, должны составлять 10 – 15 мин, для остальных ещё меньше.

Правильная толщина слоя, колеблется для разных видов и сортов топлива в следующих пределах, (мм):

Ручные топки
Крупные неколотые осиновые дрова Wt = 40 % 1400
Крупные неколотые берёзовые дрова Wt = 40 % 1000
Торф кусковой Wt = 45 – 50 % 900
Дрова берёзовые колотые воздушные 500
Антрацит, бурый и каменный уголь:
- крупный (размер куска более 30мм)
- мелкий (размер куска 0 – 20 мм)

до 200
до 50

Рядовой уголь 70 - 80
С шурующей планкой
Каменный уголь
в начальной и конечной частях топки
в средней части топки
250 – 300
200 – 250

РЕГУЛИРОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВА СЖИГАЕМОГО ТОПЛИВА и ПРОЦЕССА его СЖИГАНИЯ

Количество сжигаемого топлива в топке регулируется количеством подаваемого в неё воздуха.

Для твёрдого топлива, например, усиливая дутьё воздуха под решётку и тягу, можно тем самым ввести больше воздуха в топку. Кислород воздуха, проходя по слою топлива и вступая в реакцию, распределяется на большее количество струек и увеличивает скорость горения.

Забрасывая в топку больше топлива, получаем больше теплоты. Однако необходимую толщину слоя топлива следует держать в установленных пределах, чтобы избежать неполноты горения или большого избытка воздуха.

Тягу регулируют так, чтобы в топке (в верхней части загрузочной дверки) устанавливалось разрежение не более 20 – 30 Па (2 – 3 мм вод.ст.).

Для преодоления сопротивления колосниковой решётки, слоя топлива и его шлака служит вентиляторное дутьё.

Причины, вызывающие прохождение через топку чрезмерно большого количества воздуха:

  • сильная тяга в дымовой трубе;
  • чрезмерно большое поступление воздуха из дутьевого воздуховода.

При наличии избытка воздуха пламя получается прозрачное, светлое, а дым бесцветный.

Для уменьшения количества избыточного воздуха его подачу в топку необходимо регулировать в зависимости от процесса горения. Подсушенное и нагретое топливо выделяет горючие газы, которые в топочном пространстве перемешиваются с воздухом и сгорают, образуя пламя. В этот период в топку надо подавать больше воздуха, чтобы горючие газы успели сгореть. Для этого поднимают шибер за котлом, полностью открывают поддувальную и приоткрывают зольную дверку или полностью открывают дроссель – клапан на дутьевом воздуховоде.

По мере того как количество выделяющихся горючих газов снижается, уменьшают поступление воздуха в котёл.

  • неплотности в гарнитуре котлов и её притворах;
  • слишком тонкий слой топлива или прогары в этом слое.

При прогарах пламя на прогоревших участках имеет ослепительно белый цвет.

При горении топлива на решётке воздух надо подавать в таком количестве, чтобы цвет пламени получался соломенно-золотистый, а дым, выходящий из трубы, - светло-серого цвета.

Потери теплоты от химической неполноты горения:

если топливо сжигают при недостаточном количестве воздуха или оно расположено по решётке неровным слоем.

При недостатке воздуха образуется угарный газ (окись углерода), при котором часть содержащегося тепла не используется в котле, а уходит с дымовыми газами в трубу. При неравномерном расположении топлива на решётке в тонкие участки слоя воздух поступает в избытке, а в утолщённые участки недостаточно.

В результате получается одновременно двойная потеря теплоты с дымовыми газами через тонкий слой топлива и от неполноты сгорания топлива в тонком слое.

Приток воздуха в котёл уменьшается, если на решётке лежит чрезмерно толстый слой шлака и топлива.

Необходимо забрасывать топливо в топку часто и маленькими порциями; при этом температура в топке не будет резко снижаться, а топливо быстро разгорится, так как от малых порций топлива выделяется немного горючих летучих веществ и они успевают сгорать в топочном пространстве.

По мере сгорания загруженной в топку порции топлива необходимо уменьшить количество воздуха, поступающего в топку, а после загрузки новой порции, когда из неё начинается бурное выделение газов, поступление воздуха в топку увеличивают, полностью открывая шибер за котлом.

Если есть признаки неполного сгорания топлива, то необходимо временно усилить дутьё и тягу или дать выгореть слою топлива, находящемуся в топке, а затем поддерживать нормальный режим его сжигания.

Визуально химическая неполнота сгорания определяется по степени прозрачности дыма, а избыток воздуха – по форме и цвету факела.

  • при полном сгорании твёрдого топлива и малом избытке воздуха пламя получается прозрачным,соломенно – жёлтого цвета.
  • при неполном сгорании пламя, оставаясь длинным, краснеет и в нём появляются тёмные прослойки. Признаком неполноты сгорания топлива является сине-красный цвет пламени и чёрный цвет дыма.
  • при большом избытке воздуха пламя, не изменяя своей прозрачности, становится коротким.

Потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива:

  • при частичном провале топлива через зазоры колосниковой решётки;
  • уносе мелкого топлива в газоходы котла, борова, а также в дымовую трубу;
  • Больших размеров (до 20%) могут достигнуть потери топлива от уноса при неспекающихся углях, значительной форсировке работы топки и мелком топливе.
  • при обволакивании несгоревших кусков топлива плавящимся шлаком. Потеря в шлаке тем больше, чем выше зольность топлива и меньше выход летучих веществ;

последнее объясняется тем, что при сгорании топлива с малым выходом летучих веществ температура слоя топлива высока, шлаки плавятся и обволакивают со всех сторон кусочки топлива, тем самым прекращая его горение. Если на решётке скопились шлаки: горение топлива ухудшается, и поэтому их необходимо взламывать (но их следует не выбрасывать, а перемешивать с горящим топливом).

ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ТВЁРДОГО ТОПЛИВА

В соответствии с ГОСТом на угли для коммунально – бытовых нужд зольность сухой массы углей колеблется:

  • для каменных углей 14 – 38 %;
  • бурых углей 10 – 32 %;
  • антрацита до 20 %.

По размеру кусков поставляют угли следующих классов: 6 – 13, 13 – 25, 25 – 50 и 50 – 100 мм.

Из бассейнов Кузнецкого, Восточной Сибири поставляют рядовой уголь всех марок.

При сжигании рядовых, бурых, многозольных углей нельзя достичь КПД котла больше 67 – 75 %, регламентируемых ГОСТ 10617 – 83* «Котлы отопительные теплопроизводительностью от 0,10 до 3,15 МВт. Общие технические условия», и обеспечить чистоту выбрасываемых в атмосферу уходящих газов.

Использование углей низкого качества приводит к резкому снижению КПД котлов и как следствие, к перерасходу топлива и сооружению дополнительных котельных либо при нормированной поставке топлива к недодаче теплоты потребителям и, кроме того к загрязнению атмосферы не только продуктами неполного сгорания, но и мелкими частицами несгоревшего топлива (уносом).

Большая влажность (свыше 30 %) при высокой зольности (свыше 35 %) ухудшает топочный процесс и снижает экономичность работы котлов.

На основании анализа экспериментальных данных установлено, что для эффективного сжигания каменных углей и антрацитов в котлах предельная величина зольности сухой массы антрацитов должна быть 16 %, каменных углей – 18 %. Опыт эксплуатации котлов показывает, что максимальный размер кусков угля не должен превышать 50 мм.

Таким образом, для котлов необходимо:

  • использовать уголь по размеру кусков двух классов: 13 – 25 и 25 – 50 мм;
  • использовать угли с влажностью не выше 8 % и содержанием мелочи не более 20 %;
  • бурые угли по мере возможности заменять каменным углём и антрацитом;

Коэффициент избытка воздуха - обзор

3.3.2 Сжигание

Обезвоженный осадок сточных вод, который обрабатывается, может достичь достаточно сухого состояния с содержанием твердых веществ около 15–30%, который может быть переработан на свалки или в сельском хозяйстве. удобрения или сжигание (Fränzle et al., 2012). Органические вещества в иле полностью сжигаются с большим количеством кислорода и превращаются в CO 2 , H 2 O и некоторые другие газообразные продукты в процессе сжигания (Wang et al., 2016). Эта операция включает в себя ряд сложных изменений и реакций, включая испарение, улетучивание, разложение, спекание, плавление и окислительно-восстановительные реакции, сопровождаемые соответствующими комплексными физическими и химическими реакционными процессами массопереноса и теплопередачи (Hirose et al., 2009 ; Li et al., 2013). Рекуперация энергии посредством сжигания в первую очередь относится к системе рекуперации электроэнергии и тепла (Hong et al., 2009; Xu et al., 2014). Дополнительная обработка остатков состоит из обработки золы, содержащей нелетучие ионы тяжелых металлов, и удаления выхлопных газов (Wang et al., 2016). На примере технологии сжигания в псевдоожиженном слое процесс показан на рис. 3.5.

Рисунок 3.5. Технологическая схема системы сжигания осадка сточных вод в псевдоожиженном слое.

Источник : Изменено из Zhao, J., 2018. Несколько видов технологий обработки ила при сжигании (на китайском языке). Ind. Furn. 40, 1–6.

Существует два режима сжигания: прямое сжигание и смешанное сжигание. В зависимости от содержания влаги и теплотворной способности прямое сжигание может применяться с дополнительным топливом или без него.В таблице 3.1 перечислены несколько требований для прямого сжигания, которые помогают поддерживать потребление топлива и затраты в приемлемом диапазоне. Смешанное сжигание означает сжигание осадка вместе с другими горючими материалами, при котором отсутствует этап сушки, что означает, что это относительно простой и удобный рабочий процесс по сравнению с прямым сжиганием. Более подробные характеристики этих двух технологий были обобщены Li et al. (2013) и Zhou et al. (2008).

Таблица 3.1. Требования к характеристикам шлама для сжигания (Li et al., 2013).

Категория pH Содержание влаги (%) Низкая теплотворная способность (кДж / кг) Содержание органических веществ (%)
Самостоятельное сжигание 5–10 & lt; 50 & gt; 5000 & gt; 50
Сжигание топлива & lt; 80 & gt; 3500
Сжигание при сушке

Примечание : Содержание влаги при сушке для сжигания означает влажность осадка, поступающего в сушильную систему.Содержание песка - важный аспект, который следует учитывать при выборе типа мусоросжигательной печи.

Факторы, влияющие на процесс сжигания, включают время удерживания осадка, рабочую температуру, коэффициент избытка воздуха и свойства осадка. Горение - это процесс, который требует достаточно времени, чтобы реагенты полностью прореагировали. Время удерживания связано с размером частиц осадка, поскольку более мелкие частицы способствуют сгоранию с более высокой скоростью и меньшим временем удержания (Yao and Naruse, 2005).В общем случае повышение температуры может способствовать процессу сжигания, позволяя ему полностью протекать в течение очень короткого промежутка времени. Однако сжигание при слишком высокой температуре может привести к увеличению инвестиций в топливо и вторичному загрязнению в результате увеличения содержания оксинитридов в выхлопных газах. Скорость реакции была чувствительна к температуре во время низкотемпературной фазы, но не могла быть значительно увеличена при высокой температуре (Li et al., 2005). Коэффициент избытка воздуха может быть выражен в формуле.(3.7),

(3.7) α = VV0

, где α представляет собой коэффициент избытка воздуха. V и V0 означают количество фактического и теоретического притока воздуха соответственно.

Достаточная подача кислорода является необходимым условием для обеспечения полного сгорания органических веществ в иле, что также вносит большой вклад в процесс сушки и сжигания. Однако, если коэффициент превышает допустимый диапазон, это также может вызвать снижение температуры и увеличение выбросов выхлопных газов (Wang et al., 2016).

Оборудование, применяемое для сжигания, включает печь с псевдоожиженным слоем, печь с несколькими колосниками, ленточную печь, плавильную печь и вращающуюся печь. Псевдоожиженный слой является наиболее распространенным оборудованием для сжигания осадка и занимает основную долю, составляющую более 90% рынка. Ли и др. (2013) обобщили основные характеристики псевдоожиженного слоя и представили краткое описание печи с несколькими колосниками и вращающейся печи. Чжао (2018) дал подробное описание технологии сжигания во вращающейся печи, сжигания в псевдоожиженном слое и технологии сжигания на решетке.

Сжигание - это традиционный метод обработки осадка с очевидными преимуществами по сравнению с захоронением отходов и сельскохозяйственным использованием, что привело к его признанию в качестве широко распространенного варианта утилизации в Европе. Достоинства в основном проявляются в следующих аспектах: (1) значительное уменьшение объема, которое, как сообщается, составляет около 10% от объема обезвоженного осадка; (2) эффективное удаление токсичных веществ, содержащихся в иле; (3) теплотворная способность, сравнимая с теплотворной способностью бурого угля, что обеспечивает реальный способ одновременной рекуперации энергии; и (4) слабое образование запаха (Fytili and Zabaniotou, 2008).Обработка осадка, основанная на сжигании, может обеспечить наиболее тщательную переработку осадка сточных вод с точки зрения уменьшения количества, стабилизации, безвредной обработки и повторного использования.

Хотя сжигание считается одним из наиболее многообещающих методов обработки осадка, наличие нескольких проблем ограничивает его развитие. К ним относятся высокие эксплуатационные расходы, вторичное загрязнение выхлопным газом (Li et al., 2005), ограниченная скорость рекуперации энергии и неудовлетворительная стабильность сгорания шлама (Li et al., 2013). Оценка затрат на сжигание варьируется в зависимости от выбранных регионов, а также показывает высокую зависимость от применяемых технологий и допущений в отношении отпускных цен на рекуперированную энергию (Qin et al., 2011; Tarpani and Azapagic, 2018). В будущих исследованиях сжигания осадка сточных вод следует дополнительно рассмотреть оптимизацию рабочих условий для достижения цели низкого энергопотребления, рентабельности, высокой степени рекуперации энергии и низкого уровня выбросов, чтобы соответствовать требованиям устойчивого развития.

Стехиометрическое сгорание

Стехиометрическое или теоретическое сгорание - это идеальный процесс сгорания, при котором топливо сгорает полностью.

Полное сгорание - это процесс сжигания всего углерода (C) до (CO 2 ), всего водорода (H) до (H 2 O) и всей серы (S) до (SO 2 ).

Если в выхлопном газе присутствуют несгоревшие компоненты, такие как C, H 2 , CO, процесс сгорания не завершен и не стехиометрический.

Процесс горения может быть выражен:

[C + H (топливо)] + [O 2 + N 2 (воздух)] -> (Процесс горения) -> [CO 2 + H 2 O + N 2 (тепло)]

где

C = углерод

H = водород

O = кислород

N = азот

Для определения избытка воздуха или избытка топлива для системы сгорания мы начинаем со стехиометрического воздух -топливного отношения .Стехиометрическое соотношение - это идеальное соотношение топлива при правильном соотношении химического состава. При сгорании всего топлива и воздуха расходуется без остатка .

Оборудование для технологического нагрева редко используется таким образом. Сжигание «на заданном уровне» , используемое в котлах и высокотемпературных технологических печах, обычно включает небольшое количество избыточного воздуха - примерно на 10-20% больше, чем необходимо для полного сгорания топлива.

Если в горелку подается недостаточное количество воздуха, из котла выходит несгоревшее топливо, сажа, дым и окись углерода, что приводит к загрязнению поверхности теплопередачи, загрязнению, снижению эффективности сгорания, нестабильности пламени и потенциальной опасности взрыва. .

Во избежание неэффективных и небезопасных условий котлы обычно работают с избытком воздуха. Этот избыточный уровень воздуха также обеспечивает защиту от недостаточного количества кислорода, вызванного изменениями в составе топлива и "рабочими перебоями" в системе управления топливом и воздухом. Типичные значения избыточного воздуха указаны для различных видов топлива в таблице ниже.

  • , если содержание воздуха выше стехиометрического соотношения - смесь называется обедненной топливом
  • , если содержание воздуха меньше стехиометрического соотношения - смесь богатая топливом

Пример - стехиометрический Сжигание метана - CH

4

Самый распространенный окислитель - воздух.Химическое уравнение стехиометрического горения метана - CH 4 - с воздухом может быть выражено как

CH 4 + 2 (O 2 + 3.76 N 2 ) -> CO 2 + 2 H 2 O + 7,52 N 2

Если подается больше воздуха, часть воздуха не будет участвовать в реакции. Дополнительный воздух обозначен как избыточный воздух , но также можно использовать термин теоретический воздух . 200% теоретического воздуха - это 100% избыток воздуха.

Химическое уравнение для метана, сжигаемого с 25% избытком воздуха, может быть выражено как

CH 4 + 1,25 x 2 (O 2 + 3,76 N 2 ) -> CO 2 + 2 H 2 O + 0,5 O 2 + 9,4 N 2

Избыточный воздух и O

2 и CO 2 в дымовых газах

Приблизительные значения для CO 2 и O 2 дюймов дымовые газы в результате избытка воздуха оцениваются в таблице ниже:

Избыточный воздух
%
Углекислый газ - CO 2 - в дымовых газах (% объема ) Кислород в дымовых газах Газ для всех видов топлива (% объема )
Природный газ Пропан Бутан Мазут Битуминозный уголь Уголь антрацит
0 12 14 15.5 18 20 0
20 10,5 12 13,5 15,5 16,5 3
40 9 10 12 13,5 14 5
60 8 9 10 12 12,5 7,5
80 7 8 9 11 11.5 9
100 6 6 8 9,5 10 10

Понимание воздействия избытка воздуха |

Многие операторы промышленных печей теряют значительное количество энергии из-за слишком большого количества воздуха, поступающего в печь, что приводит к потере тепла через дымовые газы. Избыток воздуха приводит к образованию кислорода, который не расходуется при сгорании, и этот кислород поглощает тепло, которое можно использовать в других случаях, и выносит его из дымовой трубы.Химически идеального количества воздуха, поступающего в печь, достаточно, чтобы израсходовать весь кислород, содержащийся в воздухе. Однако этого идеального (известного как стехиометрическое соотношение воздуха и топлива) трудно достичь, потому что топливо и воздух не смешиваются полностью, а это означает, что для полного сгорания всегда будет необходимо определенное количество избыточного воздуха. Фактически, слишком мало избыточного воздуха приводит к неэффективному сжиганию топлива, накоплению сажи и ненужным выбросам парниковых газов.

Оптимальный уровень избытка воздуха будет варьироваться в зависимости от печи и применения, но обычно 10-15% избытка воздуха является достижимой и оптимальной целью при поддержании либо текущей температуры на входе, либо уровня производительности производства, в зависимости от того, что требуется.Если у вас есть печь с более высоким избытком воздуха, чем 10-15%, у вас есть четкая возможность снизить затраты на электроэнергию за счет уменьшения поступления воздуха в горелку и закрытия любых утечек в печи. Когда соотношение воздух / топливо оптимизировано, результирующая экономия энергии обычно составляет от 5% до> 25%.

Количество избыточного воздуха в системе можно определить путем анализа количества кислорода в дымовых газах. В качестве примера возьмем сжигание природного газа. Предполагая, что уровень CO в дымовых газах очень низок и можно пренебречь неполным сгоранием, содержание кислорода в дымовых газах можно измерить двумя числами: сухое показание A% или влажное показание B%.С помощью этих измерений можно использовать следующие формулы для расчета избытка воздуха: Например, если показание сухого кислорода в дымовых газах составляет 2,5%, то расчет избытка воздуха будет: 0,895 x 0,025 / (0,21-0,025) = 12,1 % избытка воздуха. Слишком большой избыток воздуха приводит к снижению температуры пламени. Это означает, что в систему попадает меньше тепла. Кроме того, избыточный воздух должен нагреваться до температуры дымовых газов, что потребляет дополнительную энергию. Используя диаграмму избытка воздуха (Рисунок A), вы можете определить возможное увеличение доступного тепла, уменьшив избыток воздуха до минимального уровня, при котором все еще достигается полное сгорание в вашей печи.Доступное тепло обычно выражается в процентах, представляющих количество тепла, остающегося в печи (т. Е. Не теряемого с дымовыми газами или утечками), как часть подводимого тепла.

