Витрата окислювача і коефіцієнт надлишку повітря

2.3 Витрата окислювача і коефіцієнт надлишку повітря

Окислювачем палива є кисень, витрата якого може бути визначена з рівнянь реакцій горіння горючих складових палива, наприклад, вуглецю

C+{O_2} = C{O_2} (2.7)

12кг 32кг 44кг

Таким чином, для спалювання 1 кг вуглецю необхідно кисню, м³/кг

{V^0}_{{O_2}} = {{32} \over {12 \cdot 1,428}} = 1,866 , (2.8)

де ρ = 1,428 кг/м³ – густина кисню при нормальних умовах.

Аналогічним чином визначаємо витрату кисню на інші горючі складові палива. На практиці для окислення палива використовують атмосферне повітря, вміст кисню в якому складає 21%.

Таким чином отримаємо залежності для визначення теоретичної витрати повітря:

—для твердого та рідкого палива, м³/кг

{V^0} = 0,0889 \cdot \left( {{C^p} + 0,375 \cdot {S^p}} \right) + 0,265 \cdot {H^p} - 0,033 \cdot {O^p} ; (2.9)

—для газового палива, м³/м³

{V^0} = 0,0476 \cdot \left[ {0,5 \cdot C{O^p} + 0,5 \cdot {H^p} + 1,5 \cdot {H_2}{S^p} + \sum {\left[ {\left( {m + {n \over 4}} \right) \cdot {C_m}{H_n}} \right] - {O^p}} } \right] . (2.10)

Для досягнення більшої повноти згорання палива в топкову камеру подають надлишкове повітря Vп > V0 . Тоді коефіцієнт надлишку повітря

\alpha = {{{V_p}} \over {{V^0}}} . (2.11)

Необхідний коефіцієнт надлишку повітря в топці α_т залежить від виду палива, конструкції топки і пальника. Чим краща підготовка палива і його змішування з повітрям, тим менше значення α_т.

В котлоагрегатах, топки яких працюють під розрідженням, в газоходах за топкою існують присмоктування повітря з навколишнього середовища Δα_і. Тому надлишок повітря в елементах котла по ходу газів збільшується. Максимальне значення досягається у відхідних газах

{\alpha _{вг}} = {\alpha _т} + \Sigma \Delta {\alpha _i} . (2.12)

Величини присмоктувань повітря залежать від герметичності газо-ходу, визначаються за довідковою літературою і знаходяться в межах Δα_і = 0…0,2. Присмоктування повітря є небажаними і шкідливими, тому що вони збільшують об’єм димових газів і витрату електроенергії на їх видалення в атмосферу. Крім того, присмоктування холодного повітря зменшує температуру димових газів, що погіршує теплообмін.

В сучасних котлоагрегатах малої потужності часто використовуються схеми з наддувом. При цьому топка і всі газоходи працюють під надлишковим тиском і присмоктування в газовий тракт неможливі. З іншого боку таке обладнання повинно бути абсолютно герметичним аби запобігти витіканню димових газів в приміщення котельної.