ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ЧАСТИЦ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Горение твердого топлива имеет ряд стадий: подогрев, подсушка топлива, возгонка летучих и образование кокса, горение летучих и кок­са. Из всех этих стадий определяющей является стадия горения коксо­вого остатка, т. е. стадия горения углерода, интенсивность которой и определяет интенсивность топливосжигания и газификации в целом. Определяющая роль горения углерода объясняется следующим.

Во-первых, твердый углерод, содержащийся в топливе, является главной горючей составляющей почти всех натуральных твердых топ­лив. Так, например, теплота сгорания коксового остатка антрацита со­ставляет 95% теплоты сгорания горючей массы. С увеличением выхода летучих доля теплоты сгорания коксового остатка падает и в случае торфа составляет 40,5% теплоты сгорания горючей массы.

Во-вторых, стадия горения коксового остатка оказывается наиболее длительной из всех стадий и может занимать до 90% всего времени, необходимого для горения.

И, в третьих, процесс горения кокса имеет решающее значение в создании тепловых условий протекания других стадий. Следовательно, основой правильного построения технологического метода сжигания твердых топлив является создание оптимальных условий для процесса горения углерода.

В некоторых случаях определяющими процесс горения могут ока­заться второстепенные подготовительные стадии. Так, например, при сжигании высоковлажного топлива определяющей может быть стадия подсушки. В этом случае рациональным является усиление предвари­тельной подготовки топлива к сжиганию, например, использованием технологического способа сжигания с подсушкой топлива газами, отби­раемыми из топки.

В мощных парогенераторах расходуются большие количества топ­лива и воздуха. Например, для парогенератора 300 МВт расход топли­ва— антрацитового штыба составляет 32 кг/с, а воздуха 246 м3/с, а в парогенераторе блока 800 МВт ежесекундно расходуется 128 кг березовского угля и 555 м3 воздуха. В ряде случаев в пылеугольных парогенераторах как резервное используется жидкое или газовое топ­ливо.

Процесс горения пылевидных топлив совершается в объеме топоч­ной камеры в потоках больших масс топлива и воздуха, к которым под­мешиваются продукты сгорания.

Основой горения пылевидных топлив является химическое реаги­рование горючих составляющих топлива с кислородом воздуха. Однако химические реакции горения в топочной камере, как уже отмечалось, 328

Протекают в мощных пылегазовоздушнырс потоках за чрезвычайно ко­роткое время (1—2 с) пребывания топлива и окислителя в топочной ка­мере. Эти реакции совершаются в условиях сильного взаимного влия­ния с одновременно протекающими физическими процессами. Такими процессами являются:

Процесс движения подаваемых в топочную камеру составляющих горючую смесь газовых и твердых диспергированных веществ в системе струй, переходящих в поток и распространяющихся в ограниченном пространстве топочной камеры с развитием вихревых течений, в сово­купности составляющие сложную структуру аэродинамики топки;

Турбулентная и молекулярная диффузия и конвективный леренос исходных веществ и продуктов реакции в газовом потоке, а также пере­нос газовых реагентов к диспергированным частицам:

Теплообмен в газовых потоках продуктов сгорания и исходной сме­си и между газовыми потоками и содержащимися в цих частицами топлива, а также передача тепла, выделяющегося при химическом пре­вращении в реагирующей среде;

Радиационный теплообмен частиц с газовой средой и пылегазовоз­душной смеси с экранными поверхностями в топочной камере;

Нагрев частиц, возгонка летучих, перенос и горение их в газовом объеме и др.

Таким образом, горение угольной пыли является сложным физико­химическим процессом, состоящим из ^химических реакций и физиче­ских процессов, протекающих в условиях взаимной связи и взаимного влияния.

Наиболее глубокие исследования основной стадии горения твердо­го топлива, т. е. углерода, проведены в СССР, среди них важное место занимают работы А. С. Предводителева, Л. Н. Хитрина, 3. Ф. Чухано - ва, Г. Ф. Кнорре, В. В. Померанцева, Л. А. Вулиса и др., а за рубе­жом— работы X. Хоттеля и др.