Затем вы можете определить экономию затрат, которая будет достигнута за счет уменьшения количества избыточного воздуха для увеличения доступного тепла. На общую экономию энергии влияют избыток воздуха, температура воздуха для горения, температура дымовых газов, стоимость топлива и т. Д. (Рисунок B).

На самом деле, содержание кислорода в дымовых газах изменяется при изменении интенсивности сжигания.Например, рассмотрим горелку на 100 миллионов БТЕ / час с диапазоном изменения 10: 1. Когда он работает со скоростью 100 миллионов БТЕ / час, избыток воздуха составляет 15%. Однако при минимальной мощности сжигания 10 миллионов БТЕ / час избыток воздуха может составлять 100%. Чтобы получить точную оценку экономии энергии, необходимо проводить систематические измерения и расчеты. Если вы хотите получить более точную оценку, свяжитесь с Firebridge по адресу [email protected]


Понравилось то, что вы читаете? Будьте в курсе нового контента, подписавшись ниже!

Глава 11: Горение (Обновлено 31.05.10)

Глава 11: Горение (Обновлено 31.05.10)

Глава 11: Сжигание
(Спасибо to Дэвид Bayless за письменную помощь. этот раздел)

Введение - До этого точка тепла Q во всех задачах и примерах была либо заданной значение или было получено из отношения Первого закона.Однако в различных тепловые двигатели, газовые турбины и паровые электростанции тепло полученные в процессе сгорания с использованием твердого топлива (например, уголь или дрова). жидкое топливо (например, бензин, керосин или дизельное топливо), или газообразное топливо (например, природный газ или пропан).

В этой главе мы познакомимся с химией и термодинамика горения типовых углеводородных топлив - (C x H y ), в котором окислителем является кислород, содержащийся в атмосферном воздухе. Обратите внимание, что мы не будем рассматривать сжигание твердого топлива или сложные смеси и смеси углеводородов, входящих в состав бензин, керосин или дизельное топливо.

Атмосферный воздух содержит примерно 21% кислорода (O 2 ) по объему. Остальные 79% «прочих газов» в основном азот (N 2 ), поэтому предположим, что воздух состоит из 21% кислорода и 79% азота, объем. Таким образом, каждый моль кислорода, необходимый для окисления углеводорода, равен сопровождается 79/21 = 3,76 моля азота. Используя эту комбинацию молекулярная масса воздуха становится 29 [кг / кмоль]. Обратите внимание, что это предполагается, что азот обычно не подвергается каким-либо химическим воздействиям. реакция.

Процесс горения - Основной процесс сгорания можно описать с помощью топлива ( углеводород) плюс окислитель (воздух или кислород) под названием Реагенты , которые подвергаются химическому процессу, выделяя тепло, чтобы сформировать Продукты горения таким образом, чтобы масса сохранялась. в простейший процесс сгорания, известный как стехиометрический Сгорание , весь углерод в топливе образует диоксид углерода (CO 2 ) и весь водород образует воду (H 2 O) в продуктах, поэтому мы можем записать химическую реакцию следующим образом:


где z известен как стехиометрический коэффициент для окислителя (воздуха)

Обратите внимание, что эта реакция дает пять неизвестных: z, a, b, c, d, поэтому нам нужно решить пять уравнений.Стехиометрический горение предполагает отсутствие в продуктах избыточного кислорода, поэтому d = 0. Остальные четыре уравнения мы получаем в результате уравновешивания числа атомов каждого элемента в реагентах (углерод, водород, кислород и азота) с числом атомов этих элементов в продукты. Это означает, что никакие атомы не разрушаются и не теряются в реакция горения.

Элемент

Количество в реактивах

=

Количество товаров

Сокращенное уравнение

Углерод (C)

х

а

а = х

Водород (H)

л

2b

b = y / 2

Кислород (O)

2z

2a + b

г = а + Ь / 2

Азот (N)

2 (3.76) z

2c

c = 3,76z

Обратите внимание, что образовавшаяся вода может находиться в паре или жидкая фаза, в зависимости от температуры и давления продукты сгорания.

В качестве примера рассмотрим стехиометрическое горение метана (CH 4 ) в атмосферном воздухе. Приравнивание моляра коэффициенты реагентов и продуктов получаем:

Теоретическое соотношение воздух и воздух-топливо - минимальное количество воздуха, которое позволит полностью сгорать топливо называется Теоретический Air (также именуемый Стехиометрический воздух ).В этом случае продукты не содержат кислорода. Если мы поставляем меньше теоретического воздуха, тогда продукты могут содержать углерод монооксида (CO), поэтому обычной практикой является подача более теоретический воздух, чтобы предотвратить это явление. Это превышение Воздух приведет к появлению кислорода в продукты.

Стандартная мера количества воздуха, используемого в процесс сгорания топлива воздух-топливо Коэффициент (AF), определяемый следующим образом:

Таким образом, учитывая только реагенты метана при сжигании теоретическим воздухом, представленным выше, получаем:

Решенная задача 11.1 - дюйма В этой задаче мы хотим разработать уравнение горения и определить соотношение воздух-топливо для полного сгорания н-бутана (C 4 H 10 ) с а) теоретическим воздухом и б) 50% избытком воздуха.


Анализ продуктов сгорания - Горение всегда происходит при повышенных температурах и мы предполагаем, что все продукты горения (включая воду пар) ведут себя как идеальные газы. Поскольку у них другой газ постоянных, удобно использовать уравнение состояния идеального газа в условия универсальной газовой постоянной:

В анализе продуктов сгорания нет представляет ряд интересных объектов:

  • 1) Что такое процентный объем конкретных продуктов, в частности углекислого газа (CO 2 ) и углерода монооксид (CO)?

  • 2) Что такое роса точка водяного пара в продуктах сгорания? Это требует оценка парциального давления паровой составляющей воды продукты.

  • 3) Существуют экспериментальные методы объемного анализ продуктов сгорания, обычно проводится на Dry Основа , дающая процент объема всех компонентов, кроме водяного пара. Это позволяет просто метод определения действительного воздушно-топливного отношения и использованного избыточного воздуха в процессе горения.

Для идеальных газов мы находим, что мольная доля y i i-го компонента в смеси газов при определенном давлении P а температура T равна объемной доле этого компонента.
Поскольку из молярного отношения идеального газа: P.V = N.R u .T, у нас:

Кроме того, поскольку сумма объемов компонентов V i должно равняться общему объему V, имеем:

Используя аналогичный подход, определяем частичную давление компонента с использованием закона парциальных давлений Дальтона:

Решенная проблема 11.2 - В эта проблема Пропан (C 3 H 8 ) сжигается с 61% избытком воздуха, который поступает в камеру сгорания при 25 ° С.Предполагая полное сгорание и полное давление 1 атм. (101,32 кПа), определите а) соотношение воздух-топливо [кг-воздух / кг-топливо], б) процентное содержание двуокиси углерода в продуктах, и c) температура точки росы продуктов.

Решенная задача 11,3 - дюйма эта проблема Этан (C 2 H 6 ) сжигается атмосферным воздухом, и объемный анализ сухие продукты сгорания дает: 10% CO 2 , 1% CO, 3% O 2 и 86% № 2 .Развивать уравнение горения, и определить а) процент превышения воздух, б) соотношение воздух-топливо и в) точка росы при сгорании. продукты.


Анализ горения по первому закону - Основная цель горения - выработка тепла за счет изменения энтальпия от реагентов к продуктам. Из Первого Закона уравнение в контрольном объеме без учета кинетической и потенциальной энергии изменений и, если не делать никаких работ, имеем:

, где суммирование ведется по всем продукты (p) и реагенты (r).N означает количество молей каждого компонента, а h [кДж / кмоль] относится к молярной энтальпии каждый компонент.

Поскольку существует ряд различных веществ нам нужно установить общее эталонное состояние для оценки энтальпия, обычно выбирают 25 ° C и 1 атм, что составляет обычно обозначается надстрочным индексом o. Проф. С. Бхаттачарджи из Государственный университет Сан-Диего разработал экспертную систему на базе Интернета в < www.thermofluids.net > позвонил ТЕСТ ( T he E xpert S система для Т гермодинамика) в который он включил набор таблиц свойств идеального газа, все основанные на по энтальпии h o = 0 по этой общей ссылке.Мы адаптировали некоторые из этих таблиц специально для этого раздела, и их можно найти в следующая ссылка:

Горение Таблицы молярной энтальпии

В качестве примера снова рассмотрим полное сгорание метана (CH 4 ) с теоретическим воздухом:

Обратите внимание, что в реагентах и ​​продуктах В приведенном выше примере у нас есть базовые элементы O 2 и N 2 как а также соединения CH 4 , CO 2 и H 2 O.Когда соединение образуется, изменение энтальпии называется изменением энтальпии. Энтальпия формации , обозначенной h f o , и для нашего примера:

Вещество

Формула

hfo [кДж / кмоль]

Двуокись углерода

CO 2 (г)

-393 520

Водяной пар

H 2 O (г)

-241 820

Вода

H 2 O (л)

-285 820

Метан

CH 4 (г)

-74,850

где (г) относится к газу, а (л) относится к жидкость.

Знак минус означает, что процесс Экзотермический , т.е. тепло выделяется при образовании соединения. Обратите внимание, что энтальпия образования основных элементов O 2 и N 2 составляет нуль.

