Котлы тепловых электростанций и защита атмосферы - страница 37
Если учесть, что содержание кислорода в воздухе (по объему) составляет приблизительно 21 %, то для определения теоретического количества сухого воздуха V>B>O (м>3/кг), необходимого для полного сгорания твердого и жидкого топлива (то есть при α = 1,0), можно записать:
V>B>O = 0,0889 (С>r + 0,375S>r>O+K) + 0,265Н>r − 0,ЗЗЗО>r. (4.4)
Аналогичный расчет для случая, когда в котле сжигается газообразное топливо, позволяет определить теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 м>3 газа (V>B>Oм>3/м>3) с известным химическим составом:
V>B>O = 0,0476 [0,5СО + 0,5Н>2 + 1,5H>2S + 2(m + n/4)С>mН>n−O>2]. (4.5)
Скорость горения, как и скорость других химических реакций, зависит, в частности, от концентрации реагирующих веществ. Поэтому теоретически необходимого количества воздуха оказывается недостаточно для полного сгорания топлива: на последней стадии горения скорость реакций станет недопустимо малой – топливо не успеет сгореть в зоне высоких температур. Именно поэтому в топку подают количество воздуха, превышающее теоретически необходимое. Отношение первого ко второму называют коэффициентом избытка воздуха и традиционно обозначают первой буквой греческого алфавита – α. Следовательно,
α = V>B / V>B>O, (4.6)
где V>B и V>B>O – фактический и теоретически необходимый расходы воздуха (м>3/кг или м>3/м>3).
В некоторых странах используют не «коэффициент» (отношение), а «избыток» воздуха в процентах, то есть 100 (V>B − V>B>O) / V>B>O. Понятно, что α = 1,15, например, соответствует избытку воздуха 15 %, α = 1,2–20 %, и т. д.
После завершения топочного процесса в котле образуются продукты сгорания, состав и количество которых имеют большое значение как для процессов теплообмена и аэродинамики в конвективных поверхностях нагрева, так и для анализа проблемы загрязнения атмосферного воздуха.
Если пренебречь ничтожно малым объемом монооксида углерода V>co, то можно считать, что газообразные продукты сгорания – это трехатомные газы: (V>co>2+ V>so>2), азот V>N>2 и водяные пары V>H>2O. Объем трехатомных газов V>RO>2 (м>3/кг) удобно выразить в виде одного члена:
Объем азота при сжигании топлива с теоретически необходимым количеством воздуха будет равен сумме азота воздуха и молекулярного азота, образовавшегося из азотсодержащих компонентов топлива: