Verbrennungstemperatur von Kerosin in Luft

Chemische Stabilität

In Anbetracht der chemischen Eigenschaften von Benzin muss darauf geachtet werden, wie lange die Zusammensetzung der Kohlenwasserstoffe unverändert bleibt, da bei langer Lagerung leichtere Komponenten verschwinden und die Leistung stark abnimmt.
Insbesondere ist das Problem akut, wenn ein Kraftstoff höherer Qualität (AI 95) aus Benzin mit einer minimalen Oktanzahl durch Zugabe von Propan oder Methan zu seiner Zusammensetzung erhalten wurde. Ihre Antiklopfqualitäten sind höher als die von Isooctan, aber sie lösen sich auch sofort auf.

Laut GOST muss die chemische Zusammensetzung von Kraftstoff einer Marke 5 Jahre lang unverändert bleiben, vorbehaltlich der Lagerungsregeln. Tatsächlich hat sogar der neu gekaufte Kraftstoff oft schon eine Oktanzahl unter der angegebenen.

Schuld daran sind skrupellose Verkäufer, die Behältern mit Kraftstoff, deren Lagerzeit abgelaufen ist und deren Inhalt nicht den Anforderungen von GOST entspricht, Flüssiggas hinzufügen. Normalerweise werden dem gleichen Kraftstoff unterschiedliche Gasmengen zugesetzt, um eine Oktanzahl von 92 oder 95 zu erhalten. Die Bestätigung solcher Tricks ist der stechende Gasgeruch an der Tankstelle.

Flammpunktbestimmungsmethoden

Es gibt eine Methode des offenen und geschlossenen Tiegels (Behälter für Ölprodukte). Die erhaltenen Temperaturen unterscheiden sich aufgrund der Menge der angesammelten Dämpfe.

Die Methode des offenen Tiegels umfasst:

1. Reinigen Sie das Benzin mit Natriumchlorid von Feuchtigkeit.
2. Füllen Sie den Tiegel bis zu einem bestimmten Grad.
3. Erhitzen des Behälters auf eine Temperatur, die 10 Grad unter dem erwarteten Ergebnis liegt.
4. Zündung eines Gasbrenners über der Oberfläche.
5. Zum Zeitpunkt der Zündung wird der Flammpunkt aufgezeichnet.

Die Methode des geschlossenen Tiegels unterscheidet sich darin, dass das Benzin im Behälter ständig gemischt wird. Wenn der Deckel geöffnet wird, wird das Feuer automatisch ausgelöst.

Das Flammpunktgerät besteht aus folgenden Komponenten:

• elektrische Heizung (Leistung ab 600 Watt);
• Kapazität von 70 Millilitern;
• Kupferrührer;
• Elektro- oder Gaszünder;
• Thermometer.

Entflammbare Substanzen werden je nach Ergebnis klassifiziert:

• besonders gefährlich (an einem Flammpunkt unter -200 ° C);
• gefährlich (von -200 ° C bis + 230 ° C);
• gefährlich bei erhöhten Temperaturen (von 230 ° C bis 610 ° C).

Geschwindigkeit - Verbrennung - Kraftstoff

Was sind die tatsächlichen Kosten für 1 Liter Benzin?
Die Kraftstoffverbrennungsrate steigt stark an, wenn sich das brennbare Gemisch in einer intensiven Wirbelbewegung (turbulent) befindet. Dementsprechend kann die Intensität der turbulenten Wärmeübertragung viel höher sein als die der molekularen Diffusion.

Die Verbrennungsrate von Kraftstoff hängt von einer Reihe von Gründen ab, die später in diesem Kapitel erörtert werden, und insbesondere von der Qualität des Mischens von Kraftstoff mit Luft. Die Verbrennungsrate des Kraftstoffs wird durch die pro Zeiteinheit verbrannte Kraftstoffmenge bestimmt.

Die Brennstoffverbrennungsrate und folglich die Wärmefreisetzungsrate werden durch die Größe der Verbrennungsfläche bestimmt. Kohlenstaub mit einer maximalen Partikelgröße von 300 - 500 Mikron hat eine Zehntausendefach größere Verbrennungsfläche als grob sortierter Kettenrostbrennstoff.

Die Verbrennungsrate des Kraftstoffs hängt von der Temperatur und dem Druck in der Brennkammer ab und nimmt mit ihrer Zunahme zu. Daher steigt nach der Zündung die Verbrennungsrate an und wird am Ende der Brennkammer sehr hoch.

Die Geschwindigkeit der Kraftstoffverbrennung wird auch von der Motordrehzahl beeinflusst. Mit zunehmender Anzahl von Umdrehungen verringert sich die Dauer der Phase.

Die Turbulenz des Gasstroms erhöht die Brennstoffverbrennungsrate aufgrund einer Zunahme der Verbrennungsoberfläche und der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flammenfront mit einer Zunahme der Wärmeübertragungsrate stark.

Bei Betrieb mit einem mageren Gemisch wird die Verbrennungsrate verlangsamt. Daher nimmt die Wärmemenge zu, die von Gasen an Teile abgegeben wird, und der Motor wird überhitzt. Anzeichen einer zu mageren Mischung sind Blitze im Vergaser und im Ansaugkrümmer.

Die Turbulenzen des Gasstroms erhöhen die Brennstoffverbrennungsrate aufgrund einer Zunahme der Verbrennungsoberfläche und die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flammenfront aufgrund einer Zunahme der Wärmeübertragungsrate stark.

Normale Alkane haben die maximale Cetanzahl, die die Verbrennungsrate des Kraftstoffs in einem Motor kennzeichnet.

Die Zusammensetzung des Arbeitsgemisches beeinflusst die Verbrennungsrate des Kraftstoffs im Motor stark. Diese Bedingungen finden bei Koeffizienten statt.

Der Einfluss der Qualität der Entwicklung des Verbrennungsprozesses wird durch die Brennstoffverbrennungsrate in der Hauptphase bestimmt. Wenn in dieser Phase eine große Menge Kraftstoff verbrannt wird, nehmen die Werte von pz und Tz zu, der Anteil des nachverbrannten Kraftstoffs nimmt während des Expansionsprozesses ab und der Polytropenindex nz wird größer. Diese Entwicklung des Verfahrens ist am günstigsten, da die beste Wärmenutzung erreicht wird.

Im Arbeitsprozess des Motors ist der Wert der Kraftstoffverbrennungsrate sehr wichtig. Unter Verbrennungsrate wird die Menge (Masse) des Kraftstoffs verstanden, der pro Zeiteinheit reagiert (verbrennt).

Eine Reihe allgemeiner Phänomene deuten darauf hin, dass die Verbrennungsrate von Kraftstoff in Motoren ganz natürlich und nicht zufällig ist. Dies wird durch die Reproduzierbarkeit von mehr oder weniger eindeutigen Zyklen im Motorzylinder angezeigt, die tatsächlich den stabilen Betrieb der Motoren bestimmen. Bei denselben Motoren wird bei mageren Gemischen immer die langwierige Verbrennung beobachtet. Harte Arbeit des Motors, die mit einer hohen Geschwindigkeit von Verbrennungsreaktionen auftritt, wird in der Regel bei kompressorlosen Dieselmotoren und weiche Arbeit beobachtet - bei Motoren mit Zündung durch einen elektrischen Funken. Dies weist darauf hin, dass eine grundlegend unterschiedliche Gemischbildung und Zündung eine regelmäßige Änderung der Verbrennungsrate bewirken. Mit zunehmender Anzahl von Motorumdrehungen nimmt die Verbrennungsdauer mit der Zeit ab und mit zunehmendem Drehwinkel der Kurbelwelle. Die kinetischen Kurven des Abbrandverlaufs in Motoren ähneln in ihrer Natur den kinetischen Kurven einer Reihe chemischer Reaktionen, die nicht direkt mit Motoren zusammenhängen und unter verschiedenen Bedingungen auftreten.

Experimente zeigen die Abhängigkeit der Intensität der Strahlungswärmeübertragung von der Brennstoffverbrennungsrate. Bei schneller Verbrennung an der Wurzel des Brenners entstehen höhere Temperaturen und die Wärmeübertragung wird intensiver. Die Inhomogenität des Temperaturfeldes führt zusammen mit unterschiedlichen Konzentrationen emittierender Partikel zu einer Inhomogenität des Flammenschwärzungsgrades. All dies schafft große Schwierigkeiten bei der analytischen Bestimmung der Temperatur des Heizkörpers und des Emissionsgrades des Ofens.

Bei einer laminaren Flamme (siehe Abschnitt 3 für weitere Einzelheiten) ist die Brennstoffverbrennungsrate konstant und Q 0; Der Verbrennungsprozess ist stumm. Wenn jedoch die Verbrennungszone turbulent ist und dies der Fall ist, ändert sich die lokale Verbrennungsrate zeitlich und für ein Element mit kleinem Volumen Q.Q. Turbulenzen stören ständig die Flamme; Zu jedem Zeitpunkt wird die Verbrennung durch diese Flamme oder eine Reihe von Flammen begrenzt, die eine zufällige Position in der Verbrennungszone einnehmen.

Gasförmiger Kraftstoff

Gasförmiger Brennstoff ist ein Gemisch aus verschiedenen Gasen: Methan, Ethylen und anderen Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid oder Kohlendioxid, Stickstoff, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff, Sauerstoff und anderen Gasen sowie Wasserdampf.

Methan (CH4) ist der Hauptbestandteil vieler Erdgase. Sein Gehalt an Erdgasen erreicht 93 ... 98%. Bei der Verbrennung von 1 m3 Methan werden ~ 35 800 kJ Wärme freigesetzt.

Gasförmige Brennstoffe können auch geringe Mengen Ethylen (C2H4) enthalten. Die Verbrennung von 1 m3 Ethylen ergibt ~ 59.000 kJ Wärme.

Gasförmige Brennstoffe enthalten neben Methan und Ethylen auch Kohlenwasserstoffverbindungen wie Propan (C3H8), Butan (C4H10) usw. Die Verbrennung dieser Kohlenwasserstoffe erzeugt mehr Wärme als die Verbrennung von Ethylen, ihre Menge ist jedoch bei brennbaren Gasen unbedeutend .

Wasserstoff (H2) ist 14,5-mal leichter als Luft. Die Verbrennung von 1 m3 Wasserstoff setzt ~ 10 800 kJ Wärme frei. Viele brennbare Gase außer Koksofengas enthalten relativ geringe Mengen Wasserstoff. In Koksofengas kann sein Gehalt 50 ... 60% erreichen.

Kohlenmonoxid (CO) ist der brennbare Hauptbestandteil von Hochofengas. Die Verbrennung von 1 m3 dieses Gases erzeugt ~ 12.770 kJ Wärme. Dieses Gas ist farblos, geruchlos und hochgiftig.

Schwefelwasserstoff (H2S) ist ein schweres Gas mit einem unangenehmen Geruch und ist hochgiftig. In Gegenwart von Schwefelwasserstoff im Gas nimmt die Korrosion der Metallteile des Ofens und der Gasleitung zu. Die schädliche Wirkung von Schwefelwasserstoff wird durch das Vorhandensein von Sauerstoff und Feuchtigkeit im Gas verstärkt. Die Verbrennung von 1 m3 Schwefelwasserstoff setzt ~ 23 400 kJ Wärme frei.

Der Rest der Gase: CO2, N2, O2 und Wasserdampf sind Ballastbestandteile, da mit zunehmendem Gehalt dieser Gase im Kraftstoff der Gehalt seiner brennbaren Bestandteile abnimmt. Ihre Anwesenheit führt zu einer Abnahme der Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs. Ein Gehalt von> 0,5% freiem Sauerstoff in gasförmigen Brennstoffen wird aus Sicherheitsgründen als gefährlich angesehen.

Kochen - Benzin

Oktanzahl Benzinzusammensetzung

Benzin beginnt bei relativ niedriger Temperatur zu kochen und läuft sehr intensiv ab.

Das Ende des Siedepunkts von Benzin ist nicht angegeben.

Der Beginn des Kochens von Benzin liegt unter 40 ° C, das Ende von 180 ° C, die Temperatur des Beginns der Kristallisation nicht höher als 60 ° C. Der Säuregehalt von Benzin überschreitet 1 mg / 100 ml nicht.

Der Endsiedepunkt von Benzin nach GOST beträgt 185 ° C und der tatsächliche 180 ° C.

Der Endsiedepunkt von Benzin ist die Temperatur, bei der ein Standardanteil (100 ml) des Testbenzins vollständig aus dem Glaskolben, in dem es sich befand, in den Kühlschrankbehälter destilliert (weggekocht) wird.

Der Endsiedepunkt von Benzin sollte 200 - 225 ° C nicht überschreiten. Bei Flugbenzinen ist der Endsiedepunkt viel niedriger und erreicht in einigen Fällen bis zu 120 ° C.

MPa, der Siedepunkt von Benzin beträgt 338 K, seine durchschnittliche Molmasse beträgt 120 kg / kmol und die Verdampfungswärme beträgt 252 kJ / kg.

Der anfängliche Siedepunkt von Benzin, beispielsweise 40 für Flugbenzin, zeigt das Vorhandensein von leichten, niedrig siedenden Fraktionen an, zeigt jedoch nicht deren Gehalt an. Der Siedepunkt der ersten 10% -Fraktion oder die Starttemperatur charakterisiert die Starteigenschaften von Benzin, seine Flüchtigkeit sowie die Tendenz zur Bildung von Gasschleusen im Benzinversorgungssystem. Je niedriger der Siedepunkt der 10% -Fraktion ist, desto einfacher ist es, den Motor zu starten, aber desto größer ist auch die Möglichkeit der Bildung von Gassperren, die zu Unterbrechungen der Kraftstoffzufuhr führen und sogar den Motor abstellen können. Ein zu hoher Siedepunkt der Startfraktion erschwert das Starten des Motors bei niedrigen Umgebungstemperaturen, was zu Benzinverlusten führt.

Eine Abnahme des Siedepunktes bei der Reformierung von Benzinen führt zu einer Verschlechterung ihrer Detonationsbeständigkeit. Forschung und wirtschaftliche Berechnungen sind erforderlich, um dieses Problem zu lösen.Es ist zu beachten, dass in der ausländischen Praxis einer Reihe von Ländern derzeit Motorbenzine mit einem Siedepunkt von 215 bis 220 ° C hergestellt und verwendet werden.

Eine Abnahme des Siedepunktes bei der Reformierung von Benzinen führt zu einer Verschlechterung ihrer Detonationsbeständigkeit. Forschung und wirtschaftliche Berechnungen sind erforderlich, um dieses Problem zu lösen. Es ist zu beachten, dass in der ausländischen Praxis einer Reihe von Ländern derzeit Motorbenzine mit einem Siedepunkt von 215 bis 220 ° C hergestellt und verwendet werden.

Wenn der Endsiedepunkt von Benzin hoch ist, verdampfen die darin enthaltenen schweren Anteile möglicherweise nicht und brennen daher nicht im Motor aus, was zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt.

Die Absenkung des Endsiedepunkts von Benzin mit geradem Lauf führt zu einer Erhöhung ihres Detonationswiderstands. Gerade Benzin mit niedriger Oktanzahl haben eine Oktanzahl von 75 bzw. 68 und werden als Bestandteile von Motorbenzinen verwendet.

Verbrennung - Benzin

Aufbau und Funktionsprinzip Bosch Motronic MED 7 Benzin-Direkteinspritzsystem

Die Verbrennung von Benzin, Kerosin und anderen flüssigen Kohlenwasserstoffen erfolgt in der Gasphase. Eine Verbrennung kann nur auftreten, wenn die Konzentration des Kraftstoffdampfes in der Luft innerhalb bestimmter Grenzen liegt, die für jeden Stoff individuell sind. Wenn eine kleine Menge Kraftstoffdämpfe in der IB-Luft enthalten ist, tritt keine Verbrennung auf, ebenso wenig wie wenn zu viel Kraftstoffdämpfe und zu wenig Sauerstoff vorhanden sind.

Wenn Benzin bekanntlich verbrennt, bildet sich eine homotherme Schicht, deren Dicke mit der Zeit zunimmt.

Beim Verbrennen von Benzin entstehen Wasser und Kohlendioxid. Kann dies als ausreichende Bestätigung dafür dienen, dass Benzin kein Element ist?

Wenn Benzin, Kerosin und andere Flüssigkeiten in Tanks verbrannt werden, ist das Zerkleinern des Gasstroms in getrennte Volumina und die Verbrennung jedes einzelnen von ihnen besonders deutlich sichtbar.

Wenn Benzin und Öl in Tanks mit großem Durchmesser verbrannt werden, unterscheidet sich der Charakter der Erwärmung erheblich von dem oben beschriebenen. Wenn sie brennen, erscheint eine erhitzte Schicht, deren Dicke mit der Zeit natürlich zunimmt und deren Temperatur der Temperatur auf der Oberfläche der Flüssigkeit entspricht. Darunter fällt die Temperatur der Flüssigkeit schnell ab und wird fast gleich der Anfangstemperatur. Die Art der Kurven zeigt, dass Benzin während der Verbrennung in zwei Schichten zerfällt - eine obere und eine untere.

Zum Beispiel wird das Verbrennen von Benzin in Luft als chemischer Prozess bezeichnet. In diesem Fall wird Energie freigesetzt, die ungefähr 1300 kcal pro 1 Mol Benzin entspricht.

Die Analyse der Verbrennungsprodukte von Benzinen und Ölen wird immer wichtiger, da die Kenntnis der individuellen Zusammensetzung solcher Produkte für die Untersuchung der Verbrennungsprozesse im Motor und für die Untersuchung der Luftverschmutzung erforderlich ist.

Wenn Benzin in breiten Tanks verbrannt wird, werden somit bis zu 40% der durch die Verbrennung freigesetzten Wärme für die Strahlung verbraucht.