Сначала рассмотрим случай, когда достаточно теплопередача таким образом, чтобы и реагенты, и продукты находились на 25 ° C и давление 1 атм, и что водный продукт является жидким. С нет заметного изменения энтальпии, уравнение энергии становится:

Это тепло (Qcv) называется энтальпией . горения или нагрева Стоимость топлива.Если продукты содержат жидкую воду, тогда это Выше Теплотворная способность (как в нашем примере), однако, если продукт содержит водяной пар, то это нижний предел . Теплотворная способность топлива. В энтальпия сгорания - это наибольшее количество тепла, которое может быть высвобождается заданным топливом.

Адиабатическая температура пламени - Противоположная крайность приведенного выше примера, в котором мы оценили энтальпия горения - это случай адиабатического процесса, в котором тепло не выделяется.Это приводит к значительному повышению температуры. увеличение количества продуктов сгорания (обозначается адиабатическим Температура пламени ), которая может быть уменьшается за счет увеличения воздушно-топливной смеси.

Решенная задача 11.4 - Определить температура адиабатического пламени для полного сгорания Метан (CH 4 ) с 250% теоретического воздуха в адиабатическом контрольном объеме.

Это уравнение может быть решено только итеративным метод проб и ошибок с использованием таблиц Sensible Энтальпия против температуры для всех четырех компоненты продукции - CO 2 , H 2 O, O 2 , и N 2 .Быстрый приближение к температуре адиабатического пламени можно получить следующим образом: при условии, что продукты полностью состоят из воздуха. Такой подход был представил нам Potter и Somerton в их Schaum's Очерк термодинамики для инженеров , в котором они предположили, что все продукты имеют номер N 2 . Мы считаем, что более удобно использовать воздух, предполагая репрезентативное значение из Специального Теплоемкость воздуха : C p, 1000K = 1,142 [кДж / кг.K].

Таким образом, суммируя все моли произведений, получаем:

Использование таблиц Sensible Энтальпия в зависимости от температуры мы оценили энтальпия всех четырех продуктов при температуре 1280К.Этот в результате общая энтальпия составила 802 410 [кДж / кмоль топлива], что составляет чрезвычайно близко к требуемому значению, что оправдывает такой подход.

Задача 11.5 - - Определите адиабатическую температуру пламени для полное сгорание пропана (C 3 H 8 ) с 250% теоретического воздуха в адиабатическом контрольном объеме [T = 1300 КБ].

______________________________________________________________________________________


Инженерная термодинамика, Израиль Уриэли под лицензией Creative Общедоступное авторское право - Некоммерческое использование - Совместное использование 3.0 Соединенные Штаты Лицензия

Все, что вам нужно знать о химии и анализе горения

Все вещества содержат различное количество удерживаемой энергии в зависимости от вещества и того, как оно существует; то есть твердое, жидкое или газообразное. Соединение двух веществ с образованием других веществ называется «химической реакцией». Горение - это химическая реакция. Эта реакция проводится с целью выделения тепла. Как мы увидим, кислород всегда будет одним из веществ в реакции, а другой будет углеводородом, смесями водорода, углерода, серы и т. Д.

Идеальное сгорание - это просто смесь топлива и кислорода, которые полностью расходуются в процессе горения. Идеальной ситуацией было бы обеспечить достаточно воздуха в камере сгорания, чтобы обеспечить полное сгорание топлива. Это было бы верно, если бы было физически возможно привести каждый атом топлива в непосредственный контакт с количеством воздуха, необходимого для завершения его сгорания. На сегодняшний день в камере сгорания не разработано никакого метода, который позволял бы воздуху и топливу полностью контактировать в нужных пропорциях.

Если мы уменьшим количество кислорода в идеальной смеси, мы получим богатое топливо состояние. Однако, если мы увеличим количество кислорода в идеальной смеси, у нас теперь будет избыток, который не способствует процессу горения. Наличие только нужного количества кислорода (ни больше, ни меньше) называется стехиометрической точкой или стехиометрическим сгоранием. Стехиометрическая точка также называется точкой 100% воздуха.

Все, что превышает 100%, называется избытком. Например, мы могли бы использовать термин «20% избыток воздуха» для описания точки смешивания воздуха и топлива в котле.Это означает, что избыточный воздух работает на уровне 120% или на 20% (выше стехиометрического) выше точки идеального смешения.

Стехиометрическое сгорание важно, поскольку это точка отсчета, по которой мы можем измерить эффективность нагревательного устройства. Воздух содержит 20,9% кислорода и 79,1% азота. Смесь воздух / топливо можно описать просто как топливо + воздух. Имейте в виду, что воздух состоит из двух частей кислорода (02) и 7,52 частей азота (N2).

Если мы сделаем химическое / математическое объяснение топлива, использующего природный газ (метан Ch5), мы сможем увидеть, как образуются различные измеримые соединения, которые можно использовать для расчета того, насколько эффективно отопительный агрегат использует свое топливо.

Смесь природного газа и воздуха может быть выражена как Ch5 + 202 + 7,52 N2. Давайте теперь увеличим количество воздуха на 20% по сравнению с идеальной точкой смешивания:

20% избытка воздуха = 100% + 20% = 120% или 1,2

Следовательно, давайте смешаем метан (Ch5) с 1,2-кратным нормальным 100% -ным воздухом

или Ch5 + 1,2 x 2 02 + 1,2 x 7,52 N2

или Ch5 + 2.4 02 + 9 N2

Теперь давайте сожжем эту новую смесь и покажем химическое превращение:

Ch5 + 2.4 02 + 9 N2 ® C02 + 2h30 +.4 02 + 9 N2

Обратите внимание, что 0,4 части 02 присутствует в образовавшемся дымовом газе, потому что он не использовался в процессе горения; это было излишеством.

Давайте проведем анализ CO 2 на сухой основе, а также анализ на 02 на сухой основе. В дымоходе из-за процесса горения теперь у нас есть:

1 часть CO2 + .4 часть 02 + 9 частей N2

Таким образом, 1 + 0,4 + 9 = 10,4 частей.

Примечание. Мы опускаем термин 2 часа 30 минут, потому что наш анализ является сухим.

% C02 = 1 часть Co2 x 100% = 1 = 9,61%

10,4 части 10,4

% 02 = 0,4 части 02 x 100% = 3,8%

10,4 части

Наконец: Фактическое 02 - Теоретическое 02 x 100% = избыток воздуха

Теоретическая 02

2,4 - 2 x 100% = 0,4 x 100% = 20% избытка воздуха

2 2

Следовательно, балл C02 равен 9.61%, точка 02 3,8% и точка избытка воздуха 20% - все это означает одно и то же при описании точки топливовоздушной смеси в процессе сгорания.

Для природного газа у нас предельный или максимальный уровень C02:

1 или 11,73%

1 + 0 + 7,52

Это означает, что наш избыточный воздух установлен на 0%, что также означает, что 0% 02 образуется в дымоходе, что позволяет достичь предельного уровня CO2.

Рисунок 1.

Для графического объяснения избыточного воздуха см. Рисунок 1 .На этом графике показана типичная теоретическая кривая расхода воздуха, показывающая взаимосвязь между настройкой подачи воздуха для горения в котле и различными видами топлива. Таким образом, настройку горения можно выразить одним из трех терминов: избыток воздуха, 02 или C02.

Рисунок 2.

Рисунок 2 известен как теоретическая кривая для воздуха. Эта кривая относится к топливному природному газу и предназначена для показа% избытка воздуха, поскольку он относится либо к богатому, либо к обедненному топливу. Сторона бедного топлива - безопасная сторона.

Примечание. Один только анализ C02 не обеспечивает надежной индикации настроек воздуха / топлива для горения. Рекомендуются дополнительные измерения дыма или CO.

Другими словами, данное значение C02 может находиться по обе стороны от стехиометрического.

Избыточный воздух - это предпочтительный термин для описания настройки горения с безопасной стороны стехиометрического. Чтобы получить значение избытка воздуха, выполняется измерение 02.

Рисунок 3.

Рисунок 3 - теоретическая диаграмма воздушной кривой для жидкого топлива.

Опять же, CO 2 может появляться как в обогащенных топливом, так и в избыточных частях воздуха стехиометрического состава. Это очень важный момент, который стоит повторить.

Предупреждение: При тестировании горения, если вы полагаетесь только на процентное содержание C02, вы можете получить высокие показания C02 и быть на стороне богатого топливом стехиометрического. Избегайте обогащенной топливом стороны, так как частично сгоревшее топливо приведет к образованию окиси углерода (C0), газа, который в достаточно большой концентрации может убить!

Снова см. Рисунок 1 . Обратите внимание, что тестирование на кислород, 02, гарантирует нахождение в зоне избыточного горения и напрямую коррелирует с показаниями C02, независимо от сжигаемого топлива.

Примечание. Измерение 02 в дымовых газах является предпочтительным методом анализа горения.

Во всех современных портативных электронных анализаторах горения используется ячейка 02. Они могут отображать C02, но он будет рассчитываться или вычисляться на основе показаний 02.

Теперь, когда мы знаем, что происходит, когда мы что-то «сжигаем», как можно использовать это знание? Должно быть ясно, что мы могли бы протестировать нагревательный элемент с помощью некоторых приборов, которые могут измерять продукты сгорания, и выяснить, насколько эффективно устройство использует свое топливо.Мы могли бы даже «настроить» горелку, чтобы она горела более эффективно. Анализ горения также может диагностировать проблемы с горелкой.

В эффективности сгорания нет ничего загадочного. Это просто 100% минус процент теплотворной способности, потерянной через стек. Если потери в дымовой трубе составляют 25% теплотворной способности данного топлива, то эффективность сгорания составляет 75%.

Расчеты эффективности сгорания начинаются с предположения о полном сгорании с последующим применением трех основных факторов:

  1. Клапан подогрева заданного топлива.
  2. Чистая температура дымовой трубы.
  3. Объемное содержание кислорода.

Теплотворная способность топлива - это стехиометрическая воздушно-топливная смесь или, другими словами, потенциальная энергия топлива. Чистая температура стека - это температура, при которой газы поднимаются выше температуры первичного и вторичного воздуха, обычно температуры окружающего воздуха. В некоторых коммерческих и промышленных применениях первичный воздух будет предварительно нагретым.

Если мы хотим знать только КПД конкретной горелки, нам нужен только прибор, чтобы найти процент 02, термометр и калькулятор КПД сгорания или диаграмму для используемого топлива. Калькуляторы эффективности сгорания, такие как Bacharach 10-5064, или диаграммы эффективности сгорания (см. , рис. 4 ), приняли во внимание теплотворную способность топлива, поэтому необходимо только определить чистую температуру дымовой трубы в процентах 02, и вставьте эти цифры в таблицу или калькулятор.

Рисунок 4.

В качестве примера, печь на природном газе с чистой температурой дымовой трубы 350 ° F и показанием 02 7 1/2% имеет КПД 80% (см. Рисунок 4 ). Это означает, что 80% теплотворной способности газа используется для нагрева, а 20% расходуется впустую. Другой способ взглянуть на это - сказать, что примерно на каждый доллар израсходованного топлива 80 центов возвращается в качестве полезного тепла, а 20 центов уходит из трубы. При нынешних и будущих ценах на топливо это дорого.При сегодняшней стоимости природного газа за счет увеличения КПД блока с 80% до 85% можно сэкономить около 7 долларов США на 100 долларов затрат на топливо.

Подрядчик может использовать простую общую эффективность сгорания, чтобы сравнить рабочую установку заказчика с предлагаемой современной высокоэффективной установкой и оценить экономию затрат на топливо, чтобы показать окупаемость. Это полезный инструмент для продажи, но это не настоящий анализ горения. Для анализа горения мы хотим знать больше, чем просто чистую температуру дымовой трубы и процент 02. Мы также хотим знать части C0 на миллион (PPM), тягу, дым (если масло) и для больших промышленных горелок, диоксид серы (PPM). и оксиды азота (PPM).Имея всю эту информацию, мы можем правильно проанализировать работу горелки, диагностировать проблемы и настроить горелку для достижения оптимального КПД.

Анализ горения раньше проводился с помощью тестов старомодным способом, с помощью ористатов, иногда называемых «шейкерами для коктейлей». Настройка горелки с использованием этих устройств занимала очень много времени. Современные электронные анализаторы горения позволяют сразу увидеть результаты изменений, внесенных во время настройки горелки. Они точны и намного проще в использовании, чем ористаты.Ярким примером современного анализатора является Bacharach Model 300.

Полностью оборудованный 300 может отображать на больших светодиодных индикаторах:

  1. Температура стека,
  2. частей на миллион C0
  3. процентов 02
  4. Процент избытка воздуха
  5. КПД в процентах
  6. Процент потери стека
  7. Процент C02
  8. частей на миллион NOX
  9. частей на миллион S02

Он может распечатать данные и передать их на компьютер.

300 может делать все это для семи выбираемых видов топлива:

  1. Природный газ
  2. Мазут номер 2
  3. Мазут номер 6
  4. Пропан
  5. Уголь
  6. Дерево
  7. Багасса.

С добавлением дымового тестера, датчика тяги, манометра и манометра масла, технический специалист получит все инструменты, необходимые для выполнения полного анализа сгорания, настройки или диагностики проблем любой горелки.

Эффективность сгорания дает нам общее представление о производительности горелки. Используя наши инструменты, эти проблемы можно изолировать, а путем интерпретации показаний проблемы можно исправить.

Только производитель оборудования знает рекомендуемые значения 02, температуру нетто, осадку и т. Д.должно быть. Конструкция оборудования будет определять, какими должны быть «правильные» настройки, оптимальные рабочие параметры. Если спецификации производителя недоступны, необходимо использовать некоторые общие правила, а также федеральные, государственные и местные нормы. Государственные или коммунальные регулирующие органы часто устанавливают параметры избыточного воздуха и допустимые концентрации CO.

Как правило, большая часть оборудования работает с избытком воздуха от 16% до 30%, то есть от 3% до 5% 02 (см. Рисунок 1 ).

При тяге дымохода от 0,02 до 0,04 дюйма водяного столба допускается тяга над огнем в 0,02 дюйма водяного столба (W.C.). больше, чем тяга над огнем.

Чистая температура дымовой трубы зависит от используемого топлива. Агрегаты без конденсации не рассчитаны на конденсацию, поэтому температура дымовой трубы должна поддерживаться выше точки росы.

Примерные рекомендации по минимальной температуре нетто дымовой трубы:

  1. Природный газ 250 ° F
  2. Мазут номер 2 275 ° F
  3. Мазут номер 5 300 ° F
  4. Уголь 325 ° F
  5. Дерево 400 ° F.

A Показание 0 PPM C0 является идеальным, но не практичным. Никакие коды или спецификации производителя не допускают 400 PPM или более C0. Можно разумно ожидать, что значения C0 будут ниже 100 PPM.

При «настройке» горелки точные настройки полностью зависят от конструкции, размера и производителя оборудования. Следует делать все возможное, чтобы следовать спецификациям производителя. Общая процедура заключается в завершении всего технического обслуживания. Очистите теплообменные поверхности, масляное оборудование, замените неисправные детали и т. Д.

Для горелок, работающих на тяжелом топливе, проверьте температуру предварительного нагрева. Если неизвестно, начните с 250oF и уменьшите температуру до достижения наилучшего сгорания. Проверить и отрегулировать подачу топлива. Дайте горелке поработать не менее 15 минут. Если горелка модулирующая, работайте на сильном огне, пока блок не достигнет нормальной рабочей температуры. Проверьте и установите параметры избытка воздуха. Проверить на C0 (и дым, если горелка на жидком топливе). Сбросьте настройки воздуха до тех пор, пока C0 и дым не станут приемлемыми, проверьте температуру дымовой трубы.На модулируемых горелках проверьте все настройки на слабом пламени и в нескольких точках в пределах диапазона пламени. При необходимости отрегулируйте. Если двухтопливная горелка, повторите процедуры для обоих видов топлива.

Модулирующий котел - это система сгорания, которая регулирует уровень горения и выработку пара в соответствии с изменяющейся потребляемой мощностью. Паровой котел с технологическим процессом является хорошим примером системы, которая может регулировать или изменять скорость горения.

Модель 300 может измерять полноту сгорания при каждой скорости горения или точке нагрузки сгорания.Проще говоря, Модель 300 измеряет все необходимые параметры процесса сгорания и, в свою очередь, автоматически рассчитывает и отображает фактическую эффективность сгорания для каждой рабочей точки котла.

Оптимизировать КПД на любой точке котла довольно просто. Подключите зонд модели 300 к месту отбора проб котла и регулируйте воздух с шагом 10% избытка воздуха и измерьте эффективность. Затем постройте кривую (КПД в зависимости от избытка воздуха) и определите механическое положение, необходимое для идеальной уставки процесса.Повторите процедуру для различных точек нагрузки котла в нормальном рабочем диапазоне. Процедура просто заключается в настройке котла для достижения максимальной безопасной эффективности сгорания. Чтобы обеспечить постоянную максимальную безопасную эффективность, регулярные тесты повторяются, чтобы гарантировать правильную обработку изменений ключевых параметров. Изменения относительной влажности, изменения теплотворной способности топлива и изменения температуры воздуха для горения всегда следует рассматривать как возможные случайные переменные параметра, которые влияют на эффективность сгорания.Случайное изменение влажности, например, может привести к изменению концентрации кислорода в воздухе от 20,9% при относительной влажности 0% до 20,40% при относительной влажности 100% (при температуре воздуха 70 ° F). Эта фабрика влажности вызовет изменение измерения кислорода на 0,5% 02 при заданном значении 20% 02. Эта разница приведет к соответствующему изменению полноты сгорания на 0,2% или более.

Использование модели 300 для выборочной проверки этих параметров сгорания гарантирует, что процесс не изменится и станет небезопасным.Знание количества присутствующих горючих веществ, определение условий эксплуатации для ряда топливных композиций, учет изменений температуры окружающей среды и знание текущей влажности позволит поддерживать заданные значения котла.

Правильное соотношение воздух / топливо модулирующего котла зависит от конкретной нагрузки (нагрузки) на котел. Правильные рабочие параметры должны определяться при каждом режиме нагрузки. Этот «профиль» после завершения механически фиксируется на месте для обеспечения повторяемости.График зависимости КПД от избытка воздуха в каждой точке нагрузки позволяет оператору определить местонахождение и настроить процесс для достижения максимальной эффективности во всем рабочем диапазоне котла.

В небольших (автоматических) системах управления промежуточный вал используется для плавного регулирования. Модулирующий двигатель управляет каждым положением нагрузки, чтобы автоматически регулировать воздушную и топливную связь. Кулачок используется в качестве регулятора для изменения соотношения воздух / топливо и считается частью управляющей механической связи. Переключив горелку на «байпас», вручную установив положение физической нагрузки и построив необходимые графики, можно установить оптимальную уставку.Здесь снова используйте модель 300 для определения правильных условий эксплуатации. Эта процедура выполняется для каждого положения нагрузки 10% и 20%. Другими словами, эта процедура повторяется для каждой желаемой точки нагрузки.

