Полное и неполное горение топлива. Коэффициент расхода воздуха

Для горения топлива необходим кислород, который содержится в воздухе. Топливо и воздух называют компонентами горения.

Объем воздуха, необходимый для полного сгорания единицы топлива (1кг или 1м³), называют теоретическим объемом воздуха и обозначают L_o. Его вычисляют по химическим реакциям окисления составляющих топлива, приведенным в таблице 2. Сначала определяют необходимый объем кислорода Vо₂ , а затем воздуха:

,

где Ко₂ - содержание кислорода в воздухе в частях объема.

В обычном воздухе К_О2=0,21 или 21% и 79%N₂. При обогащении воздуха кислородом К_О2>0,21. На практике для обеспечения полного сгорания топлива нужен некоторый избыток воздуха в количестве 5-25% от теоретически необходимого в зависимости от типа сжигательных устройств.

Отношение фактического объема воздуха L_n к теоретически необходимому L_o называют коэффициентом расхода воздуха n=L_n/L₀. При достаточном избытке воздуха (n> 1) происходит полное сгорание топлива. В продуктах полного горения содержатся СО₂, Н₂О, N₂ (из топлива и воздуха) и свободный кислород О₂. Фактический объем продуктов горения -дымовых газов - V_д больше, чем теоретический при n=1, на величину объема избыточного воздуха.

При недостатке воздуха, т.е. при n< 1, сгорание топлива становится неполным. В продуктах неполного горения появляются оксид углерода СО, водород Н₂. Несгоревший метан СН₄ и тяжелые углеводороды С_mН_n входящие в состав топлива, разлагаются на водород и сажистый углерод. Сажа в виде копоти сопутствует горению с недостатком воздуха. При большом недостатке воздуха в продуктах горения появляется неразложившийся метан и другие углеводороды.

Химический недожог топлива при n<1 обычно является вредным явлением, поскольку приводит к перерасходу топлива. В ряде случаев недожог необходим для создания восстановительной газовой среды, например, в доменных печах, в нагревательных печах безокислительного нагрева металла.

Состав сухих продуктов горения, т.е. без учета содержания Н₂О, определяют с помощью газоанализатора. Величина химического недожога определяется по формуле:

Q_ХН=(127,7·СО_Д^с+108·H_2д^c+358·СH_{4 д}^c)·V_д^с, кДж/м³,

где СО_Д^с, H_2д^c, СH_{4 д}^c - объемное процентное содержание горючих компонентов в сухих дымовых газах; V_д^с - объем сухих дымовых газов при сжигании единицы топлива с учетом химического недожога, м³ /ед.топлива.