Tabelle 76 zeigt die Verbrennungsrate von Benzin mit Tetranitro-Methan-Additiven.

Experimente haben gezeigt, dass die Geschwindigkeit der Benzinverbrennung von der Oberfläche des Tanks erheblich durch seinen Durchmesser beeinflusst wird.

Mit Hilfe von GPS-600 gelang es den Feuerwehrleuten, die Verbrennung von Benzin, das entlang der Eisenbahnstrecke verschüttet wurde, erfolgreich zu bewältigen und die Bewegung der Kofferraumbetreiber an den Ort zu gewährleisten, an dem die Tanks gekoppelt waren.Nachdem sie sie mit einem Stück Fahrdraht getrennt hatten, befestigten sie 2 Tanks mit Benzin am Feuerwehrauto und zogen sie aus der Feuerzone.

Beim Verbrennen von Benzin wurde ein besonders starker Anstieg der Aufwärmgeschwindigkeit durch den Wind festgestellt. Wenn Benzin in einem Tank von 2 64 m bei einer Windgeschwindigkeit von 1 3 m / s brannte, betrug die Heizrate 9 63 mm / min, und bei einer Windgeschwindigkeit von 10 m / s stieg die Heizrate auf 17 1 mm / min.

Flammpunkt und andere Parameter

Die Verbrennung von Kohle ist eine chemische Reaktion der Kohlenstoffoxidation, die bei einer hohen Anfangstemperatur mit intensiver Wärmefreisetzung auftritt. Jetzt ist es einfacher: Kohlebrennstoff kann sich nicht wie Papier entzünden, für die Zündung ist je nach Brennstoffmarke ein Vorheizen auf 370-700 ° C erforderlich.

Schlüsselmoment. Die Effizienz der Kohleverbrennung in einem Ofen oder einem Haushaltsbrennstoffkessel ist nicht durch die maximale Temperatur gekennzeichnet, sondern durch die Vollständigkeit der Verbrennung. Jedes Kohlenstoffmolekül verbindet sich mit zwei Sauerstoffpartikeln in der Luft zu Kohlendioxid CO2. Der Prozess spiegelt sich in der chemischen Formel wider.

Wenn Sie die Menge des einströmenden Sauerstoffs begrenzen (Gebläse abdecken, TT-Kessel in den Schwelmodus schalten), wird anstelle von CO2 Kohlenmonoxid CO gebildet und in den Schornstein abgegeben, wodurch sich die Verbrennungseffizienz erheblich verringert. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, müssen günstige Bedingungen geschaffen werden:

1. Braunkohlen entzünden sich bei einer Temperatur von +370 ° C, Stein - 470 ° C, Anthrazit - 700 Grad. Das Vorheizen der Heizeinheit mit Holz (Sägemehlbriketts) ist erforderlich.
2. Der Feuerraum wird zu viel Luft zugeführt, der Sicherheitsfaktor beträgt 1,3-1,5.
3. Die Verbrennung wird durch die hohe Temperatur eines heißen Kohlenbettes auf dem Rost unterstützt. Es ist wichtig, den Sauerstoffdurchgang durch die gesamte Dicke des Brennstoffs sicherzustellen, da sich aufgrund des natürlichen Schornsteinzuges Luft durch die Aschenwanne bewegt.

Kommentar. Die einzigen Ausnahmen sind hausgemachte Bubafonya-Öfen und zylindrische Kessel für die obere Verbrennung, bei denen Luft von oben nach unten in den Feuerraum geleitet wird.

Die theoretische Verbrennungstemperatur und die spezifische Wärmeübertragung verschiedener Brennstoffe sind in der Vergleichstabelle aufgeführt. Es fällt auf, dass unter idealen Bedingungen jeder Kraftstoff bei Wechselwirkung mit dem erforderlichen Luftvolumen maximale Wärme abgibt.

In der Praxis ist es unrealistisch, solche Bedingungen zu schaffen, so dass die Luft mit einem gewissen Überschuss versorgt wird. Die tatsächliche Verbrennungstemperatur von Braunkohle in einem herkömmlichen TT-Kessel liegt zwischen 700 ... 800 ° C, Stein und Anthrazit - 800 ... 1100 Grad.

Wenn Sie es mit der Menge an Sauerstoff übertreiben, wird die Energie für die Erwärmung der Luft aufgewendet und fliegt einfach in das Rohr. Der Wirkungsgrad des Ofens sinkt merklich. Darüber hinaus kann die Temperatur des Feuers 1500 ° C erreichen. Der Prozess ähnelt einem normalen Feuer - die Flamme ist groß, es gibt wenig Wärme. Ein Beispiel für eine effiziente Verbrennung von Kohle mit einem Retortenbrenner auf einem automatischen Kessel wird im Video vorgestellt:

Temperatur - Verbrennung - Kraftstoff

Die Intensität der Bestrahlung des Arbeiters hängt von der Verbrennungstemperatur des Brennstoffs im Ofen, der Größe des Ladelochs, der Dicke der Ofenwände am Ladeloch und schließlich von der Entfernung ab, in der sich der Arbeiter vom Laden befindet Loch.

Die praktisch erreichbare Temperatur 1L ist die Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs unter realen Bedingungen. Bei der Bestimmung des Wertes werden Wärmeverluste an die Umwelt, die Dauer des Verbrennungsprozesses, die Verbrennungsmethode und andere Faktoren berücksichtigt.

Überschüssige Luft beeinflusst die Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs dramatisch.So beträgt beispielsweise die tatsächliche Verbrennungstemperatur von Erdgas mit einem Luftüberschuss von 10% 1868 ° C, einem Luftüberschuss von 20% von 1749 ° C und einem Luftüberschuss von 100% auf 1167 ° C. Das Vorheizen von Luft zur Verbrennung von Kraftstoff erhöht die Temperatur seiner Verbrennung. Wenn also Erdgas (1Max 2003 C) mit auf 200 ° C erhitzter Luft verbrannt wird, steigt die Verbrennungstemperatur auf 2128 ° C und wenn die Luft auf 400 ° C erhitzt wird - bis zu 2257 ° C.

Beim Erhitzen von Luft und gasförmigem Brennstoff steigt die Verbrennungstemperatur des Brennstoffs und folglich auch die Temperatur des Arbeitsraums des Ofens. In vielen Fällen ist es unmöglich, die für einen bestimmten technologischen Prozess erforderlichen Temperaturen ohne hohe Erwärmung von Luft und gasförmigem Kraftstoff zu erreichen. Zum Beispiel wäre ein Stahlschmelzen in Öfen mit offenem Herd, für die die Temperatur des Brenners (Strom brennender Gase) im Schmelzraum 1800 - 2000 ° C betragen sollte, ohne Erhitzen von Luft und Gas auf 1000 - 1200 ° C unmöglich Beim Erhitzen von Industrieöfen mit kalorienarmem lokalem Brennstoff (feuchtes Brennholz, Torf, Braunkohle) ist ihre Arbeit ohne Erwärmung der Luft oft sogar unmöglich.

Aus dieser Formel ist ersichtlich, dass die Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs durch Erhöhen seines Zählers und Verringern des Nenners erhöht werden kann. Die Abhängigkeit der Verbrennungstemperatur verschiedener Gase vom Luftüberschussverhältnis ist in Abb. 1 dargestellt.

Überschüssige Luft beeinflusst auch stark die Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs. Die Wärmeabgabe von Erdgas mit einem Luftüberschuss von 10% - 1868 ° C, einem Luftüberschuss von 20% - 1749 ° C und einem Luftüberschuss von 100% beträgt 1167 ° C.

Wenn die Temperatur der heißen Verbindungsstelle nur durch die Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs begrenzt ist, ermöglicht die Verwendung der Rekuperation, die Temperatur durch Erhöhen der Temperatur der Verbrennungsprodukte und damit den Gesamtwirkungsgrad des TEG zu erhöhen.

Die Anreicherung der Explosion mit Sauerstoff führt zu einem signifikanten Anstieg der Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs. Wie die Graphendaten in Abb. In 17 ist die theoretische Temperatur der Kraftstoffverbrennung mit der Anreicherung der Explosion mit Sauerstoff durch eine Abhängigkeit verbunden, die bis zum Sauerstoffgehalt in der Explosion von 40% praktisch linear ist. Bei höheren Anreicherungsgraden beginnt die Dissoziation von Verbrennungsprodukten einen signifikanten Effekt zu haben, wodurch die Kurven der Temperaturabhängigkeit vom Anreicherungsgrad der Explosion von geraden Linien abweichen und sich asymptotisch den für eine bestimmte Zeit begrenzten Temperaturen nähern Treibstoff. Somit hat die betrachtete Abhängigkeit der Kraftstoffverbrennungstemperatur vom Grad der Sauerstoffanreicherung der Explosion zwei Bereiche - den Bereich relativ geringer Anreicherungen, in dem eine lineare Abhängigkeit besteht, und den Bereich hoher Anreicherungen (über 40%), in dem Der Temperaturanstieg hat einen abnehmenden Charakter.

Ein wichtiger thermotechnischer Indikator für den Ofenbetrieb ist die Ofentemperatur, die von der Verbrennungstemperatur des Brennstoffs und der Art des Wärmeverbrauchs abhängt.

Die Asche des Brennstoffs kann in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der mineralischen Verunreinigungen bei der Verbrennungstemperatur des Brennstoffs zu Schlackenstücken geschmolzen werden. Die Eigenschaften der Brennstoffasche in Abhängigkeit von der Temperatur sind in der Tabelle angegeben. ABER.

Der Wert von tmaK in der Tabelle. IV - З - kalorimetrische (theoretische) Temperatur der Kraftstoffverbrennung.

Wärmeverluste durch die Wände der Öfen nach außen (in die Umwelt) verringern die Verbrennungstemperatur des Brennstoffs.

Verbrennung von Kraftstoff

Bei der Kraftstoffverbrennung handelt es sich um den Oxidationsprozess brennbarer Komponenten, der bei hohen Temperaturen auftritt und mit der Freisetzung von Wärme einhergeht. Die Art der Verbrennung wird von vielen Faktoren bestimmt, einschließlich der Verbrennungsmethode, der Auslegung des Ofens, der Sauerstoffkonzentration usw. Die Bedingungen des Verlaufs, die Dauer und die Endergebnisse der Verbrennungsprozesse hängen jedoch weitgehend von der Zusammensetzung ab , physikalische und chemische Eigenschaften des Kraftstoffs.

Kraftstoffzusammensetzung

Feste Brennstoffe sind Kohle und Braunkohle, Torf, Ölschiefer, Holz. Diese Arten von Brennstoffen sind komplexe organische Verbindungen, die hauptsächlich aus fünf Elementen bestehen - Kohlenstoff C, Wasserstoff H, Sauerstoff O, Schwefel S und Stickstoff N. Der Brennstoff enthält auch Feuchtigkeit und nicht brennbare Mineralien, die nach der Verbrennung Asche bilden. Feuchtigkeit und Asche sind der äußere Ballast des Kraftstoffs, während Sauerstoff und Stickstoff innerlich sind.

Das Hauptelement des brennbaren Teils ist Kohlenstoff, es bestimmt die Freisetzung der größten Wärmemenge. Je größer jedoch der Kohlenstoffanteil in einem festen Brennstoff ist, desto schwieriger ist es, ihn zu entzünden. Während der Verbrennung setzt Wasserstoff 4,4-mal mehr Wärme frei als Kohlenstoff, sein Anteil an der Zusammensetzung fester Brennstoffe ist jedoch gering. Sauerstoff, der kein wärmeerzeugendes Element ist und Wasserstoff und Kohlenstoff bindet, verringert die Verbrennungswärme und ist daher ein unerwünschtes Element. Sein Gehalt ist besonders hoch in Torf und Holz. Die Menge an Stickstoff in festen Brennstoffen ist gering, aber es können Oxide gebildet werden, die für die Umwelt und den Menschen schädlich sind. Schwefel ist auch eine schädliche Verunreinigung, es gibt wenig Wärme ab, aber die resultierenden Oxide führen zu Korrosion des Metalls der Kessel und Verschmutzung der Atmosphäre.

Kraftstoffspezifikationen und deren Einfluss auf den Verbrennungsprozess

Die wichtigsten technischen Eigenschaften des Kraftstoffs sind: Verbrennungswärme, Ausbeute an flüchtigen Substanzen, Eigenschaften nichtflüchtiger Rückstände (Koks), Aschegehalt und Feuchtigkeitsgehalt.

Verbrennungswärme des Kraftstoffs

Der Heizwert ist die Wärmemenge, die während der vollständigen Verbrennung einer Masseneinheit (kJ / kg) oder eines Kraftstoffvolumens (kJ / m3) freigesetzt wird. Unterscheiden Sie zwischen höherer und niedrigerer Verbrennungswärme. Die höchste beinhaltet die Wärme, die während der Kondensation der in den Verbrennungsprodukten enthaltenen Dämpfe freigesetzt wird. Wenn Brennstoff in Kesselöfen verbrannt wird, haben die Abgase eine Temperatur, bei der sich die Feuchtigkeit in einem dampfförmigen Zustand befindet. Daher wird in diesem Fall eine geringere Verbrennungswärme verwendet, die die Kondensationswärme von Wasserdampf nicht berücksichtigt.

Die Zusammensetzung und der Heizwert aller bekannten Kohlevorkommen wurden bestimmt und in den berechneten Eigenschaften angegeben.

Freisetzung flüchtiger Stoffe

Wenn fester Brennstoff ohne Zugang zu Luft unter dem Einfluss hoher Temperaturen erhitzt wird, wird zuerst Wasserdampf freigesetzt, und dann erfolgt eine thermische Zersetzung von Molekülen unter Freisetzung gasförmiger Substanzen, die als flüchtige Substanzen bezeichnet werden.

Die Freisetzung flüchtiger Substanzen kann im Temperaturbereich von 160 bis 1100 ° C erfolgen, im Durchschnitt jedoch im Temperaturbereich von 400 bis 800 ° C. Die Temperatur zu Beginn der Freisetzung flüchtiger Stoffe, die Menge und Zusammensetzung der gasförmigen Produkte hängen von der chemischen Zusammensetzung des Kraftstoffs ab. Je älter der Kraftstoff chemisch ist, desto geringer ist die Freisetzung flüchtiger Stoffe und desto höher ist die Temperatur ihres Beginns der Freisetzung.

Flüchtige Stoffe sorgen für eine frühere Entzündung der Partikel und haben einen erheblichen Einfluss auf die Kraftstoffverbrennung. Jungbrennstoffe - Torf, Braunkohle - entzünden sich leicht, verbrennen schnell und fast vollständig. Umgekehrt sind Kraftstoffe mit geringen flüchtigen Bestandteilen wie Anthrazit schwieriger zu entzünden, verbrennen viel langsamer und verbrennen nicht vollständig (mit erhöhtem Wärmeverlust).

Eigenschaften nichtflüchtiger Rückstände (Koks)

Der feste Teil des Brennstoffs, der nach der Freisetzung flüchtiger Stoffe verbleibt und hauptsächlich aus Kohlenstoff und einem mineralischen Teil besteht, wird als Koks bezeichnet. Der Koksrückstand kann in Abhängigkeit von den Eigenschaften der in der brennbaren Masse enthaltenen organischen Verbindungen: zusammengebacken, schwach zusammengebacken (durch Exposition zerstört), pulverförmig sein. Anthrazit, Torf und Braunkohle ergeben einen pulverförmigen nichtflüchtigen Rückstand. Die meisten bituminösen Kohlen sind gesintert, aber nicht immer stark. Klebrige oder pulverförmige nichtflüchtige Rückstände ergeben bituminöse Kohlen mit einer sehr hohen Ausbeute an flüchtigen Bestandteilen (42-45%) und einer sehr geringen Ausbeute (weniger als 17%).

Die Struktur des Koksrückstands ist wichtig beim Verbrennen von Kohle in Rostöfen.Beim Abfackeln in Kraftkesseln ist die Koksleistung nicht sehr wichtig.

Aschegehalt

Festbrennstoff enthält die größte Menge nicht brennbarer mineralischer Verunreinigungen. Dies sind hauptsächlich Ton, Silikate, Eisenpyrit, aber auch Eisenoxid, Sulfate, Carbonate und Silikate von Eisen, Oxide verschiedener Metalle, Chloride, Alkalien usw. können enthalten sein. Die meisten von ihnen fallen während des Bergbaus in Form von Gesteinen, zwischen denen Kohleflöze liegen, aber es gibt auch mineralische Substanzen, die von Kohlebildnern oder bei der Umwandlung ihrer ursprünglichen Masse in den Brennstoff übergegangen sind.

Beim Verbrennen von Kraftstoff reagieren mineralische Verunreinigungen auf eine Reihe von Reaktionen, wodurch ein fester, nicht brennbarer Rückstand namens Asche entsteht. Das Gewicht und die Zusammensetzung der Asche sind nicht identisch mit dem Gewicht und der Zusammensetzung der mineralischen Verunreinigungen des Brennstoffs.

Ascheigenschaften spielen eine wichtige Rolle bei der Organisation des Kessel- und Ofenbetriebs. Seine Partikel, die von den Verbrennungsprodukten weggetragen werden, schleifen die Heizflächen bei hohen Geschwindigkeiten ab und lagern sich bei niedrigen Geschwindigkeiten auf ihnen ab, was zu einer Verschlechterung der Wärmeübertragung führt. In den Schornstein transportierte Asche kann die Umwelt schädigen. Um dies zu vermeiden, müssen Aschesammler installiert werden.