В более крупных процессах управления оператор переключается на «ручной» и регулирует соотношение воздух / топливо для каждого положения нагрузки. График все еще строится, и конечная уставка устанавливается. Информация о заданном значении, полученная с использованием модели 300, затем программируется в контроллере.Контроллер «подстройки» имеет (по своей конструкции) ограниченный рабочий диапазон, поскольку он корректирует или подстраивает воздушную и топливную тяги для компенсации различных параметров, отмеченных ранее. Последнее замечание об автоматических системах управления; регулировка подстройки не должна использоваться для устранения неисправностей в котле и всегда должна иметь более медленное время отклика, чем основной или общий контур регулирования. Эта ограниченная возможность регулировки диапазона на работающих котлах предназначена для предотвращения крупномасштабных изменений, которые могут вызвать серьезные нарушения в процессе сгорания.Таким образом, модель 300 является необходимым инструментом для всех модулирующих котлов, независимо от типа автоматического управления или базовой конфигурации механической регулировки. 300 необходим для обеспечения правильных рабочих условий для систем сгорания, которые необходимо перенастраивать для каждой потребности в мощности.

В течение многих лет КПД сгорания новых печей и котлов находился в диапазоне от 75% до 82%. Этот средний показатель эффективности сгорания 80% считался оптимальным уровнем производительности.Времена изменились. Теперь КПД сгорания обычно составляет более 90%. Есть много причин для такого общего значительного улучшения производительности нагревательного агрегата.

• «Конденсирующая» конструкция позволяет восстанавливать скрытую теплоту, потерянную при высоких температурах дымовой трубы, ранее необходимых для поддержания воды в форме пара.

• Добавление вентиляторов с «индуктором тяги» для обеспечения постоянной тяги и исключения естественной тяги после отключения горелки.

• Использование наружного воздуха в качестве воздуха для горения, что снижает потребность в использовании кислорода в помещении (жилом помещении) для горения.

• Усовершенствованная конструкция теплообменника и лучшее использование циркулирующего воздуха для более эффективной очистки поверхностей теплопередачи в системах с горячим воздухом.

• Устранение постоянного запального пламени за счет включения электронных систем зажигания.

• Устранение опасной горячей трубы путем замены трубок малого диаметра «комнатной температуры».

• Отвод воздуха был значительно упрощен, что снижает вероятность неправильного размера отвода воздуха и неправильного размера и высоты дымохода.Таким образом, установка позволяет освободить нагревательный элемент от предыдущих монтажных и конструктивных ограничений.

Водяной пар присутствует в дымовых газах, образующихся при сжигании всех ископаемых видов топлива. Для процесса сгорания требуется смесь воздуха и топлива, и эта смесь уже содержит водяной пар, так же как воздух, которым мы дышим, содержит определенное количество водяного пара, в зависимости от относительной влажности. Кроме того, вода является продуктом сгорания любого топлива, содержащего водород или углеводороды.Такие виды топлива, как метан и пропан, содержат большое количество водорода, но даже уголь содержит некоторое количество водорода в виде захваченных углеводородов. Для нагрева и повышения температуры всего этого водяного пара в дымовых газах требуется энергия. Эта энергия - скрытое тепло. Если горячим дымовым газам дать остыть, высвободится энергия. Если водяному пару дать остыть до точки, при которой он конденсируется в жидкость (температура точки росы), выделяется большое количество энергии. Эта энергия - скрытая теплота испарения.«Конденсационная» печь или бойлер улавливает это скрытое тепло (связанное как с повышением температуры воды до полного испарения, так и с охлаждением водяного пара до его полной конденсации) и использует его для нагрева котловой воды или топочного воздуха.

Количество энергии, необходимое для испарения воды (или, наоборот, энергия, выделяемая при конденсации водяного пара), ошеломляет. При атмосферном давлении требуется всего 142 БТЕ, чтобы поднять температуру одного фунта воды с 70 ° F до точки кипения, 212 ° F.Однако, как только этот фунт воды достигает 212 ° F, требуется почти 1000 БТЕ, чтобы преобразовать его из жидкости в пар, скрытое тепло. Конденсационные печи улавливают это тепло. Обычная печь позволяет этому теплу уходить вверх по дымовой трубе.

Теоретическая максимальная теплотворная способность - это общая теплота, которая может быть получена от сгорания определенного количества данного топлива, смешанного с правильным количеством воздуха для горения (в стехиометрической точке). При начальной температуре сгорания 60 ° F процесс сгорания может полностью произойти, и, наконец, дымовые газы (продукты полного сгорания) могут остыть до 60 ° F.Тепло, выделяющееся при сгорании, измеряется во всем этом диапазоне.

Поскольку конденсационные печи позволяют дымовым газам охлаждаться до точки конденсации, температура дымовых газов или на выходе обычно составляет около 100 ° F. В агрегатах без конденсации важно предотвратить конденсацию, поддерживая температуру дымовой трубы выше минимальных значений. Например, температура дымовой трубы должна быть как минимум на 75–100 ° F выше, чем температура пара в паровых котлах или температура воды в водогрейных котлах и водонагревателях.Например, если температура воды составляет 180 ° F, температура дымовой трубы должна быть не менее 250 ° F. Главное в том, что агрегаты без конденсации не рассчитаны на конденсацию. Следовательно, температура дымовой трубы должна поддерживаться выше точки росы.

В зависимости от топлива и других условий. повышение эффективности за счет конденсации находится в диапазоне от 5% до почти 20%. Это выигрыш за счет возврата скрытого тепла.

В компрессорно-конденсаторных установках ключевым измерением является температура дымовой трубы.Если температура дымовой трубы составляет около 100 ° F, у нас есть конденсационная установка, которая должна повысить эффективность сгорания по сравнению с неконденсирующими печами и котлами. Возможны чистые температуры дымовой трубы (выше температуры окружающей среды) 40, 30, 20 или даже 10 ° F.

Второй пункт обсуждения касается использования электрических вентиляторов для создания сквозняков. У индуктора тяги действительно двоякое назначение. Его первая цель - равномерно отводить дымовые газы через теплообменник. Второе его преимущество - устранение необходимости в дымоходе.Теперь дымовые газы можно отводить через боковую вентиляционную систему.

Эффективность фактически повышается на несколько процентных пунктов из-за двух эффектов индуктора тяги. Во-первых, достигается стабильный и постоянный поток дымовых газов через теплообменник, а во-вторых, снижаются тепловые потери в режиме ожидания, так как не будет всасывания через нагревательный элемент, вызванной «просачиванием» дымохода во время периодов выключения горелки. .

Ключевым измерением в этом случае является проба дымового газа (либо C02, либо 02), взятая в том же месте, что и температура дымовой трубы.Это будет при положительном давлении около 0,3 дюйма водяного столба, в зависимости от конкретной печи или котла. Вентилятор вытяжного устройства обычно создает отрицательное давление воды около 1,5 дюйма для его функции втягивания дымовых газов через механизм теплопередачи. Иногда отбор проб дымовых газов может включать использование предохранительного устройства, которое перекрывает подачу топлива в случае выхода из строя индуктора тяги. Это предохранительное устройство обычно представляет собой реле давления.

Третий и последний пункт касается топок и котлов, в которых в качестве воздуха для горения используется наружный воздух.Основным преимуществом подачи наружного воздуха является устранение риска истощения количества воздуха для дыхания за счет использования нагретого внутреннего воздуха для сжигания.

Чистая температура дымовой трубы (разница между температурой входящего воздуха и температурой отходящего газа) очень важна для эффективности неконденсируемых печей , но мало влияет на эффективность конденсационных печей. В конденсационных печах отношение фактической температуры дымовой трубы (отходящего газа) к точке росы отходящего газа является более важным фактором из-за очень большого количества тепла, выделяемого при охлаждении дымового газа ниже точки росы.

Выполнить измерения в новых высокоэффективных печах и котлах довольно просто. Сначала выберите прибор, который может измерять, рассчитывать и отображать КПД сгорания до 99,9%, а также тот, который может автоматически учитывать температуру первичного воздуха. Помните, что температура на выходе должна быть около 100 ° F и при работе с индукторами тяги будет находиться под небольшим положительным давлением. На некоторых устройствах необходимо иметь дело с предохранительным выключателем. Всегда проверяйте конкретного производителя на предмет расположения и процедур измерения.Наконец, показатели эффективности сгорания кажутся на 1% или 2% выше, чем рейтинги производителей. Если определенная печь или котел имеет рейтинг или показатель AFUE (годовая эффективность использования топлива) 92%, эффективность сгорания будет около 93,5%.

Концепция наличия температуры в дымовой трубе ниже точки росы, исключения необходимости в дымоходе и подачи наружного воздуха создает сложную потребность в контрольно-измерительных приборах.

Ручной Fyrite II от Bacharach - идеальный прибор для тестирования конденсационных печей и котлов.Также можно использовать модель 300. Рис. 5 и Рис. 6 показывают разницу в расположении точки отбора проб для типичных конденсационных (, рис. 6, ) и неконденсируемых (, рис. 5, ) агрегатов.

Рисунки 5 и 6.

Расположение отверстий для отбора проб для проведения различных измерений очень важно. Для жилого и легкого коммерческого или промышленного оборудования применимы следующие рекомендации.

Горелки масляных пистолетов : Расположите точку отбора проб как можно ближе к брешь в печи и не менее чем на шесть дюймов выше по потоку от печной стороны регулятора тяги.

Газовые горелки : Расположите отверстие для отбора проб на расстоянии не менее шести дюймов выше по потоку от вытяжного устройства или колпака со стороны печи и как можно ближе к разрыву печи. Зонд также можно вставить в дымоход через дроссель или вытяжной колпак.

Для оборудования большего размера : Найдите точку отбора проб ниже по потоку от последнего теплообменного устройства (например, экономайзера, рекуперативного или аналогичного устройства). Расположение точки после последнего теплообменника гарантирует, что чистая температура обеспечит точное представление об эффективности теплообменников.Однако чем дальше точка от последнего теплообменника, тем больше тепла будет потеряно через воздуховод или дымовую трубу в атмосферу и тем выше вероятность разбавления из-за утечки воздуха, что снижает точность теста.

Турбулентность дымовых газов может иногда приводить к тому, что пробы, взятые из определенной части воздуховода, могут неверно отражать дымовые газы. Обычно прокладка канала диаметром 8,5 диаметра ниже по потоку от изгиба или другой причины турбулентности устраняет этот эффект. Чтобы убедиться, что образец, взятый из более крупных каналов или труб, является репрезентативным; Как правило, рекомендуется провести несколько измерений с датчиком, вставленным на разной глубине в канал или трубу.Если показания в этих различных точках различаются, возьмите их среднее значение для расчетов.

Будьте очень осторожны, чтобы не допустить утечки воздуха в воздуховод или дымовую трубу, которая может отрицательно повлиять на точность определения процентного содержания кислорода по объему. Это увеличит процентное содержание кислорода сверх того, что вызвано избытком воздуха.

Еще одно отверстие для отбора проб для измерения тяги при пожаре должно быть сделано так, чтобы пробоотборная трубка для тягового манометра с медной трубкой диаметром в несколько футов и диаметром 1/4 дюйма находилась примерно в футе над камерой сгорания.Это отверстие следует закрыть после использования.

Ранее были даны общие характеристики анализатора горения Bacharach Model 300. Теперь, когда мы более знакомы с анализом горения и того, чего можно достичь с помощью хорошего анализа, мы подробно обсудим особенности модели 300.

23-футовый кабель модели 300 позволяет подключаться к большим системам, поэтому пользователь находится близко к 300, а не к месту установки датчика. Большие индикаторы позволяют пользователю вносить корректировки и наблюдать за дисплеями, чтобы увидеть результаты этих корректировок.

Модель 300 непосредственно измеряет и отображает содержание кислорода в дымовых газах в диапазоне от 0,0 до 25,0% 02, содержание оксида углерода в диапазоне от 0 до 3000 частей на миллион C0, а фактическую температуру первичного или дымового газа в диапазоне от 0 ° до 2100 °. Ф. Он также вычисляет и отображает полноту сгорания (от 0 до 99,9), содержание CO 2 (от 0 до 20%), избыток воздуха (от 0 до 250%) и потери в дымовой трубе (от 0 до 99,9%).

Помните, наш анализ сухого газа не учитывал водяной пар (h30)? Модель 300 измеряет C0, связывает это значение C0 с C0, h3 и h30 и включает этот измеренный параметр в расчет полноты сгорания.Модель 300 не только устраняет необходимость в графическом представлении горючих веществ вместе с эффективностью сгорания, но также выполняет необходимую операцию вычитания на основе семейства кривых горючих газов. Модель 300 определяет и отображает эффективность сгорания при наличии горючих материалов - автоматически!

Технологические работы и отопительный сезон не имеют реальных последствий для модели 300. Технологические котлы и печи, такие как водонагреватели в домах, используются круглый год. Поэтому приложения существуют круглый год, вне зависимости от климата.Модель 300, вероятно, менее сезонна по причине интенсивного использования в производственных процессах.

Учитывайте продолжительность анализа процесса горения. Другими словами, как долго прибор будет проводить отбор проб и измерение в дымовой трубе или дымоходе? Если котел изучается с течением времени (5, 10, 20, 45, 60 минут и т. Д.), Лучшим выбором будет модель 300. Модель 300 - это кратковременный монитор, который можно подключить к котлу промышленного размера на определенный период времени.

Почти половина всего природного газа, потребляемого в Соединенных Штатах, приходится на промышленный сектор, который включает как котлы, так и промышленные печи.Промышленная печь действительно является примером использования высокотемпературных дымовых газов. Образец должен быть охлажден до температуры ниже верхней допустимой температуры анализатора, и, конечно, показания эффективности не будут правильными. Эффективность сгорания должна быть достигнута с использованием фактических чистых температур дымовой трубы, и, следовательно, охлаждение до более низкого значения используется только для определения показателя избытка воздуха.

В промышленном секторе, в секторе промышленных печей, диапазон температур составляет от 400 ° F до 4000 ° F.Возможно такое же относительное улучшение, которое мы находим в котельном секторе. Однако вместо того, чтобы заниматься повышением эффективности котла, скажем, с 72% до 77% или снижением уровня 02 в котле с 7% до 2%, улучшение достигается за счет уменьшения избыточного воздуха в топке с 50% до 10%. Поскольку общий потенциал использования топлива аналогичен рынку котлов, возможности экономии топлива также аналогичны. 300 может работать при температуре до 2100 °, но если температура дымовой трубы превышает 2100 ° F, легко создать свой собственный высокотемпературный узел отбора проб и охлаждения.Просто выберите трубки, которые точно соответствуют размерам зонда конкретного анализатора. Измерьте диаметр пакета в желаемом месте отбора проб и отрежьте новый высокотемпературный зонд, чтобы он соответствовал этому измерению. Опыт показал, что когда 50% общей длины зонда подвергается воздействию температуры окружающей среды, охлаждение, вызываемое эффектом радиатора, довольно велико. Затем прикрепите подходящую длину резиновой трубки к одному концу, вставьте новый зонд наполовину в стопку и прикрепите другой конец резиновой трубки к наконечнику зонда анализатора дымовых газов.Дайте анализатору провести пробу дымового газа через новый зонд и шланг и измерить процент избыточного воздуха. Наконец, всегда следите за показаниями температуры анализатора, чтобы не допустить превышения собственного верхнего предела температуры. Убедитесь, что трубка обеспечивает герметичное уплотнение на обоих наконечниках зонда. Если резина, покрывающая наконечник высокотемпературного зонда, затвердеет, просто отрежьте эту небольшую часть и снова прикрепите ее к оставшейся мягкой части зонда. Большинство анализаторов могут вмещать до 10 футов удлинителя (зонд и резиновые трубки), не вызывая чрезмерного сопротивления двигателю отбора проб.

Не забывайте о промышленных печах. Хотя температуры довольно высоки, по сравнению с котлами, обычно температура уже измеряется и известна. Приложение 300 предназначено для простого измерения уровня кислорода (избытка воздуха) и в процессе использования достаточного количества пробоотборной линии или удлинителя зонда для охлаждения дымовых газов в пределах температурных характеристик анализатора. Индикация полноты сгорания или ее расчет неверны; однако измерение избытка воздуха правильное.

Суть в том, что можно значительно сэкономить, просто настроив горелку при использовании подходящего анализатора горения, Bacharach Model 300.

Когда избыток воздуха становится слишком большим

июл-2020

Чрезмерное использование избыточного воздуха влияет на эксплуатационные расходы из-за топливной экономичности, надежности печи и выбросов из дымовой трубы

ERWIN PLATVOET
XRG Technologies

Краткое содержание статьи

Экономия топлива имеет смысл; когда вы используете меньше, вы платите меньше.Это относится как к заправке вашего автомобиля, так и к расходу топлива в технологическом нагревателе. Сколько денег вы сэкономите, легко подсчитать, умножив экономию топлива на цену топлива за галлон. С воздухом для горения все не так однозначно. Воздух свободный, так зачем экономить на воздухе для горения?

Для оператора возникает соблазн использовать немного дополнительного воздуха для процесса сгорания по нескольким причинам. Потребность в кислороде может меняться из-за колебаний в процессе, таких как изменение скорости подачи и качества корма.Кроме того, на сторону горения нагревателя могут влиять изменения в составе топлива и окружающих условиях. Известная проблема заключается в том, что на сквозняк и распределение воздуха внутри обогревателей с естественной тягой влияют порывы ветра или дождь. Эти и другие переменные могут вызвать существенные колебания уровня кислорода в топке. Любой умный оператор хочет поддерживать этот уровень значительно выше нуля, и если колебания могут быть серьезными, осторожный оператор добавляет хорошую маржу сверх рекомендуемого уровня.

Итак, сколько дополнительного избыточного воздуха разумно? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно посмотреть на стоимость избыточного воздуха. Нет простой цены за галлон, но есть скрытые расходы, которые могут быть существенными.

Что оптимально?
С точки зрения эффективности теоретический оптимальный уровень избыточного воздуха составляет ноль процентов. Обеспечение пламени точным количеством воздуха, необходимого для горения, гарантирует, что все имеющееся тепло будет высвобождено из топлива. Это соотношение воздуха и топлива называется стехиометрическим соотношением.

Мы, конечно, не хотим использовать соотношение ниже стехиометрического, потому что в процессе сгорания не будет поступать достаточно воздуха и есть риск заполнения камеры сгорания несгоревшими углеводородами. Это называется «затоплением» топки, и неконтролируемая реакция этих углеводородов с утечкой воздуха представляет серьезную угрозу безопасности.

Удерживать его ровно на нуле тоже невозможно. Типичная контрольно-измерительная система нагревателя не может справиться ни с одним из вышеупомянутых колебаний в системе из-за задержки срабатывания.Даже если бы это было возможно, очень сложно спроектировать процесс сгорания с идеально смешанными воздухом и топливом. Таким образом, нам необходимо подавать в систему немного «избыточного» воздуха, чтобы обеспечить запас против колебаний и обеспечить полное окисление углеводородов.

Рекомендуемый уровень избыточного воздуха для газовой технологической печи составляет 15% в соответствии с отраслевыми рекомендациями, такими как API 535. На некоторых технологических установках, таких как производство этилена и водорода, печи работают очень стабильно и при высоких температурах.В таких случаях отраслевой нормой является уровень избытка воздуха 8-10%. С другой стороны, для сжигания жидкого топлива обычно требуется 20-25% избыточного воздуха, чтобы предотвратить образование сажи.

Оператор нагревателя косвенно измеряет избыток воздуха, проверяя уровень кислорода в топке. Чтобы преобразовать уровень кислорода в процентное содержание избыточного воздуха, используйте следующую простую формулу:

с O2, выраженным в об.% (Сухой). Используя это уравнение, мы видим, что 3% O2 ​​соответствует 15% избыточного воздуха, а 5% O2 соответствует 35% избыточного воздуха.

