Потеря тепла от химической неполноты сгорания

Потеря тепла от химической неполноты сгорания

Потеря тепла от химической неполноты сгорания (химического недожога) Q_хн (q_х.н) возникает при неполном сгорании топлива в пределах топочной камеры котла и появления в продуктах сгорания горючих газообразных составляющюих (СО, Н₂, СН₄, С_mН_n.). Догорание же этих горючих газов за пределами топки практически невозможно из-за относительно низкой их температуры.

Химическая потеря тепла от химической неполноты сгорания топлива может явиться следствием:

1) общего недостатка воздуха;
 2) плохого смесеобразования;
3) малых размеров топочной камеры, что определяет недостаток времени для завершения химических реакций;
4) низкой температуры в топочной камере, что приводит к снижению скорости выгорания топлива;
5) высокой температуры, что может привести к диссоциации продуктов сгорания.

При достаточном для полного сгорания топлива количестве воздуха и хорошем смесеобразовании qx.a зависит от объемной плотности тепловыделения в топке. Характер зависимости q_x.н от видимой (условной) объемной плотности тепловыделения q_v=BQ^р_н/V_t показан на рис. 2.6.

В области низких значений q_v (левая часть кривой), т. е. при малых расходах топлива В, потеря тепла от химической неполноты сгорания q_x.н увеличивается в связи со снижением температурного уровня в топочной камере t, что определяется относительным увеличением потери теплоты от наружного охлаждения (см. § 2.6) при уменьшении расхода топлива В. Повышение объемной плотности тепловыделения (с увеличением расхода топлива) приводит к увеличению температурного уровня в топке и снижению q_х.н. Однако после определенного значения q_v (правая часть кривой) дальнейшее увеличение расхода топлива приводит к увеличению q_x.н из-за уменьшения времени пребывания газов в объеме топки и невозможности в связи с этим завершения реакции горения.

Оптимальное отношение B_Ql/V_T, при котором потеря тепла от химической неполноты сгорания q_х.н имеет минимальное значение, зависит от вида топлива, способа его сжигания и конструкции топки. Для современных топочных устройств потеря тепла от химической неполноты сгорания составляет 0-2% при q_v - 0,1/0,3 МВт/м³. В топочных устройствах, в которых обеспечиваются благоприятные условия для интенсивного горения топлива, например в циклонных топках (см. § 8.6), значение

Объемы горючих газов У_со. У_н„ У_сн, и т. д. в продуктах сгорания в кубических метрах на единицу сжигаемого топлива, м³/кг (или м³/м³), определяют по анализу газов на выходе из топки на содержание в них Н₂, %, СО, %, СН₄, %, и т. д. по формулам

Объем сухих газов при сжигании твердого и жидкого топлив определяют с учетом полученной ранее формулы (1.43):

Теплоты сгорания горючих газов в (2.42) имеют следующие значения: Q_co= 12,64 МДж/м³; Q_Н2 = 10,79 МДж/м₃; Q_cн, =35,82 МДж/м³. Теплоты сгорания других горючих газов приводятся в [1].

Заканчивая рассмотрение потери q_x.н, следует отметить, что при наличии условий для появления продуктов неполного сгорания в первую очередь появляется более трудно сжигаемая СО, а затем Н₂. Это означает, что если в продуктах сгорания отсутствует СО, то в них нет также и Н₂.

Для снижения потери теплоты от химической неполноты сгорания в топочной камере стремятся повысить температурный уровень, применяя, в частности, подогрев воздуха, а также всемерно улучшая перемешивание компонентов горения, для чего в ряде топочных устройств применяют так называемое «острое дутье» (см. § 6.4). В правильно сконструированной и эксплуатируемой топке потери qXM могут быть практически сведены к нулю. При проектировании новых котельных установок потеря теплоты от химической неполноты сгорания может быть принята по рекомендациям [1].