Eine wichtige Eigenschaft von Asche ist ihre Schmelzbarkeit: Sie unterscheiden zwischen feuerfester (über 1425 ° C), mittelschmelzender (1200-1425 ° C) und niedrigschmelzender (unter 1200 ° C) Asche. Asche, die das Stadium des Schmelzens durchlaufen hat und sich in eine gesinterte oder geschmolzene Masse verwandelt hat, wird Schlacke genannt. Die Temperaturcharakteristik der Ascheschmelzbarkeit ist von großer Bedeutung für den zuverlässigen Betrieb der Ofen- und Kesseloberflächen. Durch die richtige Wahl der Temperatur der Gase in der Nähe dieser Oberflächen wird eine Verschlackung vermieden.

Feuchtigkeitsgehalt

Feuchtigkeit ist ein unerwünschter Bestandteil des Kraftstoffs, sie ist zusammen mit mineralischen Verunreinigungen Ballast und verringert den Gehalt des brennbaren Teils. Zusätzlich reduziert es den thermischen Wert, da zusätzliche Energie für seine Verdampfung benötigt wird.

Die Feuchtigkeit im Kraftstoff kann intern oder extern sein. Äußere Feuchtigkeit ist in den Kapillaren enthalten oder an der Oberfläche eingeschlossen. Mit dem chemischen Alter nimmt die Menge an Kapillarfeuchtigkeit ab. Je kleiner die Kraftstoffstücke sind, desto größer ist die Oberflächenfeuchtigkeit. Innere Feuchtigkeit gelangt in die organische Substanz.

Der Feuchtigkeitsgehalt im Kraftstoff reduziert die Verbrennungswärme und führt zu einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs. Gleichzeitig nehmen die Mengen an Verbrennungsprodukten zu, die Wärmeverluste mit Abgasen nehmen zu und der Wirkungsgrad der Kesseleinheit nimmt ab. Hohe Luftfeuchtigkeit im Winter führt zum Einfrieren der Kohle, zu Schwierigkeiten beim Mahlen und zu einer Abnahme der Fließfähigkeit.

Brennstoffverbrennungsmethoden je nach Ofentyp

Die Haupttypen von Verbrennungsvorrichtungen:

• geschichtet,
• Kammer.

Schichtöfen sind zur Verbrennung von stückigem Festbrennstoff bestimmt. Sie können dicht und fluidisiert sein. Beim Verbrennen in einer dichten Schicht strömt die Verbrennungsluft durch die Schicht, ohne ihre Stabilität zu beeinträchtigen, dh die Schwerkraft der brennenden Partikel übersteigt den dynamischen Druck der Luft. Beim Verbrennen in einem Fließbett gehen die Partikel aufgrund der erhöhten Luftgeschwindigkeit in einen "siedenden" Zustand über. In diesem Fall tritt ein aktives Mischen des Oxidationsmittels und des Kraftstoffs auf, wodurch die Kraftstoffverbrennung intensiviert wird.

IM Kammeröfen Verbrennen Sie festen pulverisierten Kraftstoff sowie flüssige und gasförmige. Kammeröfen sind in Zyklon- und Fackelöfen unterteilt. Während der Fackelverbrennung sollten Kohleteilchen nicht mehr als 100 Mikrometer betragen, sie verbrennen im Volumen der Brennkammer. Die Zyklonverbrennung ermöglicht eine größere Partikelgröße, die unter dem Einfluss von Zentrifugalkräften auf die Wände des Ofens geworfen wird und in einer Wirbelströmung in einer Hochtemperaturzone vollständig ausbrennt.

Verbrennung von Kraftstoff. Die Hauptphasen des Prozesses

Bei der Verbrennung fester Brennstoffe können bestimmte Stufen unterschieden werden: Erhitzen und Verdampfen von Feuchtigkeit, Sublimation flüchtiger Stoffe und Bildung von Koksrückständen, Verbrennung flüchtiger Stoffe und Koks sowie Bildung von Schlacke. Diese Aufteilung des Verbrennungsprozesses ist relativ willkürlich, da diese Stufen zwar nacheinander ablaufen, sich jedoch teilweise überlappen. Die Sublimation flüchtiger Substanzen beginnt also vor der endgültigen Verdampfung aller Feuchtigkeit, die Bildung flüchtiger Stoffe erfolgt gleichzeitig mit dem Prozess ihrer Verbrennung, ebenso wie der Beginn der Oxidation des Koksrückstands dem Ende der Verbrennung flüchtiger Stoffe vorausgeht Das Nachbrennen von Koks kann auch nach der Bildung von Schlacke erfolgen.

Die Fließzeit jeder Stufe des Verbrennungsprozesses wird weitgehend von den Eigenschaften des Kraftstoffs bestimmt. Die Koksverbrennungsstufe dauert selbst bei Kraftstoffen mit hoher flüchtiger Ausbeute am längsten. Verschiedene Betriebsfaktoren und Konstruktionsmerkmale des Ofens haben einen erheblichen Einfluss auf die Dauer der Phasen des Verbrennungsprozesses.

1. Vorbereitung des Kraftstoffs vor der Zündung

Der in den Ofen eintretende Brennstoff wird erwärmt, wodurch er in Gegenwart von Feuchtigkeit verdampft und der Brennstoff austrocknet. Die zum Erhitzen und Trocknen erforderliche Zeit hängt von der Feuchtigkeitsmenge und der Temperatur ab, bei der der Brennstoff der Verbrennungsvorrichtung zugeführt wird. Bei Brennstoffen mit hohem Feuchtigkeitsgehalt (Torf, feuchte braune Kohlen) ist die Aufheiz- und Trocknungsphase relativ lang.

Brennstoff wird gestapelten Öfen mit einer Temperatur nahe der Umgebungstemperatur zugeführt. Nur im Winter, wenn Kohle gefriert, ist ihre Temperatur niedriger als im Heizraum. Für die Verbrennung in Fackel- und Wirbelöfen wird der Brennstoff zerkleinert und gemahlen, wobei er mit heißer Luft oder Rauchgasen getrocknet wird. Je höher die Temperatur des ankommenden Kraftstoffs ist, desto weniger Zeit und Wärme wird benötigt, um ihn auf die Zündtemperatur zu erwärmen.

Die Brennstofftrocknung im Ofen erfolgt aufgrund von zwei Wärmequellen: Konvektionswärme von Verbrennungsprodukten und Strahlungswärme eines Brenners, einer Auskleidung und einer Schlacke.

In Kammeröfen wird das Erhitzen hauptsächlich aufgrund der ersten Quelle durchgeführt, dh der Beimischung von Verbrennungsprodukten zum Brennstoff am Punkt seines Eintritts. Daher besteht eine der wichtigen Anforderungen für die Konstruktion von Vorrichtungen zum Einbringen von Brennstoff in den Ofen darin, ein intensives Absaugen von Verbrennungsprodukten sicherzustellen. Eine höhere Temperatur im Feuerraum trägt auch zu einer kürzeren Aufheiz- und Trocknungszeit bei. Zu diesem Zweck werden beim Verbrennen von Brennstoffen mit Beginn der Freisetzung flüchtiger Stoffe bei hohen Temperaturen (über 400 ° C) Brandbänder in Kammeröfen hergestellt, dh sie schließen die Abschirmrohre der Reihe nach mit feuerfestem wärmeisolierendem Material ihre thermische Wahrnehmung zu reduzieren.

Beim Verbrennen von Brennstoff in einem Bett wird die Rolle jeder Art von Wärmequelle durch die Auslegung des Ofens bestimmt. In Öfen mit Kettenrosten erfolgt das Erhitzen und Trocknen hauptsächlich durch die Strahlungswärme des Brenners. In Öfen mit festem Rost und Brennstoffzufuhr von oben kommt es zu Erwärmung und Trocknung, da sich die Verbrennungsprodukte von unten nach oben durch die Schicht bewegen.

Beim Erhitzen auf eine Temperatur über 110 ° C beginnt die thermische Zersetzung der organischen Substanzen, aus denen die Brennstoffe bestehen. Die am wenigsten starken Verbindungen sind solche, die eine signifikante Menge Sauerstoff enthalten. Diese Verbindungen zersetzen sich bei relativ niedrigen Temperaturen unter Bildung flüchtiger Stoffe und eines festen Rückstands, der hauptsächlich aus Kohlenstoff besteht.

Kraftstoffe mit einer jungen chemischen Zusammensetzung, die viel Sauerstoff enthalten, haben zu Beginn der Freisetzung gasförmiger Substanzen eine niedrige Temperatur und ergeben einen höheren Prozentsatz davon. Kraftstoffe mit einem geringen Gehalt an Sauerstoffverbindungen weisen eine geringe Flüchtigkeitsausbeute und einen höheren Flammpunkt auf.

Der Gehalt an Molekülen in festen Brennstoffen, die sich beim Erhitzen leicht zersetzen, beeinflusst auch die Reaktivität des nichtflüchtigen Rückstands.Erstens tritt die Zersetzung der brennbaren Masse hauptsächlich an der Außenfläche des Kraftstoffs auf. Bei weiterem Erhitzen beginnen pyrogenetische Reaktionen innerhalb der Kraftstoffpartikel aufzutreten, der Druck steigt in ihnen an und die äußere Hülle bricht. Wenn Brennstoffe mit einer hohen Ausbeute an flüchtigen Bestandteilen verbrannt werden, wird der Koksrückstand porös und hat eine größere Oberfläche als der dichte feste Rückstand.