Стоимость лишнего воздуха
Давайте сначала обсудим некоторые основы топки, о которых мало кто знает или о которых мало кто заботится. Воздух состоит почти исключительно из азота и кислорода. Поскольку они двухатомны, ни один из газов не участвует в переносе энергии излучения. Единственные газы, которые взаимодействуют значимым образом, - это водяной пар и углекислый газ, образующиеся при сгорании (см. Рисунок 1). Если топка работает при высоком уровне избытка воздуха, концентрация h3O и CO2 уменьшается, что снижает эффективную излучательную способность дымовых газов.Поскольку дымовой газ становится менее эффективным источником лучистой энергии, термический КПД топки падает.

Вторая проблема заключается в том, что каждый лишний фунт воздуха «крадет» тепло от процесса сгорания. Каждый лишний фунт воздуха, поступающий в нагреватель, - это лишний фунт, который необходимо нагреть до температуры печи. Он эффективно снижает равновесную температуру, также известную как температура адиабатического пламени. Поскольку радиационная теплопередача пропорциональна абсолютной температуре в четвертой степени, эффективность излучения топки сильно падает, когда ее температура падает из-за всего лишнего воздуха.

В таблице 1 перечислены свойства дымовых газов от сжигания природного газа с различными уровнями избытка воздуха. Таблица ясно показывает сильную зависимость коэффициента излучения и температуры адиабатического пламени от состава дымовых газов. При избытке воздуха от 15% до 25% уровень сухого кислорода увеличивается только с 3,0 до 4,6 об.%. Однако из-за падения концентрации CO2 и h3O излучательная способность дымовых газов падает на 3%, а адиабатическая температура пламени падает на поразительные 200 ° F (93 ° C). В типичной топке эта комбинация более низкого коэффициента излучения и более низкой температуры адиабатического пламени снижает тепловую эффективность излучения примерно на 5%.Топка требует пропорционального разжигания, чтобы ее компенсировать, и она менее энергоэффективна.

В конвекционной секции остаточное тепло дымовых газов используется для предварительного нагрева сырья. Секция конвекции компенсирует некоторую потерю эффективности излучения топки, но не полностью.

Стоимость «лишнего» избытка воздуха
Можно использовать рисунки 2 и 3, чтобы рассчитать стоимость слишком большого количества избыточного воздуха. Используйте Рис. 2, чтобы определить топливную эффективность топочного обогревателя как функцию от избыточного воздуха и температуры дымовых газов, и Рис. 3, чтобы найти стоимость природного газа во всем мире, выраженную в долл. США / млн БТЕ.Ниже приводится пример расчета.

В третьем квартале 2019 года стоимость природного газа в США составляла примерно 3 доллара за миллион БТЕ (см. Рисунок 3). Для технологического нагревателя, работающего на 100 MMBtu / h, общие затраты на топливо составляют 100 MMBtu / h x 8760 h / год x 3 доллара за MMBtu / h = 2,63 миллиона долларов. Это означает, что каждое снижение топливной экономичности на 1% стоит 26300 долларов в год. Для типичного НПЗ мощностью 300000 баррелей в день каждый процент прироста или потери энергии составляет около 1 миллиона долларов.

Пример использования
Последовательность из четырех одинаковых нагревателей работает в среднем 5.5 об.% O2 (в сухом виде) в арке из-за различных конструктивных и эксплуатационных проблем. Изменения в последующем процессе снизили потребность в тепле от нагревателей на 40%, в результате чего температура топки упала ниже 1200 ° F (650 ° C). Напольные горелки имеют конструкцию последнего поколения со сверхнизкими выбросами NOx. Горелки этого типа сокращают выбросы NOx за счет внутренней рециркуляции дымовых газов. Разбавление пламени инертным газом вызывает задержку реакций горения и снижение термических NOx. Этот подход хорошо работает при типичных температурах топки 1400-1600 ° F (760-870 ° C), но качество и стабильность пламени значительно ухудшаются, когда температура топки становится слишком низкой.Единственное средство, доступное оператору, - это использовать нагреватели при более высоком уровне кислорода.

Дополнительные проблемы возникают из-за того, что горелки работают с режимами, значительно ниже их оптимальной проектной точки. В этом случае уменьшение тепловыделения на 40% создает мягкое и ленивое пламя с тенденцией скатываться в спирали. Это связано с отсутствием перепада давления в воздушной зоне, используемого для смешивания топлива с воздухом. Высокая скорость ветра летом вызывает большие колебания воздушного потока через горелки с естественной тягой, иногда выделяя большое количество окиси углерода.Опять же, единственное средство - работать при более высоком уровне избытка воздуха, чтобы увеличить скорость перемешивания и создать более жесткое пламя.

СКАЧАТЬ ПОЛНУЮ СТАТЬЮ

Топливо и сжигание

Топливо и сжигание

Большинство видов топлива содержат углерод и Водород и находятся в твердой, жидкой или газообразной форме.

1. Твердое топливо (уголь): состоит из влаги, летучих веществ, связанного углерода. и ясень.Анализ определяет на основе массы относительные количества этих составляющие. Окончательный анализ можно дать на сухой основе.

2. Жидкое топливо: большинство жидких видов топлива представляют собой смесь множества различных Углеводороды. Типичные примеры - бензин, керосин, дизельное топливо и т. Д. Обычно жидкое топливо рассматривается как отдельный углеводород с эмпирической формулой C x H y , даже если это смесь нескольких углеводороды.

3. Газообразное топливо: природный газ (в основном метан), угольный газ (смесь метан и водород) и др.

В большинстве процессы горения требуемый кислород не поставляется в виде чистого кислорода, но подается как воздух. Воздух содержит 21 моль процентов O 2 и 79 мол. процентов N 2 .

Минимум количество воздуха, которое поставляет необходимое количество кислорода для полного горение топлива называется стехиометрическим или теоретическим воздухом.

Количество воздуха Воздух, превышающий стехиометрический, называется , избыток воздуха . Это обычно выражается в стехиометрическом количестве воздуха в процентах избыточного воздуха . Количество воздуха меньше стехиометрического называется дефицитом воздуха .

коэффициенты к веществам, называемым стехиометрическими коэффициентами. Баланс атомов дает теоретическое количество воздуха

C: = x

H: 2 = y

N 2 : = 3.76 *

O 2 :

И всего количество молей воздуха на 1 моль топлива становится

n воздух =

Два важных параметры, часто используемые для выражения соотношения топлива и воздуха, являются воздух-топливом. соотношение (AF) и обратно, соотношение топливо-воздух (FA).

AF масса = м воздух / м топливо

AF моль = n воздух / n топливо

Они связаны по молекулярной массе как

проблема:

Метан (CH 4 ) горит атмосферным воздухом.Анализ продукции на сухую основу составляет следующим образом:

CO 2 10,00%

О 2 2,37

CO 0,53

2 87,10

-----------

100,00%

Рассчитать соотношение воздух-топливо и теоретический процент воздуха, и определить уравнение горения.

Решение:

Решение состоит из написать уравнение горения для 100 кмоль сухих продуктов, введя буквенные коэффициенты для неизвестных величин, а затем решение для них.

Из анализа продуктов, можно записать следующее уравнение, имея в виду, что это анализ на сухой основе.

Баланс для каждого из элементов будет позволяют нам найти все неизвестные коэффициенты:

Баланс азота: c = 87,1

Поскольку весь азот поступает с воздуха,

с / б = 3.76 б = 87,1 / 3,76 = 23,16

Баланс углерода: a = 10,00 + 0,53 = 10,53

Водородный баланс: d = 2a = 21,06

Кислородный баланс: все неизвестные коэффициенты были решены для, и поэтому кислородный баланс обеспечивает проверку точности. Таким образом, b также может быть определено кислородным остаток средств.

b = 10,00 + 0,53 / 2 + 2,37 + 21,06 / 2 = 23,16

подставляя эти значения для a, b, c и d имеем

Делим на 10.53 дает уравнение горения на кмоль топлива.

Соотношение воздух-топливо на моль базис

2,2 + 8,27 = 10,47 кмоль воздуха / кмоль топливо

Топливо-воздух по массе находится путем введения молекулярных масс.

AF = 10,47 * 28,97 / 16,0 = 18,97 кг воздух / кг топлива

Теоретическое воздушно-топливное соотношение находится путем записи уравнения горения для теоретического воздуха.

AF тео = (2 + 7,52) 28,97 / 16,0 = 17,23 кг воздуха / кг топлива

Теоретический процент воздуха составляет 18,97 / 17,23 = 110%

Проблема

Определенный уголь имеет следующий окончательный анализ по сухому веществу, в процентах по массе:

Компонент

Массовые проценты

Сера

0.6

Водород

5,7

Карбон

79,2

Кислород

10,0

Азот

1.5

Ясень

3,0

Этот уголь нужно сжечь с 30% избытком воздуха. Рассчитайте соотношение воздух-топливо на основе массы.

Решение:

Один из подходов к этой проблеме состоит в том, чтобы записать уравнение горения для каждого из горючих элементов в расчете на 100 кг топлива. Сначала определяется молярный состав на 100 кг топлива.

кмоль S / 100 кг топлива = 0,6 / 32 = 0,02

кмоль H 2 /100 кг топливо = 5,7 / 2 = 2,85

кмоль C / 100 кг топливо = 79,2 / 12 = 6,60

кмоль O 2 /100 кг топливо = 10/32 = 0,31

кмоль N 2 /100 кг топливо = 1,5 / 28 = 0,05

Уравнения горения для теперь горючие элементы записаны, что позволяет нам найти теоретически требуется кислород.

8,04 кмоль О 2 требуется / 100 кг топлива

-0,31 кмоль O 2 дюйм топливо / 100 кг топлива

7,73 кмоль O 2 от воздух / 100 кг топлива

AF theo = [7,73 + 7,73 (3,76)] 28,97 / 100 = 10,63 кг воздуха / кг топлива

Для 30% избытка воздуха соотношение воздух-топливо

AF = 1.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *