Коэффициент избытка воздуха

Для обеспечения в эксплуатации оптимальных условий горения топлива и минимума присосов воздуха необходим постоянный контроль над избытками воздуха в газовом тракте.

Пересчет процентного содержания кислорода на значения избытка воздуха производят следующим образом. Если пренебречь незначительным увеличением объема продуктов сгорания за счет освобождения азота из топлива, тогда объем сухих газов V_СГ =V_В. Остаточный кислород в продуктах сгорания в процентах от объема сухих газов можно выразить:

Так как V_СГ =αV_В ⁰, тогда: O₂=

Из уравнения следует, что коэффициент избытка воздуха равен:

,

где О₂ - содержание кислорода в продуктах сгорания, %.

Если ввести коэффициент р, учитывающий различие в объёмах влажного и сухого газа, тогда формула для определения избытка воздуха примет вид:

Коэффициент р принимают равным для твёрдого топлива 0,02, мазута 0,05, природного газа 0,10. Определение избытка воздуха справедливо при полном сгорании топлива. Если в дымовых газах есть продукты неполного сгорания (СО, Н₂), то не весь кислород следует считать избыточным. Часть его должна быть израсходована на окисление этих продуктов. Так как для сжигания одного моля СО или Н₂ расходуется по 0,5 моля кислорода, то при известном процентном содержании в газах СО и Н₂ необходимое для их дожигания количество кислорода, %, составит 0,5(СО+Н₂), и на это значение следует уменьшить действительный избыток воздуха в продуктах сгорания. Тогда формула примет вид:

Коэффициент избытка воздуха a показывает отношение поступившего в установку воздуха к воздуху теоретически необходимому для горения топлива.

Сжигание топлива с недостатком воздуха необходимым для полного сгорания ведет к потерям тепла и загрязнению воздушного бассейна.

Увеличение избытка воздуха приводит к возрастанию потерь тепла с уходящими газами.

Для обеспечения оптимального процесса сгорания топлива необходимо контролировать избыток воздуха в топке. Сжигание с минимальным избытком воздуха важно при работе на сернистом топливе во избежание окисления SO₂ в SO₃.

При полном сгорании топлива коэффициент избытка топлива можно рассчитать по отношению азота, сопутствующего кислороду, израсходованному на горение топлива.

где О₂ – содержание избыточного кислорода в продуктах сгорания.

При неполном сгорании топлива из общего содержания кислорода в сухих продуктах сгорания вычитают оксид углерода водород и метан, тогда:

Приведенные формулы справедливы при сжигании топлива с небольшим содержанием азота.

При сжигании доменных, генераторных и ваграночных газов необходимо учитывать в сжигаемом газе содержание азота.

учитывается при не полном сгорании

В практике для определения коэффициента избытка воздуха по данным анализа на RO₂ пользуются номограммами (рисунок 1.9). Анализ порции дымовых газов на содержание RO₂ проводят ручными газоанализаторами.

Содержание RO₂ в дымовых газах, %

Рисунок 1.9 – Номограмма для приближённого определения коэффициента избытка воздуха в продуктах сгорания

Данный метод определения коэффициента является косвенным. Надёжность определения зависит от того, насколько точно известно для данного топлива значение RO₂^МАКС, поскольку на электростанцию топливо поступает не всегда постоянного состава, а также от тщательности выполнения анализа отбираемых дымовых газов на содержание RO₂.

Контроль над избытком кислорода в котле обычно производят в двух точках газового тракта: в поворотной камере и за воздухоподогревателем (в уходящих газах). Значение О₂ в поворотной камере характеризует долю избытка воздуха в топке, поскольку присосы в горизонтальном газоходе, как правило, небольшие, так как незначительно разрежение газов этой части тракта. Полученное значение О₂ достаточно точно может быть пересчитано на условия выхода из топки. Избыток воздуха в уходящих газах характеризует общее состояние плотности котла и общий объём уходящих газов, а разность показателей О₂ в поворотной камере и уходящих газах даёт оценку доли присосов холодного воздуха в конвективной шахте.

Через неплотности топки и газовых котлов, работающих при давлении ниже атмосферного, а также системы пылеприготовления в газовоздушный тракт котла может поступать дополнительное количество воздуха из окружающей среды (присосы воздуха). По ходу движения продуктов сгорания количество присасываемого воздуха непрерывно возрастает.

Экономичный топочный режим горения твердого топлива обеспечивается при избытке воздуха в горелках (организованно подаваемый воздух) α_т=1¸1,1.