2. Der Verbrennungsprozess von gasförmigen Verbindungen und Koks

Die eigentliche Verbrennung von Kraftstoff beginnt mit der Zündung flüchtiger Stoffe. Während der Brennstoffvorbereitungszeit treten verzweigtkettige Reaktionen der Oxidation gasförmiger Substanzen auf, die zunächst mit geringen Geschwindigkeiten ablaufen. Die freigesetzte Wärme wird von den Oberflächen des Ofens wahrgenommen und teilweise in Form der Energie der sich bewegenden Moleküle akkumuliert. Letzteres führt zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit von Kettenreaktionen. Bei einer bestimmten Temperatur laufen Oxidationsreaktionen so schnell ab, dass die freigesetzte Wärme die Wärmeabsorption vollständig abdeckt. Diese Temperatur ist der Flammpunkt.

Die Zündtemperatur ist nicht konstant, sie hängt sowohl von den Eigenschaften des Kraftstoffs als auch von den Bedingungen in der Zündzone ab und liegt im Durchschnitt bei 400-600 ° C. Nach dem Zünden des Gasgemisches führt eine weitere Selbstbeschleunigung der Oxidationsreaktionen zu einem Temperaturanstieg. Um die Verbrennung aufrechtzuerhalten, ist eine kontinuierliche Zufuhr von Oxidationsmittel und brennbaren Substanzen erforderlich.

Die Entzündung gasförmiger Substanzen führt zur Umhüllung des Kokspartikels in einer Brandhülle. Die Verbrennung von Koks beginnt, wenn die Verbrennung von flüchtigen Stoffen beendet ist. Das feste Teilchen erwärmt sich auf eine hohe Temperatur, und wenn die Menge an flüchtigen Bestandteilen abnimmt, nimmt die Dicke der Grenzverbrennungsschicht ab, und Sauerstoff erreicht die heiße Kohlenstoffoberfläche.

Die Verbrennung von Koks beginnt bei einer Temperatur von 1000 ° C und ist der längste Prozess. Der Grund ist, dass zum einen die Sauerstoffkonzentration abnimmt und zum anderen heterogene Reaktionen langsamer ablaufen als homogene. Infolgedessen wird die Verbrennungsdauer eines Festbrennstoffpartikels hauptsächlich durch die Verbrennungszeit des Koksrückstands (etwa 2/3 der Gesamtzeit) bestimmt. Bei Kraftstoffen mit einer hohen Ausbeute an flüchtigen Bestandteilen beträgt der feste Rückstand weniger als die Hälfte der ursprünglichen Partikelmasse, daher erfolgt ihre Verbrennung schnell und die Möglichkeit einer Unterverbrennung ist gering. Chemisch alte Brennstoffe haben ein dichtes Partikel, dessen Verbrennung fast die gesamte im Ofen verbrachte Zeit in Anspruch nimmt.

Der Koksrückstand der meisten festen Brennstoffe besteht hauptsächlich und für einige Arten vollständig aus Kohlenstoff. Die Verbrennung von festem Kohlenstoff erfolgt unter Bildung von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid.

Optimale Bedingungen für die Wärmeableitung

Die Schaffung optimaler Bedingungen für die Verbrennung von Kohlenstoff ist die Grundlage für den korrekten Aufbau einer technologischen Methode zur Verbrennung fester Brennstoffe in Kesseleinheiten. Die folgenden Faktoren können das Erreichen der höchsten Wärmefreisetzung im Ofen beeinflussen: Temperatur, Luftüberschuss, Primär- und Sekundärgemischbildung.

Temperatur... Die Wärmefreisetzung während der Brennstoffverbrennung hängt wesentlich vom Temperaturregime des Ofens ab. Bei relativ niedrigen Temperaturen findet eine unvollständige Verbrennung brennbarer Substanzen im Brennerkern statt, Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe verbleiben in den Verbrennungsprodukten. Bei Temperaturen von 1000 bis 1800-2000 ° C ist eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffs erreichbar.

Luftüberschuss... Die spezifische Wärmeerzeugung erreicht ihren Maximalwert bei vollständiger Verbrennung und einem Luftüberschussverhältnis von eins. Mit einer Abnahme des Luftüberschussverhältnisses nimmt die Wärmefreisetzung ab, da der Sauerstoffmangel zur Oxidation von weniger Kraftstoff führt. Das Temperaturniveau nimmt ab, die Reaktionsgeschwindigkeiten nehmen ab, was zu einer starken Abnahme der Wärmefreisetzung führt.

Eine Erhöhung des Luftüberschussverhältnisses um mehr als eins verringert die Wärmeerzeugung noch mehr als ein Luftmangel.Unter realen Bedingungen der Brennstoffverbrennung in Kesselöfen werden die Grenzwerte der Wärmefreisetzung nicht erreicht, da eine unvollständige Verbrennung vorliegt. Es hängt weitgehend davon ab, wie die Mischungsbildungsprozesse organisiert sind.

Mischprozesse... In Kammeröfen wird das Primärmischen durch Trocknen und Mischen von Brennstoff mit Luft erreicht, wobei ein Teil der Luft (Primär) der Vorbereitungszone zugeführt wird, wobei unter Verwendung von erwärmter Luft ein weit geöffneter Brenner mit einer breiten Oberfläche und hoher Turbulenz erzeugt wird.

In Schichtöfen besteht die Hauptmischaufgabe darin, verschiedenen Verbrennungszonen auf dem Rost die erforderliche Luftmenge zuzuführen.

Um das Nachverbrennen von gasförmigen Produkten unvollständiger Verbrennung und Koks sicherzustellen, werden Prozesse der Sekundärgemischbildung organisiert. Diese Prozesse werden erleichtert durch: die Zufuhr von Sekundärluft mit hoher Geschwindigkeit, die Schaffung einer solchen Aerodynamik, bei der eine gleichmäßige Befüllung des gesamten Ofens mit einem Brenner erreicht wird, und folglich die Verweilzeit von Gasen und Kokspartikeln im Ofen steigt.

3. Schlackenbildung

Bei der Oxidation der brennbaren Masse fester Brennstoffe treten auch bei mineralischen Verunreinigungen erhebliche Veränderungen auf. Niedrig schmelzende Substanzen und Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt lösen feuerfeste Verbindungen.

Voraussetzung für den normalen Betrieb von Kesseln ist die ununterbrochene Entfernung von Verbrennungsprodukten und der daraus resultierenden Schlacke.

Während der Schichtverbrennung kann die Schlackenbildung zu einer mechanischen Unterverbrennung führen - mineralische Verunreinigungen umhüllen unverbrannte Kokspartikel oder viskose Schlacken können Luftwege blockieren und den Sauerstoffzugang zum brennenden Koks blockieren. Um das Unterbrennen zu verringern, werden verschiedene Maßnahmen angewendet - in Öfen mit Kettenrosten wird die Zeit, die auf dem Schlackenrost verbracht wird, erhöht und häufiges Shuraing durchgeführt.

In Schichtöfen wird die Schlacke in trockener Form entfernt. In Kammeröfen kann die Schlackenentfernung trocken oder flüssig sein.

Die Brennstoffverbrennung ist daher ein komplexer physikalisch-chemischer Prozess, der von einer Vielzahl unterschiedlicher Faktoren beeinflusst wird. Bei der Auslegung von Kesseln und Öfen müssen jedoch alle berücksichtigt werden.

Verbrennung - Benzin

Die Verbrennung von Benzin mit Detonation geht mit dem Auftreten scharfer Metallstöße, schwarzem Rauch am Auspuff, einem Anstieg des Benzinverbrauchs, einer Abnahme der Motorleistung und anderen negativen Phänomenen einher.

Die Verbrennung von Benzin im Motor hängt auch vom Luftüberschussverhältnis ab. Bei den Werten a 0 9 - j - 1 1 ist die Geschwindigkeit der Vorflammenoxidationsprozesse im Arbeitsgemisch am höchsten. Daher werden bei diesen Werten von a die günstigsten Bedingungen für den Beginn der Detonation geschaffen.

Nach der Verbrennung von Benzin nahm die Gesamtmasse solcher Schadstoffe zusammen mit der allgemeinen Umverteilung ihrer Mengen erheblich zu. Der prozentuale Anteil von Benzol im Kondensat von Autoabgasen war etwa 1- bis 7-mal höher als der in Benzin; Der Toluolgehalt war dreimal höher und der Xylolgehalt 30mal höher. Es ist bekannt, dass in diesem Fall Sauerstoffverbindungen gebildet werden und die Anzahl der Ionen, die für schwerere ungesättigte Verbindungen der Olefin- oder Cycloparaffinreihe und der Acetylen- oder Dienreihe, insbesondere der letzteren, charakteristisch sind, stark zunimmt. Im Allgemeinen ähnelten die Änderungen an der Haagen-Smit-Kammer den Änderungen, die erforderlich waren, um die Zusammensetzung typischer Fahrzeugabgasproben denen der Smogprobe in Los Angeles ähnlich zu machen.

