Собой сложный физико-химический процесс, состоящий из ряда последова-
тельных и параллельных стадий: тепловая подготовка, включающая под-
сушку, выделение летучих веществ и образование кокса; горение летучих
веществ и кокса с образованием дымовых газов и золы.
Влага из топлива испаряется при температуре порядка 100 ーС, а темпе-
Ратура начала выхода летучих веществ зависит от геологического возраста
топлива. Так для бурых углей, их выделение начинается при 150 _170 ーС.
Механизм горения топлива определяется горением кокса _ углерода,
Составляющего основную горючую часть твердого топлива.
Летучие вещества оказывают влияние на горение кокса, так как вос-
Пламеняются раньше и способствуют прогреву частиц кокса, а горение кокса
Начинается после выгорания летучих веществ.
В общем виде горение углерода может быть описано следующей
схемой: С + О2 = СО2; (а)
2С + О2 = 2СО; (б)
С + СО2 = 2СО; (в)
2СО + О2 = 2СО2. (г) (4.17)
При пористой структуре кокса процесс горения протекает не только на
Поверхности, но и в объеме частицы, куда кислород проникает посредством
Диффузии.
Если твердое топливо, например каменный уголь, поместить в зону
Горения, то сначала происходит сушка топлива, а затем его разложение с
Выделением летучих веществ. Далее при достаточно высокой температуре
Происходит воспламенение летучих компонентов. Горение в этой стадии
Протекает так же, как горение мазута. После того, как частицы угля прогре-
Ются до такой температуры, что основная часть летучих, заключенных в них,
Выделится, пламя постепенно исчезнет. Момент окончания выхода летучих
веществ характеризует конец периода подготовки твердого топлива к горе-
нию. Длительность этого периода не превышает ~ 10 % от общего времени
Горения частиц угля.
Второй период _ это период горения коксового остатка. Этот период
Характеризуется быстрым разогревом оставшейся массы до температуры
~ 1400 _ 1500 0К, которая затем остается неизменной до конца процесса и
Поддерживается за счет тепловыделения в ходе реакции. Горение в этот
период происходит без пламени. Оно занимает ~ 90 % всего времени горения
Топлива.
В процессе горения коксового остатка перечисленные выше реакции
Протекают одновременно, а также продолжается выделение остаточного
Содержания летучих веществ и их горение. Скорость этого сложного процес-
са определяется наиболее медленной стадией _ горением твердого углерода.
Установлено, что скорость процесса горения углерода с повышением
температуры (до ~ 2100 0К) растет по закону Аррениуса и, следовательно,
Является активационным процессом, а затем падает до температуры
~ 2600 0К, далее снова растет, но менее интенсивно. Такое поведение углеро-
Да связано с перестройкой его кристаллической структуры, сопровождаю-
щейся образованием менее реакционного вещества.
Скорость выделения летучих компонентов зависит от размера частиц.
Мелкие частицы прогреваются быстрее и выделение летучих веществ у них
Завершается в подготовительный период.
Время горения летучих веществ прямо пропорционально поверхности
Частиц угля и лимитируется диффузией кислорода.
Таким образом, для увеличения скорости горения твердого топлива
необходимо предварительно подвергнуть его измельчению.
Типы топочных устройств
Топочным устройством или топкой называется часть промышлен-
Ной установки, предназначенная для сжигания топлива с целью получения
Продуктов сгорания с высокой температурой и энтальпией.
С точки зрения химической технологии топочное устройство представ-
Ляет собой своеобразный реактор, в котором поддерживается необходимый
Уровень протекания окислительного процесса и производительность кото-
Рого определяется вводимой в него в единицу времени массой горючей смеси
И объемом отводимых продуктов сгорания.
В зависимости от вида и свойств сжигаемого топлива топочные устройства
Делятся на слоевые и камерные.
В __________слоевых топках основная масса твердого топлива сжигается в слое.
В камерных топках может сжигаться топливо любого агрегатного состояния.
Поэтому, если сжигание газообразного и жидкого топлива не требует предва-
рительной подготовки, то твердое топливо должно быть предварительно
Размолото до пылевидного состояния в специальных пылеприготовительных
Установках.
Промежуточным типом между слоевыми и камерными топками явля-