ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

УРАВНЕНИЕ НЕПОЛНОГО ГОРЕНИЯ

В недостаточно совершенных топочных устройствах или при нена - лаженном режиме работы топки вследствие местного недостатка воз­духа или неблагоприятных тепловых и аэродинамических условий часть горючих топлива не окисляется до конечных продуктов, а образуются продукты неполного сгорания СО, Н2, СН4 и др. Наиболее ве­роятным продуктом неполного горения является окись углерода, обра­зующаяся одновременно с СОг и менее активно реагирующая с кисло­родом по сравнению с водородсодержащими газами. Содержание СО в продуктах сгорания обычно выражается долями процента, что нахо­дится в пределах точности газового анализа, применяемого в эксплуа­тационных условиях, хотя дает значительный недожог топлива. Поэто­му для определения содержания СО с достаточной точностью производится лабораторный анализ с помощью хромографического газоанализатора. В этих целях может быть использован также расчет­ный метод. В последнем случае в основу расчета принимается уравне­ние неполного горения.

При неполном горении за счет наличия лишь СО уравнение балан­са кислорода в процессе горения можно записать, как предложено в [Л. 4]:

0,21 V. = + С + *'£’ + С0 + [1]О,- (2-51>.

Согласно стехиометрическому уравнению на образование СО кис­лорода затрачивается в количестве:

С = °-5Усо - (2-62)

Согласно (2-43) образование сухих трехатомных газов происходит без изменения общего объема реагирующих веществ, а объем образую­щегося СО согласно (2-52) вдвое превышает объем затрачиваемого

Кислорода. Учитывая также расход килорода на образование водяного

Пара, можно написать следующее соотношение между объемом пода­ваемого для горения воздуха и объемом сухих газов:

Подставив в уравнение (2-51) выражение (2-43), (2-52) и (2-53) у получим:

0,21 (И,., - 0,5^+У»*0) = VR0, + абКоо +С° + К«,, • (2-54)

Выразив объемы трехатомных газов и СО через общий объем су­хих газов, можно уравнение (2-54) после приведения подобных членов написать в следующем виде:

УНаО

21 = ROs 0,605с0 - f - Os + 79 • (2-55)

Учитывая, что в уравнении (2-55) объем сухих газов равен:

Ко. г= Vc%0a+°C0)'/C° 10°' (2-56)

Получаем уравнение неполного горения:

21 = RO2 + 0,60500 + О2 + Р (R02 + СО), которое в окончательном виде записывается:

21 = R02 + 02 + PR02+(0,605 + P)c0, (2-57)

Где

Т/Н.0

Р = 0,79 ~7~- (2-58)

1 ROj “г vco

Согласно стехиометрическим уравнениям на образование 1 м3 СОг, так же как и на образование 1 м3 СО, расходуется 0,54 кг углерода и поэтому суммарный объем углекислоты и окиси углерода получается равным

V +V = 1 866 СР

VC02n КС0 юо »

А объем сернистого газа составляет:

Т/ _____ л? SPpp+к

Ksoa юо *

Поэтому суммарный объем трехатомных газов и окиси углерода в (2-58) может быть подсчитан следующим образом:

+ Усо = (СР + 0,375S%+K). (2-59)

Подстановка выражения (2-59) и значения V^*0 согласно (2-3) в вы­ражение (2-58) вновь дает для р формулу (2-48а).

Уравнение неполного горения (2-57) используется для расчетного определения содержания окиси углерода СО, %, в продуктах сгорания

Г>г__ 21 — PROa — (R02 + 02) /f)

0,605 + р ’ (л-Ои)

По известному составу сжигаемого топлива, необходимого для опреде­ления р, и данным анализа газов на R02 и 02, который производится сравнительно просто и достаточно точно.

При неполном горении, когда наряду с С02 в продуктах сгорания присутствуют СО, Н2 и СШ, за избыточный кислород следует считать его количество без кислорода, необходимого для полного дожигания

39

Продуктов неполного горения. В этом случае формула (2-23) принима­ет. вид:

А== 79 02 — 0,5 (СО + Н2) — 2СН* *

1— 21 N2

Пренебрегая небольшим содержанием азота в твердых и жидких

Топливах, процентное содержание азота в формуле (2-61) можно пред­

Ставить:

Ы2== 100—(С02 Ч~ ЭОгЧ - 02 Ч-СО). (2-62)