Der Heizwert von Benzin hängt von seiner chemischen Zusammensetzung ab. Daher haben wasserstoffreiche Kohlenwasserstoffe (z. B. paraffine Kohlenwasserstoffe) einen großen Massenheizwert.

Benzinverbrennungsprodukte dehnen sich im Verbrennungsmotor entlang des Polytrops n1 27 von 30 auf 3 at aus. Die Anfangstemperatur der Gase beträgt 2100 ° C; Die Massenzusammensetzung der Verbrennungsprodukte von 1 kg Benzin ist wie folgt: CO23 135 kg, H2 1 305 kg, O20 34 kg, N2 12 61 kg.Bestimmen Sie die Expansionsarbeit dieser Gase, wenn gleichzeitig 2 g Benzin in den Zylinder eingespeist werden.

Wenn Benzin aus einem Wärmekraftwerk verbrannt wird, bilden sich bleioxidhaltige Kohlenstoffablagerungen.

Wenn Benzin in Hubkolben-Verbrennungsmotoren verbrannt wird, werden fast alle gebildeten Produkte mit den Abgasen abtransportiert. Nur ein relativ kleiner Teil der Produkte der unvollständigen Verbrennung von Kraftstoff und Öl, eine kleine Menge anorganischer Verbindungen, die aus Elementen gebildet werden, die mit Kraftstoff, Luft und Öl eingeführt wurden, lagern sich in Form von Kohlenstoffablagerungen ab.

Wenn Benzin mit Tetraethylblei verbrennt, entsteht anscheinend Bleioxid, das nur bei einer Temperatur von 900 ° C schmilzt und bei einer sehr hohen Temperatur verdampfen kann, die die Durchschnittstemperatur im Motorzylinder überschreitet. Um die Ablagerung von Bleioxid im Motor zu verhindern, werden spezielle Substanzen in die Ethylflüssigkeitsfänger eingebracht. Die halogenierten Kohlenwasserstoffe werden als Fänger verwendet. In der Regel handelt es sich dabei um brom- und chlorhaltige Verbindungen, die auch in neuen Bromid- und Chloridverbindungen Blei verbrennen und binden.

Wenn Benzin aus einem Wärmekraftwerk verbrannt wird, bilden sich bleioxidhaltige Kohlenstoffablagerungen.

Während der Verbrennung von Benzin, das reines TPP enthält, wird eine Plakette von Bleiverbindungen im Motor abgelagert. Die Zusammensetzung der Ethylflüssigkeit R-9 (nach Gewicht): Tetraethylblei 54 0%, Bromethan 33 0%, Monochlornaphthalin 6 8 0 5%, Füllstoff - Luftfahrt - Benzin - bis zu 100%; Farbstoff dunkelrot 1 g pro 1 kg der Mischung.

Wenn Benzin, das TPP enthält, verbrannt wird, bildet sich im Motor Fisteloxid mit geringer Flüchtigkeit. Da der Schmelzpunkt von Bleioxid ziemlich hoch ist (888), lagert sich ein Teil davon (etwa 10%, gerechnet mit mit Benzin eingeführtem Blei) als fester Rückstand an den Wänden der Brennkammer, der Kerzen und der Ventile ab, was dazu führt ein schneller Motorschaden.

Wenn Benzin in einem Automotor verbrannt wird, bilden sich auch kleinere Moleküle und die freigesetzte Energie wird in einem größeren Volumen verteilt.

Heiße Gase aus der Verbrennung von Benzin strömen um den Wärmetauscher 8 (innen von der Seite der Brennkammer und weiter durch die Fenster 5 außen durch die Abgaskammer 6) und erwärmen die Luft im Wärmetauscherkanal. Als nächstes werden heiße Abgase durch das Abgasrohr 7 unter dem Sumpf geleitet und erwärmen den Motor von außen, und heiße Luft vom Wärmetauscher wird durch die Entlüftung in das Kurbelgehäuse geleitet und erwärmt den Motor von innen. In 1 5 - 2 Minuten nach dem Start der Heizung wird die Glühkerze ausgeschaltet und die Verbrennung in der Heizung ohne ihre Teilnahme fortgesetzt. Nach 7 - 13 Minuten ab dem Moment des Empfangs des Impulses zum Starten des Motors erwärmt sich das Öl im Kurbelgehäuse auf eine Temperatur von 30 ° C (bei einer Umgebungstemperatur von bis zu - 25 ° C) und die Anlaufimpulse des Geräts sind geliefert, danach wird die Heizung ausgeschaltet.

Verbrennungstemperatur

In der Wärmetechnik werden folgende Verbrennungstemperaturen von Gasen unterschieden: Wärmeabgabe, kalorimetrisch, theoretisch und tatsächlich (berechnet). Die Heizleistung tx ist die maximale Temperatur der Produkte der vollständigen Gasverbrennung unter adiabatischen Bedingungen mit einem Luftüberschusskoeffizienten a = 1,0 und einer Gas- und Lufttemperatur von 0 ° C:

tx = Qh / (IVcv) (8,11)

wobei QH der niedrigste Heizwert von Gas ist, kJ / m3; IVcp - die Summe der Produkte der bei der Verbrennung von 1 m3 Gas (m3 / m3) gebildeten Volumina von Kohlendioxid, Wasserdampf und Stickstoff und ihrer durchschnittlichen volumetrischen Wärmekapazitäten bei konstantem Druck im Temperaturbereich von 0 ° C bis tx (kJ / (m3 * ° С).

Aufgrund der Unbeständigkeit der Wärmekapazität von Gasen wird die Wärmeabgabe durch die Methode der sukzessiven Approximation bestimmt. Als Anfangsparameter wird sein Wert für Erdgas (= 2000 ° C) genommen, mit a = 1,0 werden die Volumina der Bestandteile von Verbrennungsprodukten gemäß Tabelle bestimmt.In 8.3 wird ihre durchschnittliche Wärmekapazität ermittelt und dann gemäß der Formel (8.11) die Wärmekapazität des Gases berechnet. Wenn sich als Ergebnis der Berechnung herausstellt, dass sie niedriger oder höher als die akzeptierte ist, wird eine andere Temperatur eingestellt und die Berechnung wiederholt. Die Wärmeabgabe üblicher einfacher und komplexer Gase beim Verbrennen in trockener Luft ist in der Tabelle angegeben. 8.5. Beim Verbrennen von Gas in atmosphärischer Luft mit etwa 1 Gew .-% % Feuchtigkeit, Wärmeerzeugung nimmt um 25-30 ° decreases ab.

Die kalorimetrische Verbrennungstemperatur tK ist die Temperatur, die ohne Berücksichtigung der Dissoziation von Wasserdampf und Kohlendioxid, jedoch unter Berücksichtigung der tatsächlichen Anfangstemperatur von Gas und Luft bestimmt wird. Sie unterscheidet sich von der Wärmeabgabe tx dadurch, dass die Gas- und Lufttemperaturen sowie der Luftüberschusskoeffizient a von ihren Istwerten abgeleitet werden. Sie können tK durch die Formel bestimmen:

tк = (Qн + qphys) / (ΣVcp) (8.12)

Dabei ist qphys der Wärmeinhalt (physikalische Wärme) von Gas und Luft, gemessen ab 0 ° C, kJ / m3.

Natürliche und verflüssigte Erdölgase werden normalerweise nicht vor der Verbrennung erhitzt, und ihr Volumen ist im Vergleich zum Volumen der Verbrennungsluft gering.

Tabelle 8.3.

Durchschnittliche volumetrische Wärmekapazität von Gasen, kJ / (m3 • ° С)

Daher kann bei der Bestimmung der kalorimetrischen Temperatur der Wärmeinhalt von Gasen ignoriert werden. Bei der Verbrennung von Gasen mit niedrigem Heizwert (Generator, Hochofen usw.) hat deren Wärmegehalt (insbesondere vor der Verbrennung erwärmt) einen sehr erheblichen Einfluss auf die Kalorimetrietemperatur.

Die Abhängigkeit der kalorimetrischen Temperatur von Erdgas mittlerer Zusammensetzung in Luft mit einer Temperatur von 0 ° C und einer Luftfeuchtigkeit von 1% vom Luftüberschusskoeffizienten a ist in der Tabelle angegeben. 8.5, für LPG, wenn es in trockener Luft verbrannt wird - in Tabelle. 8.7. Tabellendaten. 8.5-8.7 Es ist möglich, bei der Festlegung der kalorimetrischen Verbrennungstemperatur anderer Erdgase, deren Zusammensetzung relativ ähnlich ist, und Kohlenwasserstoffgase nahezu beliebiger Zusammensetzung mit ausreichender Genauigkeit geführt zu werden. Wenn es notwendig ist, beim Verbrennen von Gasen mit niedrigen Luftüberschusskoeffizienten eine hohe Temperatur zu erreichen und den Wirkungsgrad von Öfen zu erhöhen, wird in der Praxis die Luft erwärmt, was zu einer Erhöhung der kalorimetrischen Temperatur führt (siehe Tabelle 8.6). .

Tabelle 8.4.

Heizleistung von Gasen in trockener Luft

Tabelle 8.5.

Kalorimetrische und theoretische Temperaturen der Erdgasverbrennung in Luft mit t = 0 ° С und Luftfeuchtigkeit 1% * in Abhängigkeit vom Luftüberschusskoeffizienten a

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Die theoretische Verbrennungstemperatur tT ist die maximale Temperatur, die ähnlich wie die kalorimetrische Temperatur tK bestimmt wird, jedoch mit einer Korrektur für endotherme (wärmebedürftige) Reaktionen der Dissoziation von Kohlendioxid und Wasserdampf, die mit einer Volumenzunahme fortschreiten:

СО2 ‹–› СО + 0,5О2 - 283 mJ / mol (8,13)

Н2О ‹–› Н2 + 0,5О2 - 242 mJ / mol (8,14)

Bei hohen Temperaturen kann die Dissoziation zur Bildung von atomaren Wasserstoff-, Sauerstoff- und OH-Hydroxylgruppen führen. Außerdem erzeugt die Verbrennung von Gas immer eine gewisse Menge Stickoxid. Alle diese Reaktionen sind endotherm und führen zu einer Abnahme der Verbrennungstemperatur.

Tabelle 8.6.

Kalorimetrische Temperatur der Erdgasverbrennung tу, ° С, abhängig vom Verhältnis von überschüssiger trockener Luft und ihrer Temperatur (gerundete Werte)

Tabelle 8.7.

Kalorimetrische Verbrennungstemperatur tK von handelsüblichem Propan in trockener Luft mit t = 0 ° С in Abhängigkeit vom Luftüberschusskoeffizienten a

Die theoretische Verbrennungstemperatur kann nach folgender Formel bestimmt werden:

tT = (Qн + qphys - qdis) / (ΣVcp) (8,15)

wobei qduc der Gesamtwärmeverbrauch für die Dissoziation von СО2 und Н2О in Verbrennungsprodukten ist, kJ / m3; IVcp - die Summe aus dem Produkt des Volumens und der durchschnittlichen Wärmekapazität von Verbrennungsprodukten unter Berücksichtigung der Dissoziation pro 1 m3 Gas.

Wie Sie aus der Tabelle sehen können. 8.8 Bei Temperaturen bis zu 1600 ° C kann der Dissoziationsgrad außer Acht gelassen werden, und die theoretische Verbrennungstemperatur kann gleich der kalorimetrischen Temperatur genommen werden. Bei höheren Temperaturen kann der Dissoziationsgrad die Temperatur im Arbeitsbereich erheblich senken. In der Praxis besteht hierfür kein besonderer Bedarf, die theoretische Verbrennungstemperatur muss nur für Hochtemperaturöfen bestimmt werden, die mit vorgewärmter Luft betrieben werden (z. B. Öfen mit offenem Herd). Für Kesselanlagen ist dies nicht erforderlich.

Die tatsächliche (berechnete) Temperatur der Verbrennungsprodukte td ist die Temperatur, die unter realen Bedingungen am heißesten Punkt der Flamme erreicht wird. Sie ist niedriger als die theoretische und hängt vom Wärmeverlust an die Umgebung, dem Grad der Wärmeübertragung aus der Verbrennungszone durch Strahlung, der zeitlichen Dauer des Verbrennungsprozesses usw. von der Temperatur in den Öfen mit der Einführung von ab experimentell ermittelte Korrekturfaktoren in sie:

td = t (8,16)

wo n - t. n. pyrometrischer Koeffizient innerhalb von:

• für hochwertige Wärme- und Heizöfen mit Wärmedämmung - 0,75-0,85;
• für versiegelte Öfen ohne Wärmedämmung - 0,70-0,75;
• für abgeschirmte Kesselöfen - 0,60-0,75.

In der Praxis ist es notwendig, nicht nur die oben angegebenen adiabatischen Verbrennungstemperaturen zu kennen, sondern auch die in der Flamme auftretenden Maximaltemperaturen. Ihre Näherungswerte werden üblicherweise experimentell mit spektrographischen Methoden ermittelt. Die maximalen Temperaturen, die in einer freien Flamme in einem Abstand von 5 bis 10 mm von der Oberseite der konischen Verbrennungsfront auftreten, sind in der Tabelle angegeben. 8.9. Eine Analyse der vorgelegten Daten zeigt, dass die Maximaltemperaturen in der Flamme geringer sind als die Wärmeabgabe (aufgrund des Wärmeverbrauchs für die Dissoziation von H2O und CO2 und der Wärmeabfuhr aus der Flammenzone).

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Verbrennung - Ölprodukt

Die Verbrennung von Ölprodukten im Damm des Tanklagers wird durch die sofortige Zufuhr von Schaum vermieden.

Die Verbrennung von Ölprodukten im Damm des Tanklagers wird durch sofortige Schaumzufuhr verhindert.

Während der Verbrennung von Erdölprodukten steigt ihr Siedepunkt (siehe Tabelle 69) aufgrund der laufenden fraktionierten Destillation allmählich an, in deren Zusammenhang auch die Temperatur der oberen Schicht ansteigt.

Beim Verbrennen von Öl im Tank ist der obere Teil des oberen Riemens des Tanks der Flamme ausgesetzt. Wenn Sie Öl auf einem niedrigeren Niveau verbrennen, kann die Höhe der freien Seite des Tanks, die mit der Flamme in Kontakt steht, erheblich sein. Bei dieser Verbrennungsart kann das Reservoir zusammenbrechen. Wasser aus Feuerdüsen oder stationären Bewässerungsringen, das auf den äußeren Teil der oberen Wände des Tanks fällt, kühlt sie ab (Abb.15.1), wodurch ein Unfall und die Ausbreitung von Öl in der Böschung verhindert werden und günstigere Bedingungen für die Verwendung von luftmechanischem Schaum geschaffen werden.

Die Ergebnisse der Untersuchung der Verbrennung von Erdölprodukten und ihrer Gemische sind interessant.

Seine Temperatur während der Verbrennung von Erdölprodukten beträgt: Benzin 1200 ° C, Traktor-Kerosin 1100 ° C, Dieselkraftstoff 1100 ° C, Rohöl 1100 ° C, Heizöl 1000 ° C. Beim Verbrennen von Holz in Stapeln erreicht die Temperatur der turbulenten Flamme 1200 - 1300 C.

In den letzten 15 Jahren wurden am Zentralforschungsinstitut für Brandschutz (TsNIIPO), am Energieinstitut der Akademie der Wissenschaften der UdSSR (ENIN) und auf dem Gebiet der Physik der Verbrennung von Erdölprodukten und ihrer Löschung besonders umfangreiche Studien durchgeführt eine Reihe anderer Forschungs- und Bildungseinrichtungen.

Ein Beispiel für eine negative Katalyse ist die Unterdrückung der Verbrennung von Erdölprodukten unter Zusatz von halogenierten Kohlenwasserstoffen.

Wasser fördert das Schäumen und die Bildung von Emulsionen während der Verbrennung von Erdölprodukten mit einem Flammpunkt von 120 ° C und höher. Die Emulsion, die die Oberfläche der Flüssigkeit bedeckt, isoliert sie vom Luftsauerstoff und verhindert auch das Entweichen von Dämpfen.

Die Verbrennung von verflüssigten Kohlenwasserstoffgasen in isothermen Tanks unterscheidet sich nicht von der Verbrennung von Erdölprodukten. Die Verbrennungsrate kann in diesem Fall nach Formel (13) berechnet oder experimentell bestimmt werden. Die Besonderheit der Verbrennung von Flüssiggasen unter isothermen Bedingungen besteht darin, dass die Temperatur der gesamten Flüssigkeitsmasse im Tank gleich dem Siedepunkt bei atmosphärischem Druck ist. Für Wasserstoff, Methan, Ethan, Propan und Butan betragen diese Temperaturen jeweils - 252, - 161, - 88, - 42 und 0 5 ° C.

Untersuchungen und Praktiken zum Löschen von Bränden haben gezeigt, dass der Schaum seine gesamte Oberfläche vollständig mit einer Schicht einer bestimmten Dicke bedecken muss, um die Verbrennung eines Ölprodukts zu stoppen. Alle Schäume mit einer geringen Expansionsrate sind beim Löschen von Bränden von Ölprodukten in Tanks mit geringerem Hochwasser unwirksam. Schaum, der aus großer Höhe (6 - 8 m) auf die Oberfläche des Kraftstoffs fällt, wird in einen Kraftstofffilm getaucht und eingehüllt, brennt aus oder kollabiert schnell. Nur Schaum mit einer Vielzahl von 70 - 150 kann mit Klappdüsen in einen brennenden Tank geworfen werden.