Тема 3. Теоретические основы и особенности горения топлива.

Горение газов. Механизм и кинетика горения горючих газов (водород, окись углерода, метан). Теплоустойчивость и механизм термического разложения углеводородных газов. Кинетический, диффузионный и смешанный принципы сжигания газов и области их применения. Особенности горения газов и структура факела при ламинарном и турбулентном режимах движения. Устойчивость горения факела. Области устойчивости работы горелок. Проскок пламени в горелке, отрыв пламени от горелки и меры борьбы с ними.

Особенности горения жидкого топлива. Воспламенение и механизм горения жидкого топлива. Испарение и горение капли жидкого топлива. Сжигание жидкого топлива в факеле. Особенности горения мазута. Интенсификация процессов сжигания жидкого топлива.

Излучательная способность факела. Причины светимости факела. Зависимость светимости факела от состава органической массы горючего вещества.

Горение твердого топлива. Основные реакции горения и газификации. Механизм и кинетика горения углерода. Влияние вторичных реакций на кинетику горения углерода. Термическое разложение твердых натуральных топлив. Состав и выход продуктов разложения. Роль летучих в процессе горения твердого топлива.

Особенности, условия горения угольной пыли. Горение отдельной частицы и реагирования в потоке. Факторы, определяющие длину пылеугольного факела. Горение и газификация угля в слое. Пути интенсификации горения твердого топлива.

Методические указания по темам курса

Тема «Введение» изучается по основной и дополнительной литературе /1,2,4/. Основное внимание следует уделить изучению структуры топливно-энергетического баланса РБ в настоящее время и на длительную перспективу.

Вопросы для самопроверки:

1. Основные задачи курса «Топливо и теория горения» и его связь с другими дисциплинами.

2. Программа развития энергетики РБ о перспективах развития топливно-энергетического баланса страны на длительную перспективу.

3. Роль ученых в развитии теории горения.

Тема 1. Виды и теплотехнические характеристики топлива.

При изучении темы 1 студент должен изучить основные виды энергетического топлива: торф, сланцы, угли, мазут, газ, их механические свойства, элементарный состав, происхождение и физические свойства ископаемого твердого топлива.

Изучение о составе и теплотехнических характеристиках топлива следует начинать с выяснения химического и элементарного составов топлива, далее изучается понятие о различных массах топлива (рабочей, сухой, горючей, органической) и формулы для пересчета с одной массы на другую.

основное внимание в этой части темы следует уделить влиянию основных элементов, входящих в состав органического топлива (горючие вещества, влага, минеральные примеси) на теплотехнические характеристики топлива. Здесь необходимо также ознакомиться с методикой лабораторного определения влажности, зольности и выхода летучих твердого топлива /5/.

Основная характеристика топлива – это теплота сгорания. В этом вопросе сначала необходимо выделить теплоты сгорания отдельных элементов, входящих в состав топлива, а затем изучить понятие о высшей и низшей теплоте сгорания и расчетных и экспериментальных методах их определения. Дать связь понятия «условное топливо» с возможностью сравнения эффективности установок, работающих на различных видах топлива.

Далее изучаются уравнения горения отдельных горючих составляющих топлива, методика расчета на их основе, количества необходимого для горения воздуха, объем и состав продуктов сгорания. Основное внимание следует уделить понятию коэффициента избытка воздуха и влиянию его на состав продуктов сгорания.

Рассматривая уравнения полного и неполного горения топлива, необходимо изучить понятие о топливной характеристике, расчете максимальной концентрации углекислоты и определении коэффициента избытка воздуха по составу продуктов сгорания.

Вопросы для самопроверки:

4. Какие топлива называются энергетическими?

5. Основные характеристики ископаемых твердых топлив.

6. Что такое мазут? Классификация мазута в зависимости от вязкости и сернистости. Зависимость свойств мазута от месторождения нефти.

7. Характеристики природных и искусственных горючих газов.

8. Что такое элементарный состав топлива? Приведите элементарный состав одного из сортов твердого, жидкого и газообразного топлива.

9. Что такое рабочая, сухая, горючая и органическая массы топлива? Формулы пересчета с одной массы на другую.

10. Минеральные примеси топлива, их свойства. Что такое балласт топлива?

11. Что такое зола топлива и ее основные свойства? Характеристики плавкости золы.

12. Что такое внутренняя и внешняя влага топлива? Влияние влаги на свойства топлива.

13. Опишите методику экспериментального определения влажности топлива.

14. Опишите методику экспериментального определения зольности топлива.

15. Что такое выход летучих и его зависимость от возраста топлива? Свойства коксового остатка.

16. Как определяется выход летучих экспериментальным путем?

17. Объясните понятие условного топлива и его приведенных характеристик. Для чего введены эти понятия?

18. Что такое высшая и низшая теплота сгорания топлива?

19. Как определить теплоту сгорания топлива экспериментальным путем и расчетным путем? Формула Менделеева.

20. Приведите формулы для расчета количества кислорода и выход продуктов сгорания при горении углерода, серы и водорода и уравнение теоретически необходимого количества воздуха для твердых, жидких и газообразных топлив.

21. Что такое коэффициент избытка воздуха? Как он зависит от вида топлива и способа его сжигания?

22. Приведите вывод уравнения полного горения.

23. Приведите вывод уравнения неполного горения.

24. Что такое топливная характеристика? Как определить максимальное содержание углекислоты в продуктах сгорания и его величина для различных топлив?

25. Как определить коэффициент избытка воздуха по данным газового анализа продуктов сгорания?

26. Как определить энтальпию продуктов сгорания? Таблица и диаграмма «энтальпия – температура».