ठोस ईंधन दहन की विशेषताएं। तेल और गैस का बड़ा विश्वकोश

सदियों से मानवता ने सिद्ध डिजाइन किए हैं हीटिंग भट्टियां, जिसमें मूल रूप से सार्वभौमिक रूप से उपलब्ध ठोस ईंधन को जलाने का इरादा था। इस संबंध में, थोड़ा बदल गया है, और आज, 21 वीं सदी में, गैस और तरल ईंधन की उपस्थिति में, हम अक्सर पारंपरिक हीटिंग प्रौद्योगिकियों की ओर रुख करते हैं। यह किसी भी तरह दिल पर आसान हो जाता है, अगर एक आधुनिक घर में, इसके अलावा केंद्रीय हीटिंगरिजर्व में एक अच्छा स्टोव भी है। खैर, पारंपरिक स्नान लकड़ी से जलने वाले चूल्हे की गर्मी के बिना नहीं चल सकते।

कुशल और सुरक्षित प्रबंधन के लिए लकड़ी का चूल्हास्टोकर को ठोस ईंधन दहन की पेचीदगियों के बारे में जानने की जरूरत है। आज बहुत से लोग याद नहीं रखते हैं कि स्टोव को ठीक से कैसे गर्म किया जाए, हालांकि, इस मामले में प्रयोग बेहद अवांछनीय हैं। इस लेख में, हम यथासंभव ठोस ईंधन दहन के विषय पर प्रकाश डालने का प्रयास करेंगे।

ठोस ईंधन का अर्थ है जलाऊ लकड़ी, कोयला, एन्थ्रेसाइट, कोक, पीट आदि। पारंपरिक ओवन में, यह सब ग्रेट्स पर या उनके बिना एक परत विधि में जला दिया जाता है। ईंधन को समय-समय पर भट्ठी में लोड किया जाता है, और परिणामस्वरूप स्लैग को हटा दिया जाता है। परत दहन चक्रीय है। बंद लूप में कई चरण होते हैं:

इनमें से प्रत्येक चरण का अपना थर्मल शासन होता है, जबकि ईंधन के दहन के दौरान संकेतक लगातार बदल रहे हैं। भट्ठी के इष्टतम थर्मल शासन को सुनिश्चित करने के लिए, समय-समय पर ईंधन (परत) का एक नया हिस्सा जोड़ना आवश्यक है। एक नई परत को लोड करने का क्षण व्यक्तिगत आधार पर निर्धारित किया जाता है और कई कारकों पर निर्भर करता है। आइए हम ठोस ईंधन के परत-दर-परत दहन के चरणों पर अधिक विस्तार से विचार करें।

गर्म करना और सुखानापरत गर्मी अवशोषण के साथ होती है, अर्थात। एंडोथर्मिक है। गर्मी आपूर्तिकर्ता पतली सूखी लकड़ी या पहले से प्रज्वलित ईंधन के साथ-साथ फायरबॉक्स की गर्म दीवारों से बने शुरुआती बुकमार्क की लौ है।

प्रज्वलन और सुलगने का चरणबढ़ती गर्मी रिलीज के साथ होता है। इस अवधि के दौरान भट्ठी में हवा का अत्यधिक सेवन अवांछनीय है, क्योंकि यह ग्रिप गैसों को ठंडा कर देगा, और इसलिए, चिमनी अधिक समय तक गर्म रहेगी। प्रज्वलन और सुलगने के चरण में एयर डैम्पर्स केवल थोड़ा खुला होना चाहिए, जबकि यह वांछनीय है कि ठंडी हवा केवल इग्निशन ज़ोन में आपूर्ति की जाती है।

दहन चरणहवा में बड़ी मात्रा में ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, क्योंकि यह प्रक्रिया हाइड्रोकार्बन के ऑक्सीकरण से ज्यादा कुछ नहीं है। लौ का ताप बढ़ रहा है, और वास्तव में, केवल ऑक्सीजन की आपूर्ति की मात्रा से ही सीमित है। यदि चिमनी का क्रॉस-सेक्शन अपर्याप्त है, तो लौ को वायु आपूर्ति छेद से बाहर खटखटाया जा सकता है। ऐसी स्थिति में, केवल एक ही रास्ता है - तुरंत चिमनी डैम्पर को पूरी तरह से खोलें और हवा की आपूर्ति बंद कर दें। जब हवा की आपूर्ति कम हो जाती है, तो लपटें लंबी हो जाती हैं और चिमनी में भी घुस सकती हैं, जो कि अंडरबर्निंग का संकेत है। जाहिर है, लौ दहन मोड में आपूर्ति की जाने वाली हवा को दो नियंत्रित धाराओं में विभाजित किया जाना चाहिए। प्राथमिक धारा को सीधे लकड़ी में डाला जाएगा, जो कि मात्रा के आधार पर, वाष्पशील की रिहाई की दर को बढ़ाने या घटाने पर निर्भर करता है; और द्वितीयक - ज्वाला के लिए, वाष्पशील पदार्थों के दहन की पूर्णता को समायोजित करने के लिए, अर्थात। आग की लपटों की लंबाई। माध्यमिक प्रवाह की तीव्रता में वृद्धि से बाद की लंबाई में कमी आती है जब तक कि यह गायब न हो जाए, लेकिन साथ ही जलाऊ लकड़ी के जलने की गति धीमी नहीं होती है। हालाँकि, लकड़ी की आग की मारक क्षमता वास्तव में उतनी महान नहीं है जितनी लगती है। यह धातु के स्टोव के फायरबॉक्स की दीवारों को 300-400 ° से अधिक नहीं गर्म करने में सक्षम है।

जलते हुए कोयलेधातु के फायरबॉक्स को लाल-गर्म हीटिंग प्रदान करता है - यह सबसे एक्ज़ोथिर्मिक चरण है। प्राथमिक वायु आपूर्ति (बिस्तर से गुजरने) में वृद्धि के साथ गर्मी रिलीज का प्रभाव बढ़ता है। इस स्तर पर द्वितीयक वायु की आवश्यकता नहीं होती है। यदि कच्चे चॉक को भट्टी में डाला जाता है तो कोयले तेजी से जलेंगे: जल वाष्प के साथ कोयले के गैसीकरण की प्रतिक्रिया होगी। यदि लकड़ी नम है, तो जलने और सुलगने की अवस्था लगभग एक साथ होती है।

ईंधन कक्षों के प्रकार और लकड़ी जलाने की प्रक्रिया

एक बहरे चूल्हे के साथ सबसे सरल फायरप्लेस डालने में, अतिरिक्त हवा के साथ दहन प्रक्रिया होती है, क्योंकि खुले पोर्टल का क्षेत्र आमतौर पर चिमनी के पार-अनुभागीय क्षेत्र से 8-15 गुना बड़ा होता है। इस तथ्य के कारण कि बड़ी मात्रा में चूसा हुआ हवा चिमनी को 60-80 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म करने की अनुमति नहीं देता है, उनमें मसौदा एक दरवाजे (250-400 डिग्री सेल्सियस) के साथ ओवन की तुलना में बहुत कम है।

यदि फायरप्लेस इंसर्ट एक दरवाजे और एक स्पंज के साथ एक धौंकनी से सुसज्जित है, तो इसकी दक्षता काफी ऊपर की ओर बदल जाएगी। हालांकि, इस डिजाइन में एक गंभीर खामी है - कक्ष से अत्यधिक धुआं, जब खोला जाता है, तो धुआं फट जाता है। जहां तक ​​संभव हो पाइप को आगे बढ़ाकर धुएं को कम किया जा सकता है, लेकिन फिर यह पानी या पत्थरों को गर्म करने के लिए उपयोग किए जाने वाले स्टोव के शीर्ष को अवरुद्ध कर देगा। इस मामले में एक समझौता समाधान एक झुका हुआ शेल्फ हो सकता है जब पाइप पीछे की तरफ स्थित हो। शेल्फ दरवाजे पर ही अधिकतम जोर पैदा करेगा, खोले जाने पर, ऊपर की ओर प्रवाह धुएं को सोख लेगा, जिससे वह बच नहीं पाएगा। यह डिज़ाइन के लिए अच्छा है लंबे समय तक जलनाजबसे हवा चूल्हा के साथ जाती है, जलाऊ लकड़ी के नीचे हो रही है, और धुएं के संचलन के क्षेत्र में यह वाष्पशील पदार्थों के साथ अच्छी तरह से मिश्रित होती है, जिससे उनके दहन की पूर्णता सुनिश्चित होती है।

ज्वाला दहन पर जोर देने के लिए, वाष्पशील के प्रवाह में द्वितीयक वायु प्रवेश का उपयोग किया जाता है। जलाऊ लकड़ी जलाने की इस विधा के कार्यान्वयन में भी एक जाली के साथ डिजाइन द्वारा मदद की जाती है। वे अच्छे हैं, सबसे पहले, इसमें वे परत के किसी भी क्षेत्र में ऑक्सीजन की आपूर्ति करते हैं। हालांकि, आने वाली हवा की एक बड़ी मात्रा में ग्रिप डक्ट की दीवारों का तापमान कम हो जाता है, और, परिणामस्वरूप, ड्राफ्ट और संवहनी गर्मी हस्तांतरण। इस घटना को भट्ठी की परिधि को चूल्हा से ढककर, शुद्ध क्षेत्र को केवल केंद्र में छोड़कर कम किया जा सकता है।

जलाऊ लकड़ी जलाने के लिए कोई भी जाली उपयुक्त है। यदि आवश्यक हो, तो आप उन्हें फिटिंग या रॉड से स्वयं बना सकते हैं। लेकिन कोयले को जलाने के लिए आपको कच्चा लोहा ग्रेट्स की आवश्यकता होगी, जिसका अनुभागीय आकार त्रिकोणीय के करीब है। यह आकार स्लैग को ग्रेट्स के बीच अंतराल को बंद करने की अनुमति नहीं देता है। ग्रेट्स को फायरबॉक्स के साथ रखा जाना चाहिए ताकि आप पोकर के साथ कोयले को हटा सकें। कोयले और जलाऊ लकड़ी दोनों के लिए कास्ट आयरन ग्रेट्स उपलब्ध हैं। उत्तरार्द्ध में, ग्रेट्स पतले होते हैं, और उनके बीच की खाई संकरी होती है।

ग्रिजली भट्टियां उच्च शक्ति विकसित करने में सक्षम हैं, हालांकि, उन्हें इससे बचाती हैं overclockingआसान नहीं है। जब वायु आपूर्ति अनुपात एकता के बराबर होता है, तो भट्टी की दीवारों को लाल रंग में गर्म किया जाता है, और जलाऊ लकड़ी बढ़ती हुई गैसीकरण करने लगती है। लौ इतनी अधिक हो जाती है कि वह पाइप में प्रवेश कर जाती है और इस मामले में हवा की आपूर्ति को बढ़ाने की आवश्यकता होती है, जो बदले में और भी अधिक गैसीकरण और हीटिंग का कारण बनती है। लकड़ी के काम से वाष्पशील होने के बाद ही चूल्हा अपने आप शांत हो जाएगा। उसके बाद कोयले का दहन पहले से ही विनियमन के लिए अच्छी तरह से उधार देता है।

यह समझना जरूरी है कि मुख्य कारण ओवन त्वरणओवरक्लॉकिंग धातु की दीवारें हैं जिन्हें उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है, जो अब जलाऊ लकड़ी की गर्मी को दूर नहीं करती हैं, जबकि बाद वाली खुद को गर्म करना शुरू कर देती हैं। स्टोव को तेज करने से रोकना संभव है, अगर फायरिंग करते समय, चिमनी डैपर को केवल आधा ही खुला रखें, और जब फायरबॉक्स से विशिष्ट गैस पॉप सुनाई देने लगे, तो फायरबॉक्स का दरवाजा थोड़ा खोलें और साथ ही चिमनी को पूरी तरह से खोलें। अतिरिक्त हवा के अचानक प्रकट होने से, चूल्हे की दीवारें ठंडी होने लगेंगी, और जब वे चमकना बंद कर देंगी, तो फायरबॉक्स का दरवाजा और हवा का सेवन बंद करना संभव होगा। चिमनी फिर से आधी ढकी हुई है। इससे भट्टी आसानी से सुलगने की अवस्था में चली जाएगी।

स्टोव के त्वरण को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण बिंदु जलाऊ लकड़ी का एक हिस्सा है। ओवरक्लॉकिंग की स्थिति की संभावना को कम करने के लिए, जलाऊ लकड़ी को एक बार में 1 से 3 किलो के छोटे हिस्से में लोड किया जाना चाहिए। इसके अलावा, लॉग का व्यास जितना बड़ा होगा, बुकमार्क का वजन उतना ही अधिक हो सकता है। हवा की आपूर्ति को समायोजित करके, आपको दीवारों की अधिकता को रोकने की कोशिश करनी चाहिए। भट्ठी का त्वरण खतरनाक है, सबसे पहले, क्योंकि इससे भट्ठी के धातु के हिस्सों में जंग या जलन हो सकती है।

सबसे पहले, फायरबॉक्स की दीवारों का निचला हिस्सा त्वरण से ग्रस्त है। यदि धातु की भट्टी समय-समय पर तेज हो जाती है, तो दीवारों को अंदर से आग रोक ईंटों से 20-30 सेमी की ऊंचाई तक संरक्षित किया जा सकता है। इससे धातु का और भी मजबूत तापन होगा। वॉटर जैकेट - बॉयलर द्वारा ओवरक्लॉकिंग की समस्या पूरी तरह से समाप्त हो जाती है। हालांकि, अगर हम बात करें सौना स्टोव, तो यह समाधान सौना के लिए उपयुक्त नहीं है, बल्कि हम्माम के लिए उपयुक्त है।

धातु के चूल्हे के स्वतःस्फूर्त त्वरण के दौरान फायरबॉक्स बर्नआउट या छिपी हुई दरारें वास्तव में खतरनाक होती हैं। यदि सामान्य दहन के दौरान वे हवा के सेवन छेद के रूप में काम करते हैं, तो त्वरण मोड में वे "नोजल" ​​बन जाएंगे, जिसके माध्यम से जलते हुए वाष्पशील बाहर निकलना शुरू हो जाएंगे।

ठोस ईंधन का दहन दो चरणों में होता है: थर्मल तैयारी; स्वयं दहन।

पहले चरण में, ईंधन को गर्म और सुखाया जाता है। 100 डिग्री सेल्सियस पर, गैसीय वाष्पशील की रिहाई के साथ ईंधन घटकों का पाइरोजेनेटिक अपघटन शुरू होता है। (जोन I)। इस प्रक्रिया की अवधि ईंधन की नमी सामग्री, कणों के आकार और ईंधन कणों और दहन माध्यम के बीच गर्मी विनिमय की स्थितियों पर निर्भर करती है।

ईंधन का दहन वाष्पशील (ज़ोन II) के प्रज्वलन से शुरू होता है। इस क्षेत्र में टी 400-600 सी है। दहन के दौरान, गर्मी उत्पन्न होती है, जो कोक अवशेषों के त्वरित ताप और प्रज्वलन प्रदान करती है। (ईंधन के जलने के लिए दो आवश्यक शर्तें हैं: तापमान और पर्याप्त मात्रा में ऑक्सीडाइज़र। किसी भी भट्टी में 2 इनपुट होते हैं: एक ईंधन के लिए, और दूसरा ऑक्सीडाइज़र के लिए)

यह प्रक्रिया एक सेकंड के दसवें हिस्से में होती है। वाष्पशील 0.2 से 0.5 सेकंड तक जलते हैं। जब t 800-1000 - ज़ोन III शुरू होता है तो Q को हाइलाइट किया जाता है। कोक का दहन 1000 C के तापमान पर शुरू होता है और III क्षेत्र में होता है। यह प्रक्रिया लंबी है। 1 – टीकण के चारों ओर गैस का वातावरण। 2 -टीकण ही . मैं- थर्मल तैयारी क्षेत्र,द्वितीय- वाष्पशील पदार्थों के दहन का क्षेत्र,तृतीय- कोक कणों का दहन।

III - एक विषम प्रक्रिया। गति ऑक्सीजन आपूर्ति की गति पर निर्भर करती है। एक कोक के कण का जलने का समय कुल जलने के समय के 1/2 से 2/3 (1 से 2.5 सेकंड तक) होता है - यह ईंधन के प्रकार और आकार पर निर्भर करता है। युवा ईंधन में, वाष्पशील की एक बड़ी रिहाई के साथ कोयलाकरण प्रक्रिया पूरी नहीं होती है। कोक अवशेष< ½ начальной массы частицы. Горение идет быстро, возможность недожога низкая. У стар. топ. большой коксовый остаток, ближе к начальн размерам частиц. Время горения 1 мм ~ 1-2,5 с. Кокс остаток С = 60-97% массы топлива органического. 1 - बहुत सारे कोक कण, 2 - की मोटाई के साथ एक संकीर्ण लामिना परत, 3 - अशांत प्रवाह का एक क्षेत्र.

उच्च-तीव्रता वाले अशांत प्रसार के कारण पर्यावरण से कार्बन कण को ​​ऑक्सीजन की आपूर्ति की जाती है, लेकिन कण सतह (2) के पास एक पतली गैस परत होती है, जहां ऑक्सीडेंट की आपूर्ति आणविक प्रसार (लैम एसएल) के अधीन होती है - यह रोकता है कण सतह पर ऑक्सीजन की आपूर्ति। इस परत में रासायनिक अभिक्रियाओं के दौरान कार्बन की सतह से निकलने वाले ज्वलनशील गैसीय घटकों का पश्च दहन होता है।

अशांत प्रसार के माध्यम से एक कण की एक इकाई सतह पर प्रति इकाई समय में आपूर्ति की जाने वाली ऑक्सीजन की मात्रा निर्धारित की जाती है:

जीОК = (स्पॉट - सीसीएल) (1) , ए - अशांत जन स्थानांतरण का सेट। ऑक्सीजन की समान मात्रा आणविक प्रसार के कारण दफन परत के माध्यम से फैलती है:

जीОК = डीδ (सीसीएल - एसपीओवी) (2) डी - टू-टी मोल डिफ-एंड सी / जेड दफन परत । सीसीएल = जीठीक है* δ डी+ स्पॉट, जीОК = А (स्पॉट - जीठीक है* δ डी- एसपीओवी), जीОК = ए*(पॉट के साथ - SPOV ) 1+ अज़ीडी = (पॉट के साथ - SPOV ) 1 ए + δ डी = αД * (स्पॉट - स्पॉट), 1 ए + δ डी= αД - सामान्यीकृत प्रसार दर स्थिर।

आपूर्ति किए गए ओके-ला की संख्या αD और प्रवाह और सतह की एकाग्रता में अंतर पर निर्भर करती है। प्रतिक्रियाशील ईंधन सतह पर ऑक्सीजन की आपूर्ति प्रवाह में और प्रतिक्रियाशील सतह पर प्रसार दर और ऑक्सीजन एकाग्रता से निर्धारित होती है।

एक स्थिर दहन मोड में, प्रसार द्वारा प्रतिक्रिया सतह को आपूर्ति की गई ऑक्सीजन की मात्रा इस सतह के साथ प्रतिक्रिया करने वाली ऑक्सीजन की मात्रा के बराबर होती है।

= αД (स्पॉट - एसपीओवी)। उसी समय, जलने की दर: = k * SPOT, यदि वे समान हैं, तो यह निर्धारित कर सकता है: = 1 1 क + 1 α डी* साथपसीना= केГ * स्पॉट। कजी = 1 1 क + 1 α डी = क * α डी α डी + क (*) कम दहन स्थिरांक है। 1 किलोग्राम = 1 क + 1 α डी- दहन प्रक्रिया के लिए सामान्यीकृत प्रतिरोध। 1 / के - गतिज प्रतिरोध, प्रवाह की दर से निर्धारित रसायन पी-आईजलता हुआ; 1 / αД - भौतिक (प्रसार) प्रतिरोध - ऑक्सीडेंट आपूर्ति की तीव्रता पर निर्भर करता है।

प्रतिरोध के आधार पर, विषम दहन के गतिज और प्रसार क्षेत्रों को प्रतिष्ठित किया जाता है।

I - गतिज क्षेत्र (ωГ = k * SPOT), II - मध्यवर्ती क्षेत्र, III - प्रसार क्षेत्र (ωГ = αD * SPOT)

अरहेनियस के नियम के अनुसार, रासायनिक प्रतिक्रिया की दर तापमान पर निर्भर करती है। αD (const sk-ty diff-i) तापमान पर कमजोर प्रतिक्रिया करता है। 800-1000 C से कम तापमान पर, O2 की अधिकता के बावजूद, रासायनिक प्रतिक्रिया धीरे-धीरे आगे बढ़ती है कठोर सतह... इस मामले में, 1 / k बड़ा है - p-u (t छोटा है) के कैनेटीक्स द्वारा दहन बाधित होता है और इस क्षेत्र को कहा जाता है दहन का गतिज क्षेत्र... (1 / के >> 1 / αD)। क<<αД, kГ ~k (*) - चूंकि p-I सुस्त है, विसरण द्वारा आपूर्ति की गई ऑक्सीजन की खपत नहीं होती है और प्रतिक्रिया सतह पर इसकी सांद्रता प्रवाह में सांद्रता के लगभग बराबर होती है = k * SPOT गतिज क्षेत्र में दहन की दर है।

वायुगतिकीय प्रक्रियाओं (क्षेत्र .) में सुधार करके, गतिज क्षेत्र में दहन दर बढ़ी हुई ऑक्सीजन आपूर्ति के साथ नहीं बदलेगीमैं), लेकिन गतिज कारक पर निर्भर करता है, अर्थात् तापमान... ओके-ला >> खपत की आपूर्ति - सतह पर एकाग्रता लगभग अपरिवर्तित रहती है। जैसे-जैसे t बढ़ता है, प्रतिक्रिया दर बढ़ती है, और O2 और C की सांद्रता घटती जाती है। इसके अलावा टी दहन दर में वृद्धि की ओर जाता है और इसका मूल्य सतह पर ओ 2 की आपूर्ति की कमी, अपर्याप्त प्रसार द्वारा सीमित है। सतह पर ऑक्सीजन सांद्रता → 0।

दहन क्षेत्र, जिसमें प्रक्रिया की दर प्रसार कारकों पर निर्भर करती है, कहलाती है प्रसार क्षेत्रतृतीय... यहाँ k >> αД ( से * ): केГ ~ αД। दहन के प्रसार की दर सतह पर O2 के वितरण और प्रवाह में इसकी एकाग्रता द्वारा सीमित है।

प्रसार और गतिज क्षेत्रों को एक मध्यवर्ती क्षेत्र II द्वारा अलग किया जाता है, जहां ऑक्सीजन की आपूर्ति की दर और रासायनिक प्रतिक्रिया की दर लगभग एक दूसरे के बराबर होती है। ठोस ईंधन का आकार जितना छोटा होगा, ऊष्मा और द्रव्यमान स्थानांतरण का क्षेत्र उतना ही बड़ा होगा।

क्षेत्रों II और III में, ओके-ला की आपूर्ति करके दहन को बढ़ाया जा सकता है। ओके-ला की उच्च गति पर, लामिना परत उम-ज़िया का प्रतिरोध और मोटाई और ओके-ला की आपूर्ति बढ़ जाती है। गति जितनी अधिक होती है, ईंधन उतनी ही तीव्रता से O2 के साथ मिश्रित होता है, और जितना अधिक t गतिज से औद्योगिक, फिर भिन्न-वें क्षेत्र में संक्रमण होता है। कण आकार में कमी के साथ, गतिज दहन क्षेत्र बढ़ता है, क्योंकि छोटे कणों में पर्यावरण के साथ अधिक विकसित गर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण होता है।

D1> d2> d3, v1> v2> v3

डी - चूर्णित ईंधन का कण आकार, वी - हवा के साथ ईंधन के मिश्रण की गति - खिलाने की गति ओके-ला

किसी भी ईंधन का प्रज्वलन ओके-ला (आई) की मात्रा के साथ अपेक्षाकृत कम टी पर शुरू होता है। विशुद्ध रूप से भिन्न दहन III मशाल कोर द्वारा सीमित है। तापमान में वृद्धि विसरण दहन के क्षेत्र की ओर एक बदलाव की ओर ले जाती है। विसरण दहन क्षेत्र टार्च कोर से आफ्टरबर्निंग ज़ोन तक स्थित होता है, जहाँ अभिकारकों की सांद्रता कम होती है और उनकी परस्पर क्रिया विसरण के नियमों द्वारा निर्धारित होती है।

इस प्रकार, यदि दहन प्रसार या मध्यवर्ती क्षेत्र में होता है, तो चूर्णित ईंधन के कण आकार में कमी के साथ, प्रक्रिया गतिज दहन की ओर बढ़ जाती है। विशुद्ध रूप से विसरित दहन का क्षेत्र सीमित है। यह मशाल कोर में अधिकतम दहन तापमान के साथ मनाया जाता है। कोर के बाहर, दहन गतिज या मध्यवर्ती क्षेत्र में होता है, जो तापमान पर दहन दर की एक मजबूत निर्भरता की विशेषता है।

गतिज और मध्यवर्ती दहन क्षेत्र भी धूल-वायु प्रवाह के प्रज्वलन क्षेत्र में होते हैं, और प्रारंभिक मिश्रण के गठन के साथ सभी प्रकार के ईंधन का दहन प्रसार या मध्यवर्ती क्षेत्र में होता है।

विषय 15. ठोस और तरल ईंधन और उनका दहन

15.1 ठोस और तरल ईंधन के दहन की गणना

ठोस और तरल ईंधन की दहन प्रक्रियाओं की गणना करने के लिए, दहन प्रक्रिया का भौतिक संतुलन संकलित किया जाता है।

दहन प्रक्रिया का भौतिक संतुलन प्रारंभिक पदार्थों (ईंधन, वायु) और अंतिम उत्पादों (फ्लू गैसों, राख, लावा) के बीच मात्रात्मक अनुपात को व्यक्त करता है, और गर्मी संतुलन गर्मी के आगमन और खपत के बीच समानता है। ठोस और तरल ईंधन के लिए, सामग्री और गर्मी संतुलन प्रति 1 किलो ईंधन है, गैसीय चरण के लिए - सामान्य परिस्थितियों में शुष्क गैस के प्रति 1 मीटर 3 (0.1013 एमपीए, ओ डिग्री सेल्सियस)। हवा और गैसीय उत्पादों के आयतन भी सामान्यीकृत घन मीटर में व्यक्त किए जाते हैं।

ठोस और तरल ईंधन को जलाने पर, दहनशील पदार्थों को ऑक्साइड बनाने के लिए ऑक्सीकृत किया जा सकता है बदलती डिग्रीऑक्सीकरण। कार्बन, हाइड्रोजन और सल्फर की दहन प्रतिक्रियाओं के स्टोइकोमेट्रिक समीकरण निम्नानुसार लिखे जा सकते हैं:

हवा और दहन उत्पादों की मात्रा की गणना करते समय, यह पारंपरिक रूप से माना जाता है कि सभी दहनशील पदार्थ पूरी तरह से ऑक्सीकरण होते हैं, केवल उच्चतम ऑक्सीकरण राज्य (प्रतिक्रियाएं ए, सी, डी) के साथ ऑक्साइड के गठन के साथ।

समीकरण (ए) से यह निम्नानुसार है कि 1 किमी कार्बन (12 किग्रा) के पूर्ण ऑक्सीकरण के लिए, 1 किमीोल, यानी 22.4 मीटर 3, ऑक्सीजन की खपत होती है और कार्बन मोनोऑक्साइड का 1 किमी (22.4 मीटर 3) बनता है। तदनुसार, 1 किलो कार्बन के लिए 22.4 / 12 = 1.866 m 3 ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है और CO 2 का 1.866 m 3 बनता है। 1 किलो ईंधन में पी / 100 किलो कार्बन होता है। इसके दहन के लिए 1.866 · p / 100 m 3 ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, और दहन के दौरान 1.866 p / 100 m 3 CO 2 बनता है।

इसी प्रकार, समीकरणों (सी) और (डी) से 1 किलो ईंधन में निहित दहनशील सल्फर (μ एस = 32) के ऑक्सीकरण के लिए, (22.4 / 32) एस पीएल / 100 एम 3 ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है और एसओ की समान मात्रा 2 बनता है... और 1 किलो ईंधन में निहित हाइड्रोजन () के ऑक्सीकरण के लिए 0.5 (22.4 / 2.02) N p / 100 m 3 ऑक्सीजन और (22.4 / 2.02) 3 भाप की आवश्यकता होगी।

प्राप्त अभिव्यक्तियों को सारांशित करना और ईंधन में ऑक्सीजन को ध्यान में रखते हुए (
), सरल परिवर्तनों के बाद, हम 1 किलो ठोस या तरल ईंधन, एम 3 / किग्रा के पूर्ण दहन के लिए सैद्धांतिक रूप से आवश्यक ऑक्सीजन की मात्रा निर्धारित करने के लिए सूत्र प्राप्त करते हैं:

हवा की सैद्धांतिक रूप से आवश्यक मात्रा के साथ पूर्ण दहन की प्रक्रिया में, गैसीय उत्पाद बनते हैं, जिसमें सीओ 2, एसओ 2, एन 2 और एच 2 ओ शामिल होते हैं - कार्बन ऑक्साइड और सल्फर शुष्क त्रिकोणीय गैस होते हैं। यह उन्हें संयोजित करने और आरओ 2 = सीओ 2 + एसओ 2 द्वारा निरूपित करने के लिए प्रथागत है।

ठोस और तरल ईंधन के दहन में, दहन उत्पादों की सैद्धांतिक मात्रा, एम 3 / किग्रा, की गणना ईंधन और वायु में संबंधित घटकों की सामग्री को ध्यान में रखते हुए समीकरणों (15.1) के अनुसार की जाती है।

समीकरणों के अनुसार त्रिपरमाण्विक गैसों का आयतन (15.1, a और b)

सैद्धांतिक जल वाष्प मात्रा , एम 3 / किग्रा, हाइड्रोजन के दहन के दौरान प्राप्त मात्रा के बराबर होता है (22.4 / 2.02) (एच पी / 100), ईंधन नमी के वाष्पीकरण के दौरान प्राप्त मात्रा, के बराबर , और हवा के साथ पेश की गई मात्रा:
,
- जल वाष्प की विशिष्ट मात्रा, मी 3 / किग्रा; ρ इन = 1.293 किग्रा / मी 3 - वायु घनत्व, डी इन = 0.01 - हवा में नमी की मात्रा, किग्रा / किग्रा। परिवर्तनों के बाद, हम प्राप्त करते हैं:

वायु V का वास्तविक आयतन दहन समीकरणों से परिकलित सैद्धांतिक रूप से आवश्यक से अधिक या कम हो सकता है। वायु V के वास्तविक आयतन का सैद्धांतिक रूप से आवश्यक V 0 के अनुपात को वायु प्रवाह गुणांक α = V / V 0 कहा जाता है। α> 1 के लिए, वायु प्रवाह दर को आमतौर पर कहा जाता है अतिरिक्त वायु अनुपात.

प्रत्येक प्रकार के ईंधन के लिए, भट्ठी में अतिरिक्त वायु अनुपात का इष्टतम मूल्य इसकी तकनीकी विशेषताओं, दहन विधि, भट्ठी डिजाइन, दहनशील मिश्रण बनाने की विधि आदि पर निर्भर करता है।

अतिरिक्त हवा में निहित नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और जल वाष्प के कारण दहन उत्पादों की वास्तविक मात्रा सैद्धांतिक से अधिक होगी। चूँकि वायु में त्रिपरमाण्विक गैसें नहीं होती हैं, इसलिए उनका आयतन अतिरिक्त वायु अनुपात पर निर्भर नहीं करता है और सैद्धांतिक के बराबर स्थिर रहता है, अर्थात।
.

डायटोमिक गैसों और जल वाष्प की मात्रा (एम 3 / किग्रा या एम 3 / एम 3) सूत्रों द्वारा निर्धारित की जाती है:

ठोस ईंधन को जलाते समय, ग्रिप गैसों (g / m 3) में राख की सांद्रता सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है

कहां - गैसों द्वारा ले जाया गया ईंधन राख का अंश (इसका मूल्य ठोस ईंधन के प्रकार और इसके दहन की विधि पर निर्भर करता है और भट्टियों की तकनीकी विशेषताओं से लिया जाता है)।

शुष्क त्रिकोणीय गैसों और जल वाष्प के आयतन अंश, 0.1 एमपीए के कुल दबाव पर उनके आंशिक दबाव के बराबर, सूत्रों द्वारा गणना की जाती है

जब ईंधन का पूर्ण दहन होता है तो मात्रा की गणना के लिए सभी सूत्र लागू होते हैं। गणना के लिए पर्याप्त सटीकता के साथ समान सूत्र, ईंधन के अधूरे दहन के लिए लागू होते हैं, अगर भट्टियों की तकनीकी विशेषताओं में दिए गए मानक मूल्यों को पार नहीं किया जाता है।

15.2 ठोस ईंधन दहन के तीन चरण

ठोस ईंधन के दहन के कई चरण होते हैं: तापन, ईंधन सुखाने, वाष्पशील पदार्थों का उर्ध्वपातन और कोक का निर्माण, वाष्पशील और कोक का दहन। इन सभी चरणों में से, निर्णायक चरण कोक अवशेषों का दहन चरण है, अर्थात कार्बन दहन का चरण, जिसकी तीव्रता समग्र रूप से ईंधन के दहन और गैसीकरण की तीव्रता को निर्धारित करती है। कार्बन दहन की निर्णायक भूमिका को इस प्रकार समझाया गया है।

सबसे पहले, ईंधन में ठोस कार्बन लगभग सभी प्राकृतिक ठोस ईंधन का मुख्य दहनशील घटक है। इसलिए, उदाहरण के लिए, एन्थ्रेसाइट के कोक अवशेषों के दहन की गर्मी दहनशील द्रव्यमान के दहन की गर्मी का 95% है। वाष्पशील की उपज में वृद्धि के साथ, कोक अवशेषों के दहन की गर्मी का अनुपात कम हो जाता है और पीट के मामले में, दहनशील द्रव्यमान के दहन की गर्मी का 40.5% होता है।

दूसरे, कोक अवशेषों के दहन का चरण सभी चरणों में सबसे लंबा होता है और दहन के लिए आवश्यक कुल समय का 90% तक लग सकता है।

और, तीसरा, अन्य चरणों की घटना के लिए थर्मल परिस्थितियों को बनाने में कोक दहन प्रक्रिया का निर्णायक महत्व है। अत, आधारठोस ईंधन जलाने के लिए एक तकनीकी पद्धति का सही निर्माण कार्बन के दहन के लिए अनुकूलतम परिस्थितियों का निर्माण करना है।

कुछ मामलों में, दहन प्रक्रिया के लिए माध्यमिक प्रारंभिक चरण निर्णायक हो सकते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, अत्यधिक नम ईंधन को जलाने पर, सुखाने से पहले का चरण निर्णायक हो सकता है। इस मामले में, दहन के लिए ईंधन की प्रारंभिक तैयारी को मजबूत करना तर्कसंगत है, उदाहरण के लिए, भट्ठी से ली गई गैसों के साथ ईंधन को सुखाने के साथ दहन की तकनीकी विधि का उपयोग करना।

शक्तिशाली भाप जनरेटर बड़ी मात्रा में ईंधन और हवा की खपत करते हैं। उदाहरण के लिए, 300 मेगावाट के भाप जनरेटर के लिए, ईंधन की खपत - एन्थ्रेसाइट अपशिष्ट 32 किग्रा / सेकंड है, और हवा की खपत 246 मीटर 3 / सेकंड है, और 800 मेगावाट इकाई के भाप जनरेटर में 128 किलो बेरेज़ोव्स्की कोयला और प्रति सेकंड 555 मीटर 3 हवा की खपत होती है। कुछ मामलों में, चूर्णित कोयला भाप जनरेटर में, तरल या गैस ईंधन का उपयोग बैकअप के रूप में किया जाता है।

चूर्णित ईंधन की दहन प्रक्रिया दहन कक्ष की मात्रा में ईंधन और वायु के बड़े द्रव्यमान के प्रवाह में होती है, जिसमें दहन उत्पाद मिश्रित होते हैं।

चूर्णित ईंधन के दहन का आधार वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ ईंधन के दहनशील घटकों की रासायनिक प्रतिक्रिया है। हालांकि, दहन कक्ष में दहन की रासायनिक प्रतिक्रियाएं शक्तिशाली धूल-गैस-वायु प्रवाह में होती हैं, जो दहन कक्ष में ईंधन और ऑक्सीडाइज़र के रहने के बेहद कम समय (1-2 सेकंड) में होती हैं। ये प्रतिक्रियाएं एक साथ शारीरिक प्रक्रियाओं के साथ मजबूत पारस्परिक प्रभाव की स्थितियों में होती हैं। ये प्रक्रियाएं हैं:

दहन कक्ष में आपूर्ति की गई गैस और ठोस बिखरे हुए पदार्थों की आवाजाही की प्रक्रिया, जेट की एक प्रणाली में एक दहनशील मिश्रण का गठन, एक धारा में गुजरती है और दहन कक्ष के सीमित स्थान में भंवर प्रवाह के विकास के साथ फैलती है, जो एक साथ भट्ठी वायुगतिकी की एक जटिल संरचना का गठन;

गैस प्रवाह में प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पादों के अशांत और आणविक प्रसार और संवहनी हस्तांतरण, साथ ही बिखरे हुए कणों के लिए गैस अभिकर्मकों का स्थानांतरण;

दहन उत्पादों की गैस धाराओं और प्रारंभिक मिश्रण में और गैस धाराओं और उनमें निहित ईंधन कणों के बीच गर्मी का आदान-प्रदान, साथ ही प्रतिक्रियाशील माध्यम में रासायनिक परिवर्तन के दौरान जारी गर्मी का हस्तांतरण;

दहन कक्ष में स्क्रीन सतहों के साथ गैस माध्यम और धूल-गैस-वायु मिश्रण के साथ कणों का विकिरण ताप विनिमय;

कणों का गर्म होना, वाष्पशील पदार्थों का उर्ध्वपातन, उनका परिवहन और गैस के आयतन में दहन आदि।

इस प्रकार, कोयले की धूल का दहन एक जटिल भौतिक-रासायनिक प्रक्रिया है, जिसमें पारस्परिक संचार और पारस्परिक प्रभाव की स्थितियों में होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाएं और भौतिक प्रक्रियाएं शामिल हैं।

15.3 परत, भड़कना और चक्रवाती ठोस ईंधन दहन

गैसीय, तरल और ठोस चूर्णित ईंधन को जलाने के लिए - ढेलेदार ईंधन और कक्ष को जलाने के लिए बॉयलर के फर्नेस उपकरणों को स्तरित किया जा सकता है।

दहन प्रक्रियाओं को व्यवस्थित करने के कुछ विकल्प चित्र 15.1 में दिखाए गए हैं।

परत भट्टियां एक घने और द्रवित बिस्तर के साथ उपलब्ध हैं, चैम्बर भट्टियों को फ्लेयर और साइक्लोनिक में उप-विभाजित किया जाता है।

चावल। 15.1. दहन प्रक्रियाओं के संगठन के आरेख

घनी परत में जलने पर, दहन वायु परत की स्थिरता को प्रभावित किए बिना परत से होकर गुजरती है, अर्थात। ईंधन कणों का गुरुत्वाकर्षण गतिशील वायु शीर्ष से अधिक होता है।

द्रवित बिस्तर में दहन के दौरान, वायु वेग में वृद्धि के कारण, बिस्तर में कणों की स्थिरता में गड़बड़ी होती है; निलंबित अवस्था में चले जाना। इस मामले में, ईंधन और ऑक्सीडाइज़र का गहन मिश्रण होता है, जो दहन प्रक्रिया को तेज करने में योगदान देता है।

ज्वलन दहन के दौरान, दहन कक्ष के आयतन में ईंधन जलता है, जिसके लिए ठोस ईंधन के कणों का आकार 100 माइक्रोन तक होना चाहिए।

चक्रवाती दहन के दौरान, केन्द्रापसारक बलों के प्रभाव में ईंधन के कण दहन कक्ष की दीवारों पर फेंके जाते हैं और उच्च तापमान क्षेत्र में घूमने वाले प्रवाह में होने के कारण पूरी तरह से जल जाते हैं। फ्लेयर दहन की तुलना में एक बड़े कण आकार की अनुमति है। तरल धातुमल के रूप में ईंधन के खनिज घटक को चक्रवात भट्टी से लगातार हटा दिया जाता है।

15.4. तरल ईंधन के दहन की विशेषताएं

प्रत्येक तरल ईंधन, किसी भी तरल पदार्थ की तरह, किसी दिए गए तापमान पर इसकी सतह के ऊपर एक निश्चित वाष्प दबाव होता है, जो बढ़ते तापमान के साथ बढ़ता है।

जब एक मुक्त सतह के साथ एक तरल ईंधन को प्रज्वलित किया जाता है, तो सतह के ऊपर के स्थान में निहित वाष्प प्रज्वलित होता है, जिससे एक जलती हुई मशाल बनती है। मशाल द्वारा उत्सर्जित गर्मी के कारण वाष्पीकरण नाटकीय रूप से बढ़ जाता है। मशाल और तरल दर्पण के बीच गर्मी हस्तांतरण के एक स्थिर-राज्य शासन के साथ, वाष्पीकरण की मात्रा और, परिणामस्वरूप, जलने वाला ईंधन अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाता है और फिर समय के साथ स्थिर रहता है।

प्रयोगों से पता चलता है कि तरल ईंधन को एक मुक्त सतह के साथ जलाने पर, वाष्प चरण में दहन होता है; मशाल तरल की सतह से कुछ दूरी पर स्थापित है और एक गहरी पट्टी स्पष्ट रूप से दिखाई देती है, मशाल को तरल ईंधन के साथ क्रूसिबल के किनारे से अलग करती है। वाष्पीकरण दर्पण पर दहन क्षेत्र की विकिरण तीव्रता उसके आकार और आकार पर निर्भर नहीं करती है, लेकिन केवल ईंधन के भौतिक-रासायनिक गुणों पर निर्भर करती है और प्रत्येक तरल ईंधन के लिए एक विशेषता स्थिरांक है।

एक तरल ईंधन का तापमान जिस पर इसकी सतह के ऊपर वाष्प हवा के साथ एक मिश्रण बनाता है जो प्रज्वलन स्रोत के ऊपर आने पर प्रज्वलित हो सकता है, फ्लैश बिंदु कहलाता है।

चूंकि तरल ईंधन वाष्प चरण में जलते हैं, स्थिर अवस्था में दहन दर उसके दर्पण से तरल के वाष्पीकरण की दर से निर्धारित होती है।

एक मुक्त सतह के साथ तरल ईंधन की दहन प्रक्रिया इस प्रकार है। दहन की एक स्थिर अवस्था में, मशाल द्वारा उत्सर्जित ऊष्मा तरल ईंधन को वाष्पित कर देती है। आस-पास के स्थान से वायु विसरण द्वारा वाष्प चरण में ईंधन के आरोही प्रवाह में प्रवेश करती है। इस तरह से प्राप्त मिश्रण एक शंकु के रूप में एक जलती हुई मशाल बनाता है, जो वाष्पीकरण दर्पण से 0.5-1 मिमी की दूरी पर होता है। स्थिर दहन सतह पर होता है, जहां मिश्रण ईंधन और वायु के स्टोइकोमेट्रिक अनुपात के अनुरूप अनुपात तक पहुंचता है। यह धारणा उसी विचार से अनुसरण करती है जैसे कि विसरित गैस दहन के मामले में। रासायनिक प्रतिक्रिया लौ के सामने की बहुत पतली परत में होती है, जिसकी मोटाई एक मिलीमीटर के कुछ अंशों से अधिक नहीं होती है। मशाल के कब्जे वाले आयतन को दहन क्षेत्र द्वारा दो भागों में विभाजित किया जाता है: मशाल के अंदर एक दहनशील तरल और दहन उत्पादों के वाष्प होते हैं, और दहन क्षेत्र के बाहर - हवा के साथ दहन उत्पादों का मिश्रण।

मशाल के अंदर उठने वाले तरल ईंधन वाष्प के दहन को दो चरणों के रूप में दर्शाया जा सकता है: दहन क्षेत्र में ऑक्सीजन की प्रसार आपूर्ति और लौ के सामने होने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया। इन दो चरणों की गति समान नहीं है; उच्च तापमान पर होने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया बहुत तेज होती है, जबकि ऑक्सीजन की प्रसार आपूर्ति एक धीमी प्रक्रिया है जो समग्र दहन दर को सीमित करती है। नतीजतन, इस मामले में, प्रसार क्षेत्र में दहन होता है, और दहन दर दहन क्षेत्र में ऑक्सीजन प्रसार की दर से निर्धारित होती है।

चूंकि मुक्त सतह से विभिन्न तरल ईंधन के दहन के दौरान दहन क्षेत्र में ऑक्सीजन की आपूर्ति करने की स्थिति लगभग समान होती है, इसलिए यह उम्मीद की जानी चाहिए कि उनके दहन की दर, लौ के सामने, यानी, की तरफ की सतह को संदर्भित करती है। लौ भी वही होनी चाहिए। लौ की लंबाई जितनी अधिक होगी, वाष्पीकरण दर उतनी ही अधिक होगी।

एक मुक्त सतह से तरल ईंधन के दहन की एक विशिष्ट विशेषता एक बड़े रासायनिक अंडरबर्निंग है। प्रत्येक ईंधन, जो एक मुक्त सतह से जलाए जाने पर एक कार्बनयुक्त यौगिक है, का अपना विशिष्ट रासायनिक अंडर-एक्सपोज़र होता है, जो कि% है:

शराब के लिए ......... 5,3

मिट्टी के तेल के लिए ........ 17.7

गैसोलीन के लिए ........ 12.7

बेंजीन के लिए ......... 18.5।

रासायनिक अंडरबर्निंग की घटना की तस्वीर निम्नानुसार प्रस्तुत की जा सकती है।

वाष्पशील हाइड्रोकार्बन, जब एक शंकु के आकार की मशाल के अंदर लौ के सामने की ओर बढ़ते हैं, जब वे ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में उच्च तापमान वाले क्षेत्र में होते हैं, तो मुक्त कार्बन और हाइड्रोजन के गठन तक थर्मल अपघटन से गुजरते हैं।

एक लौ की चमक उसमें मुक्त कार्बन कणों की उपस्थिति के कारण होती है। उत्तरार्द्ध, दहन के दौरान जारी गर्मी के कारण गर्म होने के कारण, कम या ज्यादा उज्ज्वल प्रकाश उत्सर्जित करता है।

कुछ मुक्त कार्बन के पास जलने का समय नहीं होता है और दहन उत्पादों द्वारा कालिख के रूप में धूम्रपान मशाल का निर्माण किया जाता है।

इसके अलावा, कार्बन की उपस्थिति सीओ के गठन का कारण बनती है।

दहन उत्पादों में सीओ और सीओ 2 का उच्च तापमान और कम आंशिक दबाव सीओ के गठन के पक्ष में है।

दहन उत्पादों में मौजूद कार्बन और सीओ की मात्रा रासायनिक अंडरबर्निंग की मात्रा निर्धारित करती है। तरल ईंधन में कार्बन की मात्रा जितनी अधिक होती है और यह हाइड्रोजन से कम संतृप्त होता है, शुद्ध कार्बन का निर्माण उतना ही अधिक होता है, मशाल की चमक उतनी ही अधिक होती है, और अधिक से अधिक रासायनिक अंडरबर्निंग होती है।

इस प्रकार, एक मुक्त सतह से तरल ईंधन के दहन के अध्ययन से पता चला है कि:

1) तरल ईंधन का दहन वाष्प चरण में उनके वाष्पीकरण के बाद होता है। मुक्त सतह से तरल ईंधन के दहन की दर, मशाल और वाष्पीकरण दर्पण के बीच गर्मी विनिमय की एक स्थिर स्थिति में दहन क्षेत्र द्वारा उत्सर्जित गर्मी के कारण उनके वाष्पीकरण की दर से निर्धारित होती है;

2) मुक्त सतह से तरल ईंधन के जलने की दर उनके ताप तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ जाती है, दहन क्षेत्र की उच्च विकिरण तीव्रता के साथ ईंधन में संक्रमण के साथ, वाष्पीकरण की कम गर्मी और गर्मी क्षमता और आकार पर निर्भर नहीं करता है और वाष्पीकरण दर्पण का आकार;

3) तरल ईंधन की मुक्त सतह से जलने वाले वाष्पीकरण दर्पण पर दहन क्षेत्र की विकिरण तीव्रता केवल इसके भौतिक रासायनिक गुणों पर निर्भर करती है और प्रत्येक तरल ईंधन के लिए एक विशेषता स्थिरांक है;

4) तरल ईंधन के वाष्पीकरण की सतह के ऊपर प्रसार लौ के सामने की गर्मी का तनाव व्यावहारिक रूप से क्रूसिबल के व्यास और ईंधन के प्रकार पर निर्भर नहीं करता है;

5) एक मुक्त सतह से तरल ईंधन का दहन एक बढ़े हुए रासायनिक अंडरबर्निंग की विशेषता है, जिसका मूल्य प्रत्येक ईंधन के लिए विशेषता है।

यह ध्यान में रखते हुए कि तरल ईंधन का दहन वाष्प चरण में होता है, तरल ईंधन की एक बूंद की दहन प्रक्रिया को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है।

तरल ईंधन की एक बूंद इस ईंधन के वाष्प से संतृप्त वातावरण से घिरी होती है। एक गोलाकार सतह पर बूंद के पास एक दहन क्षेत्र स्थापित किया जाता है। ऑक्सीडाइज़र के साथ तरल ईंधन वाष्प के मिश्रण की रासायनिक प्रतिक्रिया बहुत जल्दी होती है, इसलिए दहन क्षेत्र बहुत पतला होता है। दहन दर सबसे धीमी अवस्था से निर्धारित होती है - ईंधन के वाष्पीकरण की दर।

छोटी बूंद और दहन क्षेत्र के बीच की जगह में तरल ईंधन वाष्प और दहन उत्पाद होते हैं। दहन क्षेत्र के बाहर अंतरिक्ष में - वायु और दहन उत्पाद।

ईंधन वाष्प अंदर से दहन क्षेत्र में फैलती है, और ऑक्सीजन बाहर से। यहां, मिश्रण के ये घटक एक रासायनिक प्रतिक्रिया में प्रवेश करते हैं, जो गर्मी की रिहाई के साथ होता है। दहन क्षेत्र से, गर्मी को बाहर और छोटी बूंद में स्थानांतरित किया जाता है, और दहन उत्पाद आसपास के स्थान में और दहन क्षेत्र और छोटी बूंद के बीच के स्थान में फैल जाते हैं। हालांकि, गर्मी हस्तांतरण तंत्र अभी तक स्पष्ट नहीं है।

कई शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि एक जलती हुई बूंद का वाष्पीकरण छोटी बूंद की सतह के पास एक स्थिर सीमा फिल्म के माध्यम से आणविक गर्मी हस्तांतरण के कारण होता है।

जैसे ही सतह में कमी के कारण छोटी बूंद जलती है, कुल वाष्पीकरण कम हो जाता है, दहन क्षेत्र संकुचित हो जाता है और जब बूंद पूरी तरह से जल जाती है तो गायब हो जाती है।

इस तरह से पूरी तरह से वाष्पित हो रहे तरल ईंधन की एक बूंद को जलाने की प्रक्रिया आगे बढ़ती है, जो पर्यावरण में आराम करती है या उसी गति से चलती है।

गोलाकार सतह पर फैलने वाली ऑक्सीजन की मात्रा, अन्य चीजें समान होने के कारण, इसके व्यास के वर्ग के समानुपाती होती है; इसलिए, छोटी बूंद से कुछ दूरी पर दहन क्षेत्र की स्थापना उसी की तुलना में इसके दहन की उच्च दर का कारण बनती है। ठोस ईंधन का कण, जिसके दहन के दौरान रासायनिक प्रतिक्रिया व्यावहारिक रूप से सतह पर ही होती है ...

चूंकि तरल ईंधन की एक बूंद के जलने की दर वाष्पीकरण की दर से निर्धारित होती है, इसके जलने के समय की गणना दहन क्षेत्र से प्राप्त गर्मी के कारण इसके वाष्पीकरण के गर्मी संतुलन के समीकरण के आधार पर की जा सकती है।

चूंकि तरल ईंधन का दहन वाष्प चरण में उनके वाष्पीकरण के बाद होता है, इसलिए इसकी तीव्रता वाष्पीकरण और मिश्रण के गठन की तीव्रता से जुड़ी होती है। यह तरल ईंधन को छोटी बूंदों में छिड़क कर वाष्पीकरण की सतह को बढ़ाकर प्राप्त किया जाता है और परिणामस्वरूप वाष्प को हवा के साथ अच्छी तरह से मिश्रित ईंधन के समान वितरण के साथ अच्छा मिश्रण होता है। इन दो कार्यों को नोजल के साथ बर्नर का उपयोग करके किया जाता है, जो बर्नर वायु नलिकाओं के माध्यम से चैम्बर भट्टी को आपूर्ति की जाने वाली वायु धाराओं में तरल ईंधन को परमाणु बनाता है।

दहन के लिए आवश्यक हवा को नोजल के मुंह में आपूर्ति की जाती है, सूक्ष्म रूप से परमाणु तरल ईंधन को पकड़ लेता है और दहन कक्ष में एक गैर-इज़ोटेर्मल बाढ़ वाला जेट बनाता है। जेट, फैलते समय, उच्च तापमान दहन उत्पादों के प्रवेश के कारण गर्म हो जाता है। तरल ईंधन की सबसे छोटी बूंदें, गर्म करने के लिए धन्यवाद संवहनी गर्मी विनिमयएक धारा में, वाष्पित हो जाना। परमाणु ईंधन भी उनके द्वारा गर्मी के अवशोषण, ग्रिप गैसों और लाल-गर्म अस्तर द्वारा उत्सर्जित होने के कारण गर्म होता है।

प्रारंभिक खंड में और विशेष रूप से जेट की सीमा परत में, ज्वाला के तीव्र ताप से बूंदों का तेजी से वाष्पीकरण होता है। ईंधन वाष्प, हवा के साथ मिलाकर, एक गैस-वायु दहनशील मिश्रण बनाते हैं, जो प्रज्वलित होकर एक मशाल बनाता है।

इस प्रकार, तरल ईंधन की दहन प्रक्रिया को निम्नलिखित चरणों में विभाजित किया जा सकता है: तरल ईंधन का परमाणुकरण, वाष्पीकरण और गैस-वायु मिश्रण का निर्माण, एक दहनशील मिश्रण का प्रज्वलन और बाद का दहन।

जेट के क्रॉस सेक्शन पर गैस-वायु मिश्रण का तापमान और सांद्रता बदल जाती है। जैसे ही कोई जेट की बाहरी सीमा के करीब पहुंचता है, तापमान बढ़ता है, और दहनशील मिश्रण के घटकों की एकाग्रता कम हो जाती है। वाष्प-वायु मिश्रण में लौ प्रसार की गति संरचना, एकाग्रता और तापमान पर निर्भर करती है और जेट की बाहरी परतों में अपने अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाती है, जहां तापमान आसपास के ग्रिप गैसों के तापमान के करीब होता है, इस तथ्य के बावजूद कि यहां दहनशील मिश्रण दहन उत्पादों के साथ अत्यधिक पतला होता है। इसलिए, ईंधन तेल की लौ में प्रज्वलन परिधि से जड़ से शुरू होता है और फिर पूरे खंड में जेट में गहराई तक फैलता है, जो प्रसार के दौरान केंद्रीय जेट के विस्थापन के बराबर, नोजल से काफी दूरी पर अपनी धुरी तक पहुंचता है। परिधि से अक्ष तक ज्वाला। इग्निशन ज़ोन एक लम्बी शंकु का रूप लेता है, जिसका आधार बर्नर एम्ब्रेशर के आउटलेट सेक्शन से थोड़ी दूरी पर स्थित होता है।

इग्निशन ज़ोन की स्थिति मिश्रण की गति पर निर्भर करती है; क्षेत्र एक ऐसी स्थिति में है जिसमें इसके सभी बिंदुओं पर लौ के प्रसार की गति और गति की गति के बीच एक संतुलन स्थापित होता है। केंद्रीय जेट, जिनमें सबसे अधिक वेग होता है, भट्ठी के स्थान में चलते ही क्षय हो जाते हैं, इग्निशन ज़ोन की लंबाई उस स्थान से निर्धारित करते हैं जहां वेग लौ प्रसार वेग के निरपेक्ष मान तक गिर जाता है।

वाष्पशील हाइड्रोकार्बन के मुख्य भाग का दहन प्रज्वलन क्षेत्र में होता है, जो छोटी मोटाई की मशाल की बाहरी परत पर कब्जा कर लेता है। उच्च आणविक भार हाइड्रोकार्बन, कालिख, मुक्त कार्बन और तरल ईंधन की गैर-वाष्पीकृत बूंदों का दहन प्रज्वलन क्षेत्र से परे जारी है और लौ की कुल लंबाई निर्धारित करने के लिए एक निश्चित स्थान की आवश्यकता होती है।

इग्निशन ज़ोन मशाल के कब्जे वाले स्थान को दो क्षेत्रों में विभाजित करता है: आंतरिक और बाहरी। आंतरिक क्षेत्र में वाष्पीकरण और दहनशील मिश्रण के बनने की प्रक्रिया होती है।

आंतरिक क्षेत्र में, वाष्पशील हाइड्रोकार्बन को गर्म किया जाता है, जो उनके ऑक्सीकरण और अपघटन के साथ होता है। ऑक्सीकरण प्रक्रिया अपेक्षाकृत से शुरू होती है कम तामपान- लगभग 200-300 डिग्री सेल्सियस। 350-400 डिग्री सेल्सियस और उससे अधिक के तापमान पर, थर्मल अपघटन की प्रक्रिया शुरू होती है।

हाइड्रोकार्बन की ऑक्सीकरण प्रक्रिया बाद की दहन प्रक्रिया का पक्ष लेती है, क्योंकि कुछ गर्मी निकलती है और तापमान बढ़ जाता है, और हाइड्रोकार्बन की संरचना में ऑक्सीजन की उपस्थिति उनके आगे के ऑक्सीकरण में योगदान करती है। इसके विपरीत, थर्मल क्लीवेज प्रक्रिया अवांछनीय है, क्योंकि परिणामस्वरूप उच्च आणविक भार वाले हाइड्रोकार्बन को जलाना मुश्किल होता है।

पेट्रोलियम ईंधनों में से, बिजली उद्योग में केवल ईंधन तेल का उपयोग किया जाता है। ईंधन तेल लगभग 300 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर तेल के आसवन से एक अवशेष है, लेकिन इस तथ्य के कारण कि आसवन प्रक्रिया अधूरी है, 300 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर ईंधन तेल अभी भी लाइटर डिस्टिलेट के वाष्प की एक निश्चित मात्रा का उत्सर्जन करता है। इसलिए, जब ईंधन तेल का एक छिड़काव जेट भट्ठी में प्रवेश करता है और धीरे-धीरे गर्म होता है, तो इसका एक हिस्सा वाष्प में बदल जाता है, और लगभग 400 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर भी एक हिस्सा तरल अवस्था में हो सकता है।

इसलिए, ईंधन तेल को जलाते समय, ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देना और उच्च तापमान पर थर्मल अपघटन को हर संभव तरीके से रोकना आवश्यक है। ऐसा करने के लिए, दहन के लिए आवश्यक सभी हवा को मशाल की जड़ में डाला जाना चाहिए। इस मामले में, आंतरिक क्षेत्र में बड़ी मात्रा में ऑक्सीजन की उपस्थिति, एक तरफ, ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं का पक्ष लेती है, और दूसरी तरफ, तापमान कम करती है, जिससे हाइड्रोकार्बन अणुओं के अपघटन के गठन के बिना अधिक सममित रूप से अपघटन होगा। उच्च आणविक भार हाइड्रोकार्बन को जलाने में मुश्किल की एक महत्वपूर्ण मात्रा।

ईंधन तेल के दहन से उत्पन्न मिश्रण में वाष्प और गैसीय हाइड्रोकार्बन, तरल भारी कटौती, साथ ही हाइड्रोकार्बन के अपघटन के परिणामस्वरूप बनने वाले ठोस यौगिक होते हैं (यानी, तीनों चरण - गैसीय, तरल और ठोस)। वाष्प और गैसीय हाइड्रोकार्बन, हवा के साथ मिलकर एक दहनशील मिश्रण बनाते हैं, जिसका दहन पूरे समय तक जारी रह सकता है। संभव तरीकेदहन गैसें। तरल बूंदों और कोक के जलने से उत्पन्न CO समान रूप से जलता है।

मशाल में, बूंदों को संवहन ताप द्वारा प्रज्वलित किया जाता है; प्रत्येक बूंद के चारों ओर एक दहन क्षेत्र स्थापित किया जाता है। बूंदों का दहन कालिख और सीओ के रूप में रासायनिक अंडरबर्निंग के साथ होता है। दहन के दौरान उच्च आणविक भार हाइड्रोकार्बन की बूंदें एक ठोस अवशेष - कोक देती हैं।

ज्वाला में बनने वाले ठोस यौगिकों - कालिख और कोक - को उसी तरह जलाया जाता है जैसे ठोस ईंधन कणों का विषम दहन होता है। गरमागरम कालिख के कणों की उपस्थिति मशाल को चमकने का कारण बनती है।

वातावरण में मुक्त हाइड्रोकार्बन और कालिख उच्च तापमानपर्याप्त हवा होने पर जल सकता है। हवा की स्थानीय कमी या अपर्याप्त उच्च तापमान के मामले में, वे दहन के एक निश्चित रासायनिक अपूर्णता के साथ पूरी तरह से नहीं जलते हैं, दहन उत्पादों को काला रंग देते हैं - एक धूम्रपान मशाल।

अधूरे दहन और ठोस कणों के गैसीय उत्पादों के दहन क्षेत्र के बाद, दहन क्षेत्र के बाद, लौ की कुल लंबाई बढ़ जाती है।

रासायनिक अंडरबर्निंग, एक मुक्त सतह से तरल ईंधन के दहन की विशेषता जब वे एक मशाल में जलाए जाते हैं, उचित शासन उपायों द्वारा व्यावहारिक रूप से शून्य तक कम किया जा सकता है और होना चाहिए।

इस प्रकार, भारी ईंधन तेल के दहन को तेज करने के लिए अच्छा परमाणुकरण आवश्यक है। हवा और ईंधन तेल को पहले से गरम करने से ईंधन तेल के गैसीकरण में योगदान होता है, इसलिए, यह प्रज्वलन और दहन का पक्ष लेगा। दहन के लिए आवश्यक सभी हवा को मशाल की जड़ में डाला जाना चाहिए। उसी समय, बर्नर एयर गाइड का तर्कसंगत डिजाइन, सही स्थापनानोजल और बर्नर होल की संगत कॉन्फ़िगरेशन, हवा के साथ परमाणु ईंधन के अच्छे मिश्रण के साथ-साथ जलती हुई लौ और विशेष रूप से इसके अंतिम भाग में मिश्रण सुनिश्चित करना आवश्यक है। फ्लेयर में तापमान पर्याप्त रूप से बनाए रखा जाना चाहिए उच्च स्तरऔर मशाल के अंत में दहन प्रक्रिया के गहन समापन को सुनिश्चित करने के लिए कम से कम 1000-1050 डिग्री सेल्सियस होना चाहिए।

दहन प्रक्रिया के विकास के लिए मशाल को पर्याप्त स्थान प्रदान किया जाना चाहिए, क्योंकि भाप जनरेटर की ठंडी हीटिंग सतहों के साथ दहन उत्पादों (दहन प्रक्रिया के पूरा होने से पहले) के संपर्क की स्थिति में, तापमान इतना गिर सकता है इतना कि गैसों में निहित कालिख और मुक्त कार्बन के असिंचित कण, साथ ही उच्च आणविक भार वाले हाइड्रोकार्बन जलने में सक्षम नहीं होंगे।

एक ज़ुल्फ़ जेट में एक तेल मशाल का दहन एक प्रत्यक्ष-प्रवाह जेट के साथ विचार किए गए मामले के समान होता है। ज़ुल्फ़ गति के साथ, जेट अक्ष पर एक रेयरफ़ेक्शन ज़ोन बनाया जाता है, जिससे मशाल की जड़ में गर्म दहन उत्पादों का प्रवाह होता है। यह स्थिर प्रज्वलन सुनिश्चित करता है।

यांत्रिक और घूर्णन नलिका में केन्द्रापसारक प्रभाव के उपयोग से निरंतर प्रवाह में रुकावट आती है। नोजल आउटलेट के अंदर का तरल वाष्प और गैसों से भरे एक खोखले सिलेंडर का रूप ले लेता है। एक इमल्शन नोजल से बाहर निकलता है, एक विस्तारित हाइपरबोलाइड के रूप में एक तरल फिल्म बनाता है। गति की दिशा में, हाइपरबोलाइड का क्रॉस सेक्शन बढ़ जाता है, और तरल फिल्म पतली हो जाती है, स्पंदित होना शुरू हो जाती है और अंत में, तेजी से चलने वाली बूंदों में टूट जाती है, जो प्रवाह में और पीसती है।

स्टीम नोजल में, नोजल से निकलने वाली भाप की गतिज ऊर्जा द्वारा प्राथमिक क्रशिंग की जाती है। प्राथमिक विखंडन की बूंदें भाप जेट वेग प्राप्त करती हैं, जो आमतौर पर महत्वपूर्ण वेग के अनुरूप होती हैं।

15.5 ईंधन दहन और पर्यावरण संरक्षण

15.5.1 पर्यावरण प्रदूषण के स्रोत के रूप में लौह धातु विज्ञान

धातुकर्म संयंत्र, जो प्रति वर्ष 1 मिलियन टन स्टील का उत्पादन करता है, प्रति दिन वातावरण में 350 टन धूल, 400 टन कार्बन मोनोऑक्साइड और 200 टन सल्फर डाइऑक्साइड का उत्सर्जन करता है। कुल उत्सर्जन में, धातुकर्म संयंत्रों में 20% धूल उत्सर्जन, 43% कार्बन मोनोऑक्साइड, 16% सल्फर डाइऑक्साइड और 23% नाइट्रोजन ऑक्साइड हैं। सिंटर प्लांट और थर्मल पावर प्लांट से सबसे ज्यादा उत्सर्जन होता है। धातुकर्म संयंत्र के कुल उत्सर्जन में से, सिंटर प्लांट 34% धूल, 82% सल्फर डाइऑक्साइड, 23% नाइट्रोजन ऑक्साइड देता है। सीएचपी प्लांट से 36 फीसदी धूल निकलती है। इस प्रकार, सिंटर प्लांट और थर्मल पावर प्लांट मिलकर वातावरण में लगभग 70% धूल उत्सर्जन का उत्सर्जन करते हैं।

निलंबित ठोस कणों (धूल) से गैसों की सफाई और गैस की सफाई के रासायनिक तरीकों से हानिकारक गैसीय पदार्थों को पकड़ने के बीच अंतर करें। वर्तमान में, कोक उत्पादन के अपवाद के साथ, हानिकारक गैसीय पदार्थों से वातावरण में उत्सर्जित गैसों का शुद्धिकरण लगभग कभी नहीं किया जाता है (और न केवल हमारे देश में), जहां इस तरह की शुद्धि व्यापक रूप से कई मूल्यवान पदार्थों को पकड़ने की आवश्यकता के कारण व्यापक है। पदार्थ।

लौह धातु विज्ञान संयंत्र मुख्य रूप से धूल से गैसों की यांत्रिक सफाई करते हैं। ऑपरेशन के सिद्धांत के अनुसार, लागू सफाई विधियों को सूखे और गीले में विभाजित किया गया है। गीली धूल संग्राहक धूल संग्रह के साथ-साथ सल्फर डाइऑक्साइड (SO3) से गैसों को आंशिक रूप से साफ करने की अनुमति देते हैं। हालांकि, ये धूल संग्राहक पानी की खपत को बढ़ाते हैं और जल शोधन उपकरणों के उपयोग की आवश्यकता होती है।

15.5.2 गैसों की शुष्क यांत्रिक सफाई के लिए उपकरण

वे धूल कलेक्टरों और फिल्टर में विभाजित हैं। बदले में, धूल कलेक्टरों को गुरुत्वाकर्षण और जड़त्वीय में विभाजित किया जाता है। गुरुत्वाकर्षण धूल संग्राहकों में विभिन्न डिजाइनों के धूल कक्ष होते हैं। इन धूल संग्राहकों में धूल का जमाव मुख्य रूप से गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में होता है। यहां की जड़ता के बलों का गैस प्रवाह से धूल निकालने की प्रक्रिया पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है।

चित्र 15.2 एक रेडियल धूल संग्राहक का आरेख दिखाता है। धूल से लदी गैस केंद्रीय गैस वाहिनी के माध्यम से इसमें प्रवेश करती है, जो बंकर में इसकी गति को कम कर देती है और गति की दिशा 180 0 बदल देती है। गुरुत्वाकर्षण और जड़ता की क्रिया के तहत गैस में निहित धूल, बंकर में बस जाती है, और गैस को शुद्ध रूप में हटा दिया जाता है।

ग्रेविटी डस्ट कलेक्टर 100 माइक्रोन से बड़े धूल के कणों को हटाने में प्रभावी होते हैं, यानी। पर्याप्त बड़े कण।

जड़त्वीय (केन्द्रापसारक) धूल संग्राहक (चित्र 15.3) में, धूल के कण जड़त्वीय बल से प्रभावित होते हैं जो तब होता है जब गैस का प्रवाह मुड़ता या घूमता है। चूंकि यह बल गुरुत्वाकर्षण बल से बहुत अधिक है, इसलिए गुरुत्वाकर्षण सफाई के दौरान गैस प्रवाह से छोटे कण हटा दिए जाते हैं।

ऐसे डस्ट कलेक्टर का एक उदाहरण एक चक्रवात है जो गैस की धारा से 20 माइक्रोन से बड़े धूल के कणों को हटाता है। धूल भरी गैस धारा को शरीर के संबंध में स्पर्शरेखा स्थित शाखा पाइप के माध्यम से चक्रवात निकाय के ऊपरी भाग में पेश किया जाता है। प्रवाह एक घूर्णी गति प्राप्त करता है, भारी धूल कणों को जड़ता की ताकतों द्वारा चक्रवात की दीवारों पर फेंक दिया जाता है और गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के तहत हॉपर में उतारा जाता है, और साफ गैस को चक्रवात से हटा दिया जाता है।

फिल्टर (अंजीर। 15.4) ऐसे उपकरण हैं जो गैस की अच्छी सफाई प्रदान करते हैं। फ़िल्टरिंग तत्व के प्रकार से, उन्हें कपड़े, दानेदार, sintered और सिरेमिक के साथ एक रेशेदार फ़िल्टरिंग तत्व के साथ फ़िल्टर में विभाजित किया जाता है। एक विशिष्ट उदाहरण एक बुने हुए फिल्टर तत्व के साथ फिल्टर है: प्राकृतिक और सिंथेटिक कपड़े या धातु के कपड़े से बना है, जो 600 0 सी तक तापमान का सामना कर सकता है।

फैब्रिक फिल्टर को संपीड़ित हवा के साथ बैकफ्लशिंग द्वारा पुनर्जीवित किया जाता है।

धूल भरी गैस बैग के कपड़े से होकर गुजरती है, उस पर धूल के कण छोड़ते हैं, और साफ किए गए फिल्टर से हटा दिए जाते हैं। कपड़े पर जमा होने पर धूल हॉपर में जम जाती है। जब कपड़े का प्रतिरोध काफी बढ़ जाता है, तो कपड़े की आस्तीन को हवा से बैकवाश से धूल से साफ किया जाता है।

15.5.3 इलेक्ट्रोफिल्टर

इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स (अंजीर। 15.5) - के लिए उपकरण अच्छी सफाईगैस। इन फिल्टरों के संचालन का सिद्धांत एक दूसरे के साथ और धातु इलेक्ट्रोड के साथ आवेशित कणों के बल परस्पर क्रिया पर आधारित है। आप जानते हैं कि समान आवेश वाले कण प्रतिकर्षित करते हैं और विपरीत आवेश वाले कण आकर्षित करते हैं। इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर में, धूल के कण, विद्युत क्षेत्र में गिरते हैं, चार्ज होते हैं और फिर, एकत्रित इलेक्ट्रोड के साथ बातचीत की ताकतों की कार्रवाई के तहत, उनकी ओर आकर्षित होते हैं, उन पर जमा हो जाते हैं और अपना चार्ज खो देते हैं। एक उदाहरण के रूप में, एक ट्यूबलर इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर के संचालन पर विचार करें। फ़िल्टर में एक बॉडी और एक केंद्रीय इलेक्ट्रोड होता है, जिसका डिज़ाइन आरेख में प्रकट नहीं होता है। फिल्टर हाउसिंग ग्राउंडेड है। केंद्रीय इलेक्ट्रोड में प्लेटें होती हैं, जिनमें से कुछ शरीर से जुड़ी होती हैं, और दूसरा हिस्सा इससे अलग होता है।

अलग-अलग इलेक्ट्रोड और शरीर से जुड़े इलेक्ट्रोड वैकल्पिक होते हैं। उनके बीच 25-100 केवी के क्रम का संभावित अंतर पैदा होता है। संभावित अंतर का परिमाण इलेक्ट्रोड की ज्यामिति द्वारा निर्धारित किया जाता है और अधिक से अधिक, अधिक दूरीउन दोनों के बीच। यह इस तथ्य के कारण है कि इलेक्ट्रोड के बीच एक कोरोना डिस्चार्ज होने पर इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर काम करता है।

इलेक्ट्रोड के बीच से गुजरने वाली गैस आयनित होती है। धूल के कण आयनों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, ऋणात्मक आवेश प्राप्त करते हैं और एकत्रित इलेक्ट्रोड की ओर आकर्षित होते हैं। इलेक्ट्रोड पर जमने वाले धूल के कण अपना चार्ज खो देते हैं और आंशिक रूप से बंकर में गिर जाते हैं।

फिल्टर को समय-समय पर हिलाकर या धोकर साफ किया जाता है। सफाई के दौरान फिल्टर बंद कर दिया जाता है।

ब्लास्ट फर्नेस गैस का उपयोग करते समय, फिल्टर को हर 8 घंटे में 15 मिनट के लिए फ्लश किया जाता है। साफ की जाने वाली गैस का अधिकतम तापमान 300 0 सी से अधिक नहीं होना चाहिए। साफ की जाने वाली गैस का कार्य तापमान 250 0 सी है। इलेक्ट्रोड की ऊंचाई 12 मीटर तक है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर 1 माइक्रोन से छोटे धूल कणों से गैस को साफ करता है।

15.5.4 गैसों की गीली सफाई

गीले सफाई उपकरणों में, धूल भरी गैस को पानी से बहा दिया जाता है, जो धूल के एक महत्वपूर्ण हिस्से को अलग करने की अनुमति देता है।

विभिन्न डिजाइनों के स्क्रबर और अशांत गैस स्क्रबर का व्यापक रूप से लौह धातु विज्ञान में उपयोग किया जाता है।

स्क्रबर (अंजीर। 15.6) इकाइयाँ हैं जिनमें धूल भरी गैस सिंचाई के पानी की ओर उठती है। जंग से बचाने के लिए, स्क्रबर की भीतरी सतहों को सिरेमिक टाइलों से पंक्तिबद्ध किया जाता है। स्क्रबर में अधिकतम गैस का तापमान 300 0 है। स्क्रबर आयाम: व्यास - 6-8 मीटर, ऊंचाई - 20-30 मीटर। पानी की खपत - 1.5-2 किग्रा / मी 3 गैस। स्क्रबर्स में अर्ध-ठीक धूल हटाने का काम किया जाता है।

चावल। 15.6. स्क्रबर सर्किट

एक उच्च गति वाला गैस स्क्रबर (चित्र। 15.7) एक प्रभावी महीन सफाई उपकरण है जिसका उपयोग स्वतंत्र रूप से और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर के सामने गैस तैयार करने के लिए किया जाता है। एक स्प्रे पाइप और एक चक्रवात बूंद विभाजक से मिलकर बनता है। आकार में 0.1 माइक्रोन तक धूल के कणों को पकड़ लेता है। गैस क्षमता 40,000 एम 3 / घंटा और अधिक। सिंचाई के पानी की विशिष्ट खपत 0.15-0.5 किग्रा / मी 3 है। स्प्रे पाइप के गले में गैस का वेग 40-150 m/s होता है।

एक उच्च गति वाले गैस स्क्रबर के संचालन का सिद्धांत एक चक्रवात में छोटे धूल कणों को पकड़ने पर आधारित है, जो पानी को गीला कर देते हैं। धूल के कणों को स्प्रे पाइप में गीला किया जाता है।

अंत में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अधिकांश गैस सफाई उपकरणों में 10-20 माइक्रोन से बड़े कणों वाली धूल अच्छी तरह से पकड़ी जाती है। 1 माइक्रोन से कम कणों वाली धूल से सफाई के लिए, केवल ठीक सफाई उपकरण उपयुक्त हैं: झरझरा फिल्टर, इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर, हाई-स्पीड गैस स्क्रबर।

जीवाश्म ईंधन (गैसीय, तरल और ठोस) का व्यापक रूप से सभी प्रकार के तापीय प्रतिष्ठानों में उपयोग किया जाता है: भाप और गर्म पानी के बॉयलरों की भट्टियों में, भाप टरबाइन बिजली संयंत्रों सहित, औद्योगिक भट्टियों में और में कृषिदहन कक्षों में गैस टर्बाइनऔर एयर-जेट इंजन, पिस्टन आंतरिक दहन इंजन के सिलेंडरों में, मैग्नेटोगैसडायनामिक इलेक्ट्रिक जनरेटर आदि के दहन कक्षों में।

किसी भी ताप संयंत्र में ईंधन को एक्ज़ोथिर्मिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप गर्मी प्राप्त करने और पूर्ण दहन (फ्लू गैसों) या गैसीकरण उत्पादों के गर्म उत्पादों को प्राप्त करने के लिए जलाया जाता है।

भाप बॉयलरों की भट्टियों में, औद्योगिक भट्टियों में (शाफ्ट भट्टियों को छोड़कर), आंतरिक दहन इंजनों में, गैस टर्बाइनों के दहन कक्षों में, पूर्ण दहन के उत्पादों को प्राप्त करते हुए, सबसे बड़ी पूर्णता के साथ दहन किया जाता है।

गैस जनरेटर में गैसीकरण प्रक्रियाएं की जाती हैं, जिसमें ऑक्सीजन, वायु, जल वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग ऑक्सीडेंट के रूप में किया जाता है। ऐसे उपकरणों में होने वाली प्रतिक्रियाएं दहन प्रतिक्रियाओं के साथ प्रकृति में समान होती हैं, लेकिन उनके परिणामस्वरूप ज्वलनशील गैसीय गैसीकरण उत्पाद प्राप्त होते हैं।

दो चरणों वाला ईंधन दहन भी होता है: 1 - पहला, ईंधन गैसीकृत होता है; 2 - तब (उसी उपकरण में) गैसीकरण उत्पाद पूरी तरह से जल जाते हैं।

विभिन्न ताप इंजीनियरिंग उपकरणों में ईंधन के दहन की स्थिति और दहन के लिए उनकी तैयारी अलग-अलग होती है, जैसे कि ईंधन स्वयं अलग होते हैं। उदाहरण के लिए, भाप और गर्म पानी के बॉयलरों की भट्टियों में और औद्योगिक भट्टियों में, वायुमंडलीय दबाव में ईंधन जलता है, जबकि गैस टर्बाइनों के दहन कक्षों में और आंतरिक दहन इंजनों के सिलेंडरों में, ईंधन वायुमंडलीय दबाव से कई गुना अधिक दबाव में जलता है। . उपरोक्त अंतर के बावजूद, विभिन्न ईंधनों की दहन प्रक्रियाओं में बहुत कुछ समान है। दहन प्रक्रियाओं के बारे में संक्षिप्त जानकारी और ईंधन उपकरणनीचे निर्धारित।

2. दहन और गैसीकरण की प्रतिक्रियाएं

दहन प्रक्रियाओं को सजातीय में विभाजित किया जाता है, मात्रा में होता है, जब ईंधन और ऑक्सीडाइज़र एक ही चरण अवस्था में होते हैं (उदाहरण के लिए, हवा के साथ मिश्रित हाइड्रोजन का दहन), और विषम, ठोस कार्बन की सतह पर होता है (उदाहरण के लिए, दहन एक वायु धारा में कोक का)। इन दहन प्रतिक्रियाओं में, ऑक्सीडेंट शुष्क हवा है, जिसमें लगभग 21% ऑक्सीजन और 79% नाइट्रोजन की मात्रा होती है, और इसलिए दहन उत्पादों में गिट्टी - नाइट्रोजन होती है, जो उन्हें पतला करती है। जब शुद्ध ऑक्सीजन का उपयोग ऑक्सीकारक के रूप में किया जाता है, तो कोई गिट्टी नहीं होगी।

3. सजातीय दहन। रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कैनेटीक्स

सभी थर्मोटेक्निकल प्रतिष्ठानों में, वे दहन प्रक्रियाओं को उच्चतम गति से करने का प्रयास करते हैं, क्योंकि इससे छोटे आकार की मशीनें और उपकरण बनाना और उनमें उच्चतम उत्पादकता प्राप्त करना संभव हो जाता है। मौजूदा प्रतिष्ठानों में दहन प्रक्रियाएं ईंधन के दहन के दौरान और उच्च तापमान के साथ बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ तेज गति से आगे बढ़ती हैं। दहन दर पर विभिन्न कारकों के प्रभाव की बेहतर समझ के लिए, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कैनेटीक्स के तत्वों को नीचे माना जाता है।

किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया की दर अभिकारकों की सांद्रता, तापमान और दबाव पर निर्भर करती है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि उच्च गति से विभिन्न दिशाओं में गतिमान गैस के अणु एक दूसरे से टकराते हैं। जितनी बार वे टकराते हैं, उतनी ही तेजी से प्रतिक्रिया होती है। अणुओं के टकराव की आवृत्ति उनकी संख्या प्रति इकाई आयतन पर निर्भर करती है, अर्थात सांद्रता पर और इसके अलावा, तापमान पर। एकाग्रता को मात्रा की एक इकाई में पदार्थ के द्रव्यमान के रूप में समझा जाता है और इसे किलो / एम 3 में मापा जाता है, और अधिक बार 1 एम 3 में किलोमोल की संख्या में।

4. गैसीय ईंधन के दहन की विशेषताएं

गैसीय ईंधन की दहन प्रक्रिया सजातीय होती है, अर्थात ईंधन और ऑक्सीकारक दोनों एक ही एकत्रीकरण की स्थिति में होते हैं और कोई चरण सीमा नहीं होती है। दहन शुरू करने के लिए, गैस को ऑक्सीकरण एजेंट के संपर्क में आना चाहिए। ऑक्सीकरण एजेंट की उपस्थिति में, दहन शुरू करने के लिए कुछ शर्तें बनाई जानी चाहिए। दहनशील घटकों का ऑक्सीकरण अपेक्षाकृत कम तापमान पर भी संभव है। इन शर्तों के तहत, रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर नगण्य है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, प्रतिक्रिया दर बढ़ जाती है।

जब एक निश्चित तापमान पर पहुंच जाता है, तो गैस-वायु मिश्रण प्रज्वलित हो जाता है, प्रतिक्रिया दर तेजी से बढ़ जाती है और गर्मी की मात्रा स्वतः दहन को बनाए रखने के लिए पर्याप्त हो जाती है। वह न्यूनतम तापमान जिस पर मिश्रण प्रज्वलित होता है, प्रज्वलन तापमान कहलाता है। विभिन्न गैसों के लिए इस तापमान का मान समान नहीं है और दहनशील गैसों के थर्मोफिजिकल गुणों, मिश्रण में ईंधन की सामग्री, प्रज्वलन की स्थिति, प्रत्येक विशिष्ट उपकरण में गर्मी हटाने की स्थिति आदि पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, प्रज्वलन हाइड्रोजन का तापमान 820-870 K, और ऑक्साइड कार्बन और मीथेन - क्रमशः 870-930 K और 10201070 K की सीमा में है।

ऑक्सीकारक के साथ मिश्रित ज्वलनशील गैस को टार्च में जलाया जाता है। एक मशाल चलती गैसों का एक निश्चित आयतन है जिसमें दहन प्रक्रियाएँ होती हैं। दहन के सिद्धांत के सामान्य प्रावधानों के अनुसार, दो मूलभूत रूप से हैं विभिन्न तरीकेगैस भड़कना - गतिज और प्रसार। काइनेटिक दहन एक ऑक्सीकरण एजेंट के साथ गैस के प्रारंभिक (दहन से पहले) मिश्रण की विशेषता है। गैस और ऑक्सीडेंट को सबसे पहले बर्नर के मिक्सिंग डिवाइस में डाला जाता है। मिश्रण का दहन मिक्सर के बाहर किया जाता है। इस मामले में, प्रक्रिया की दर रासायनिक दहन प्रतिक्रियाओं की दर से सीमित होगी और
गर्म, रसायन।

विसरण दहन तब होता है जब दहनशील गैस को हवा में मिलाया जाता है। गैस हवा से अलग से काम करने की मात्रा में प्रवेश करती है। इस मामले में प्रक्रिया की दर हवा और fr . के साथ गैस के मिश्रण की दर से सीमित होगी

एक प्रकार का विसरण दहन मिश्रित (प्रसार-गतिज) दहन होता है। गैस हवा की कुछ मात्रा (पूर्ण दहन के लिए अपर्याप्त) के साथ मिश्रित होती है। इस वायु को प्राथमिक कहते हैं। परिणामी मिश्रण को काम करने की मात्रा में खिलाया जाता है। शेष वायु (द्वितीयक वायु) वहां से अलग प्रवेश करती है।

बॉयलर इकाइयों की भट्टियों में, ईंधन दहन के गतिज और मिश्रित सिद्धांतों का अक्सर उपयोग किया जाता है। प्रसार विधि का उपयोग अक्सर तकनीकी औद्योगिक भट्टियों में किया जाता है।

फ्लेयर की संरचना और लंबाई, अन्य चीजें समान होने के कारण, प्रवाह व्यवस्था पर निर्भर करती हैं। लैमिनार और अशांत गैस फ्लेयर्स के बीच अंतर करें। मिश्रण की कम प्रवाह दर पर एक लामिना की लौ बनती है (र 3000 की लौ पहले से ही बर्नर डिवाइस के बाहर निकलने के पास अशांत है।

गैस का दहन एक संकीर्ण क्षेत्र में होता है जिसे दहन मोर्चा कहा जाता है। ऑक्सीकरण एजेंट के साथ मिश्रित गैस, दहन के सामने जलती है, जिसे गतिज कहा जाता है। यह मोर्चा ताजा गैस-वायु मिश्रण और दहन उत्पादों के बीच इंटरफेस है। गतिज दहन मोर्चे का सतह क्षेत्र रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर से निर्धारित होता है।

गैस के विसरण दहन के मामले में, एक विसरण दहन मोर्चा बनता है, जो दहन उत्पादों और गैस के मिश्रण के साथ दहन उत्पादों के मिश्रण के बीच का अंतरफलक होता है जो गैस प्रवाह की ओर फैलता है। इस मोर्चे का सतह क्षेत्र ऑक्सीकरण एजेंट के साथ गैस के मिश्रण की दर से निर्धारित होता है।

प्रसार-गतिज गैस दहन दो मोर्चों की उपस्थिति की विशेषता है। गतिज दहन के दौरान, गैस के साथ मिश्रण में आपूर्ति किए गए ऑक्सीडेंट की खपत होती है; प्रसार दहन के दौरान, गैस का वह हिस्सा जो ऑक्सीडाइज़र की कमी के कारण गतिज दहन के दौरान नहीं जलता है, का सेवन किया जाता है।

अंजीर में। 1 पर जलती हुई मशालों की संरचना को दर्शाता है विभिन्न तरीकेदहनशील गैस का दहन और दहन सामने का आरेख।

चावल। 1. : गतिज (ए), मिश्रित (बी) और प्रसार (सी), साथ ही दहन मोर्चे की योजना

आने वाले ताजा गैस-वायु मिश्रण को दहन के मोर्चे से गर्मी चालन और विकिरण के माध्यम से गर्मी के हस्तांतरण के कारण गर्म किया जाता है। प्रज्वलन तापमान तक गर्म किया गया मिश्रण दहन के मोर्चे पर जलता है, और दहन उत्पाद इस क्षेत्र को छोड़ देते हैं और आंशिक रूप से आने वाले मिश्रण में फैल जाते हैं। बर्नर के बाहर दहन के सामने की स्थिति दहनशील गैस की भौतिक प्रकृति, मिश्रण में इसकी एकाग्रता, प्रवाह दर और अन्य कारकों पर निर्भर करती है। दहन मोर्चा अपनी सतह पर सामान्य दिशा में आगे बढ़ सकता है जब तक कि सामने की सतह की इकाई को संदर्भित जला और आपूर्ति किए गए मिश्रण की मात्रा के बीच समानता स्थापित न हो जाए। इस मामले में, थर्मल संतुलन भी पूरा होता है: दहन के मोर्चे से गर्मी का प्रवाह स्थानांतरित ठंडे स्रोत गैस के काउंटर प्रवाह से संतुलित होता है।

गैसीय ईंधन के दहन की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता सामान्य लौ प्रसार की गति है, जिस गति से दहन सामने आने वाली गैस-वायु मिश्रण की दिशा में सामान्य के साथ इसकी सतह तक जाती है। यदि प्रवाह वेग वेक्टर का प्रक्षेपण सामान्य से सामने की सतह पर बराबर है और, बर्नर कट के संबंध में यह मोर्चा स्थिर होगा। मुख्य कारक जिन पर सामान्य लौ प्रसार की दर निर्भर करती है, वे हैं गैस की प्रतिक्रियाशीलता, मिश्रण में इसकी सांद्रता और मिश्रण के पहले से गरम होने का तापमान।

गैस की प्रतिक्रियाशीलता सक्रियण ऊर्जा के मूल्य से निर्धारित होती है। जाहिर है, कम सक्रियण ऊर्जा वाली गैसें ऑक्सीकरण एजेंट के साथ उच्च दर पर प्रतिक्रिया करती हैं, और इन गैसों को उच्च लौ प्रसार दर (हाइड्रोजन, एसिटिलीन) की विशेषता होती है। दहन के दौरान निकलने वाली गर्मी की मात्रा और दहन के सामने का तापमान गैस और मिश्रण की सांद्रता पर निर्भर करता है। मिश्रण के प्रारंभिक तापन से सामने का तापमान बढ़ जाता है। यदि मिश्रण की प्रवाह दर ज्वाला प्रसार की गति से काफी अधिक है, तो लौ को अलग किया जा सकता है। यदि प्रवाह दर लौ प्रसार दर से बहुत कम है, तो लौ (सफलता) में बर्नर में खींची जाती है।

5. दहनशील गैसों की निचली और ऊपरी विस्फोटक सीमा

गैस-वायु मिश्रण के दहन की एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता एकाग्रता सीमा की उपस्थिति है। दहनशील गैसें प्रज्वलित या विस्फोट कर सकती हैं यदि वे हवा के साथ निश्चित (प्रत्येक गैस के लिए) अनुपात में मिश्रित होती हैं और उनके प्रज्वलन तापमान से कम नहीं गर्म होती हैं। अग्नि स्रोत (यहां तक ​​कि एक चिंगारी) की उपस्थिति में गैस और वायु के कुछ अनुपातों में गैस-वायु मिश्रण का प्रज्वलन और आगे सहज दहन संभव है।

विस्फोटक (ज्वलनशीलता) की निचली और ऊपरी सांद्रता सीमा के बीच अंतर - मिश्रण में गैस का न्यूनतम और अधिकतम प्रतिशत, जिस पर यह प्रज्वलित और विस्फोट कर सकता है।

निचली सीमा न्यूनतम से मेल खाती है, और ऊपरी सीमा मिश्रण में गैस की अधिकतम मात्रा से मेल खाती है, जिस पर वे प्रज्वलित होते हैं (प्रज्वलन के दौरान) और सहज (बाहर से गर्मी की आमद के बिना) लौ प्रसार (स्व-प्रज्वलन) . वही सीमाएँ गैस-वायु मिश्रण की विस्फोटकता की स्थितियों के अनुरूप हैं।

निचली विस्फोटक सीमा हवा के साथ मिश्रण में ईंधन वाष्प की न्यूनतम सांद्रता से मेल खाती है, जिस पर एक लौ आने पर एक फ्लैश होता है। ऊपरी विस्फोटक सीमा हवा के साथ मिश्रण में ईंधन वाष्प की अधिकतम सांद्रता से मेल खाती है, जिसके ऊपर हवा में ऑक्सीजन की कमी के कारण फ्लैश नहीं होता है। ज्वलनशील सीमा (जिसे विस्फोट सीमा भी कहा जाता है) की सीमा जितनी व्यापक होती है और निचली सीमा जितनी कम होती है, गैस उतनी ही अधिक विस्फोटक होती है। अधिकांश हाइड्रोकार्बन में कम विस्फोटक सीमा होती है। CH4 मीथेन के लिए, निचली और ऊपरी विस्फोटक सीमा क्रमशः 5% और 15% मात्रा के हिसाब से है।

कई गैसों में व्यापक विस्फोटक (ज्वलनशील) सीमाएँ होती हैं: हाइड्रोजन (4.0 - 75%), एसिटिलीन (2.0 - 81%) और कार्बन मोनोऑक्साइड (12.5 - 75%)। गैस-वायु मिश्रण में दहनशील गैस की मात्रा, जिसके नीचे उच्च तापमान के स्रोत को इसमें पेश करने पर ज्वाला इस मिश्रण में स्वतः नहीं फैल सकती है, प्रज्वलन की निचली सांद्रता सीमा (लौ प्रसार) या निचला विस्फोटक कहा जाता है। इस गैस की सीमा इस प्रकार, एक गैस / वायु मिश्रण केवल तभी विस्फोटक होता है जब उसमें दहनशील गैस की सामग्री निचली और ऊपरी विस्फोटक सीमा के बीच हो।

ज्वलनशीलता (विस्फोटक) सीमा का अस्तित्व दहन के दौरान गर्मी के नुकसान के कारण होता है। जब दहनशील मिश्रण को हवा, ऑक्सीजन या गैस से पतला किया जाता है, तो गर्मी का नुकसान बढ़ जाता है, ज्वाला के प्रसार की गति कम हो जाती है, और प्रज्वलन स्रोत को हटा दिए जाने के बाद दहन बंद हो जाता है।

मिश्रण के तापमान में वृद्धि के साथ, ज्वलनशीलता की सीमा का विस्तार होता है, और ऑटोइग्निशन तापमान से अधिक तापमान पर, हवा या ऑक्सीजन के साथ गैस का मिश्रण किसी भी मात्रा अनुपात में जलता है।

ज्वलनशीलता (विस्फोटक) की सीमा न केवल दहनशील गैसों के प्रकार पर निर्भर करती है, बल्कि प्रायोगिक स्थितियों (पोत क्षमता, प्रज्वलन स्रोत की तापीय शक्ति, मिश्रण तापमान, ज्वाला प्रसार ऊपर, नीचे, क्षैतिज, आदि) पर भी निर्भर करती है। यह विभिन्न साहित्यिक स्रोतों में इन सीमाओं के थोड़े भिन्न अर्थों की व्याख्या करता है। जब लौ ऊपर से नीचे या क्षैतिज रूप से फैलती है, तो निचली सीमा थोड़ी बढ़ जाती है, और ऊपरी कम हो जाती है।

इस तरह के मिश्रण के विस्फोट के दौरान गणना की गई अतिरिक्त दबाव इस प्रकार है: प्राकृतिक गैस - 0.75 एमपीए, प्रोपेन और ब्यूटेन - 0.86 एमपीए, हाइड्रोजन - 0.74 एमपीए, एसिटिलीन - 1.03 एमपीए। वास्तविक परिस्थितियों में, विस्फोट का तापमान अधिकतम मूल्यों तक नहीं पहुंचता है और उत्पन्न होने वाले दबाव संकेतित लोगों की तुलना में कम होते हैं, हालांकि, वे न केवल बॉयलर, इमारतों की परत को नष्ट करने के लिए पर्याप्त हैं, बल्कि विस्फोट होने पर धातु के कंटेनरों को भी नष्ट कर सकते हैं। उनमे।

विस्फोटक गैस-वायु मिश्रण के गठन का मुख्य कारण गैस आपूर्ति प्रणालियों और उसके व्यक्तिगत तत्वों (टपका हुआ वाल्व बंद होना, स्टफिंग बॉक्स सील का पहनना, गैस पाइपलाइनों का टूटना, रिसाव) से गैस रिसाव है। पिरोया कनेक्शनआदि), साथ ही परिसर, भट्टियों और बॉयलर और स्टोव, बेसमेंट और भूमिगत उपयोगिताओं के विभिन्न कुओं के गैस नलिकाओं का अपूर्ण वेंटिलेशन। गैस प्रणालियों और प्रतिष्ठानों के संचालन कर्मियों का कार्य गैस रिसाव की समय पर पहचान और उन्मूलन और गैसीय ईंधन के उपयोग के लिए उत्पादन निर्देशों के साथ-साथ अनुसूचित निवारक निरीक्षण और गैस की मरम्मत के बिना शर्त उच्च गुणवत्ता वाले प्रदर्शन का सख्त अनुपालन है। आपूर्ति प्रणाली और गैस उपकरण।

6. तरल ईंधन के दहन की विशेषताएं

आज इस्तेमाल किया जाने वाला मुख्य तरल ईंधन भारी ईंधन तेल है। छोटी क्षमता के प्रतिष्ठानों में, हीटिंग तेल का भी उपयोग किया जाता है, जो रेजिन के साथ तकनीकी मिट्टी के तेल का मिश्रण होता है। परमाणु अवस्था में तरल ईंधन जलाने की विधि का सबसे बड़ा व्यावहारिक अनुप्रयोग है। ईंधन के छिड़काव से इसके दहन में काफी तेजी आती है और ईंधन और ऑक्सीडाइज़र के बीच संपर्क के सतह क्षेत्र में वृद्धि के कारण दहन कक्षों की मात्रा में उच्च तापीय तनाव प्राप्त करना संभव हो जाता है।

तरल ईंधन का क्वथनांक हमेशा उनके ऑटोइग्निशन तापमान से कम होता है, यानी पर्यावरण का न्यूनतम तापमान, जिससे शुरू होकर ईंधन प्रज्वलित होता है और फिर बिना बाहरी ऊष्मा स्रोत के जलता है। यह तापमान इग्निशन तापमान से अधिक होता है, जिस पर ईंधन केवल एक बाहरी इग्निशन स्रोत (स्पार्क, ग्लोइंग कॉइल, आदि) की उपस्थिति में जलता है। इस कारण ऑक्सीकारक की उपस्थिति में द्रव ईंधनों का दहन वाष्प अवस्था में ही संभव है। तरल ईंधन के दहन के तंत्र को समझने के लिए यह परिस्थिति मुख्य है।

तरल ईंधन को जलाने की प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण शामिल हैं: 1 - नोजल का उपयोग करके परमाणुकरण (परमाणुकरण); 2 - ईंधन का वाष्पीकरण और थर्मल अपघटन; 3 - प्राप्त उत्पादों को हवा के साथ मिलाना; 4 - मिश्रण का प्रज्वलन; 5 - वास्तविक दहन।

परमाणुकरण का उद्देश्य हवा और गैसों के साथ तरल की संपर्क सतह को बढ़ाना है। इस मामले में, सतह कई हजार गुना बढ़ जाती है। जलती हुई मशाल के मजबूत विकिरण के कारण, बूंदें बहुत जल्दी वाष्पित हो जाती हैं और थर्मल अपघटन (दरार) से गुजरती हैं।

तरल ईंधन की एक बूंद जो गर्म मात्रा में गिर गई है, जिसका तापमान ऑटोइग्निशन तापमान से अधिक है, आंशिक रूप से वाष्पित होने लगता है। ईंधन वाष्प हवा के साथ मिलकर वाष्प-वायु मिश्रण बनाते हैं। प्रज्वलन उस समय होता है जब मिश्रण में वाष्प की सांद्रता प्रज्वलन की निचली सांद्रता सीमा पर अपने मूल्य से अधिक मूल्य तक पहुँच जाती है। दहन को दहनशील मिश्रण के दहन से छोटी बूंद द्वारा उत्पन्न गर्मी द्वारा स्वतः ही समर्थित किया जाता है। प्रज्वलन के क्षण से, वाष्पीकरण प्रक्रिया की दर बढ़ जाती है, क्योंकि दहनशील वाष्प-वायु मिश्रण का दहन तापमान उस मात्रा के प्रारंभिक तापमान से काफी अधिक होता है जिसमें परमाणु ईंधन पेश किया जाता है।

इस प्रकार, तरल ईंधन का दहन दो परस्पर संबंधित प्रक्रियाओं की विशेषता है: जलती हुई वाष्प-वायु मिश्रण से गर्मी की रिहाई के कारण ईंधन का वाष्पीकरण और छोटी बूंद की सतह के पास इस मिश्रण का वास्तविक दहन। वाष्प-वायु मिश्रण का सजातीय दहन एक रासायनिक प्रक्रिया है, और वाष्पीकरण प्रक्रिया प्रकृति में भौतिक है। तरल ईंधन के दहन की परिणामी गति और समय भौतिक या रासायनिक प्रक्रिया की तीव्रता से निर्धारित किया जाएगा।

तरल ईंधन जलाते समय, मशाल में तीन चरण होते हैं: 1 - तरल; 2 - ठोस (तरल हाइड्रोकार्बन के अपघटन से छितरी हुई कार्बन); 3 - गैसीय।

दहन दर, दहनशील गैसों के दहन के रूप में, मिश्रण के गठन की स्थितियों, प्रारंभिक वातन की डिग्री, लौ की अशांति की डिग्री, दहन कक्ष के तापमान और लौ के विकास की स्थितियों पर निर्भर करती है। . उच्च-आणविक हाइड्रोकार्बन गैसें, उच्च तापमान पर सरल यौगिकों में विघटित होकर कालिख कार्बन का उत्सर्जन करती हैं, जिसका कण आकार बहुत छोटा (~ 0.3 माइक्रोन) होता है। गर्म होने पर ये कण लौ की चमक प्रदान करते हैं। भारी हाइड्रोकार्बन लपटों की चमक को कम किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, आंशिक पूर्व-मिश्रण किया जाना चाहिए, अर्थात, नोजल को एक निश्चित मात्रा में हवा की आपूर्ति की जानी चाहिए। ऑक्सीजन कार्बनिक अणुओं के अपघटन की प्रकृति को बदलता है: कार्बन ठोस रूप में नहीं, बल्कि कार्बन मोनोऑक्साइड के रूप में, एक नीली पारदर्शी लौ के साथ जलता है।

यदि परिणामस्वरूप वाष्प के दहन की दर ईंधन के वाष्पीकरण की दर से काफी अधिक हो जाती है, तो दहन की दर को वाष्पीकरण की दर के रूप में लिया जाता है, और फिर comb = phys + τchem.

अन्यथा, जब एक ऑक्सीडाइज़र के साथ वाष्प की रासायनिक बातचीत की दर ईंधन के वाष्पीकरण की दर से काफी कम होती है, तो दहन प्रक्रिया की तीव्रता पूरी तरह से वाष्प-वायु मिश्रण के दहन की रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर और छोटी बूंदों पर निर्भर करेगी। वाष्पीकरण तरल ईंधन के दहन का सबसे लंबा चरण है। इसलिए, तरल ईंधन के सफल और किफायती दहन के लिए, परमाणुकरण के फैलाव को बढ़ाना आवश्यक है।

7. ठोस ईंधन का दहन (विषम दहन)

ईंधन के दहन के लिए, बड़ी मात्रा में हवा की आवश्यकता होती है, जो वजन के हिसाब से ईंधन की मात्रा से कई गुना अधिक होती है। हवा के साथ ईंधन परत को उड़ाते समय, प्रवाह पी के वायुगतिकीय दबाव का बल ईंधन जी के एक टुकड़े के वजन से कम या इसके विपरीत, इससे अधिक हो सकता है। "द्रवयुक्त बिस्तर" वाली भट्टियों में, "उबलता" ईंधन कणों के पृथक्करण से जुड़ा होता है, जिससे बिस्तर की मात्रा 1.5-2.5 गुना बढ़ जाती है। ईंधन कणों की गति (आमतौर पर वे 2 से 12 मिमी तक होती हैं) एक उबलते तरल की गति के समान होती है, यही वजह है कि ऐसी परत को "उबलते" कहा जाता था।

"द्रवयुक्त" बिस्तर वाली भट्टियों में, गैस-वायु प्रवाह बिस्तर क्षेत्र में नहीं फैलता है, लेकिन बिस्तर को सीधे उड़ा देता है। परत में प्रवेश करने वाला वायु प्रवाह गैर-समान मंदी से गुजरता है, जो एक जटिल वेग क्षेत्र बनाता है जिसमें कण प्रवाह में अपनी स्थिति के आधार पर लगातार अपनी हवा बदलते रहते हैं। इस मामले में, कण एक घूर्णी-स्पंदन गति प्राप्त करते हैं, जो उबलते तरल की छाप पैदा करता है।

ठोस ईंधन की दहन प्रक्रिया को सशर्त रूप से चरणों में विभाजित किया जा सकता है जो एक दूसरे को ओवरलैप करते हैं। ये चरण विभिन्न तापमान और तापीय परिस्थितियों में होते हैं और विभिन्न मात्रा में ऑक्सीडेंट की आवश्यकता होती है।

भट्ठी में प्रवेश करने वाला ताजा ईंधन कम या ज्यादा तेजी से गर्म होता है, इससे नमी वाष्पित हो जाती है और वाष्पशील पदार्थ निकलते हैं - ईंधन के शुष्क आसवन के उत्पाद। उसी समय, कोक बनने की प्रक्रिया आगे बढ़ती है। कोक को जलाया जाता है और आंशिक रूप से भट्ठी पर गैसीकृत किया जाता है, और गैसीय उत्पादों को दहन कक्ष में जला दिया जाता है। ईंधन का गैर-दहनशील खनिज हिस्सा ईंधन के दहन के दौरान लावा और राख में बदल जाता है।

8. विभिन्न भट्टियों के डिजाइन

एक दहन उपकरण या भट्ठी एक बॉयलर इकाई का एक हिस्सा है जिसे ईंधन जलाने और उसमें रासायनिक रूप से बंधी गर्मी को छोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसी समय, भट्ठी एक हीट एक्सचेंज डिवाइस है जिसमें ईंधन के दहन के दौरान निकलने वाली गर्मी का एक हिस्सा विकिरण द्वारा हीटिंग सतहों को दिया जाता है। इसके अलावा, जब भट्ठी में ठोस ईंधन जलाया जाता है, तो परिणामी राख का कुछ हिस्सा बाहर गिर जाता है।

जलने वाले ईंधन के प्रकार के अनुसार, ठोस, तरल और गैसीय ईंधन जलाने के लिए भट्टियां होती हैं। इसके अलावा, ऐसी भट्टियां हैं जिनमें एक ही समय में विभिन्न प्रकार के ईंधन को जलाना संभव है: तरल या गैसीय, तरल और गैसीय के साथ ठोस।

ईंधन के दहन के तीन मुख्य तरीके हैं: एक बिस्तर में, एक मशाल और एक भंवर (चक्रवात)। इसके अनुसार, फायरबॉक्स को तीन में बांटा गया है बड़ा वर्ग: स्तरित, भड़कना और भंवर। भड़कना और भंवर भट्टियां अक्सर संयुक्त होती हैं सामान्य वर्गचैम्बर भट्टियां।

चावल। 2.: ए - घनी परत; बी - "उबलते" परत; सी और डी - निलंबित परत (विषम फ्लेयर्स)

परत में, बॉयलर इकाइयों के तहत 20-35 t / h तक की भाप क्षमता के साथ ईंधन जलाया जाता है। परत में केवल ठोस गांठ ईंधन को जलाया जा सकता है, उदाहरण के लिए: भूरा और बिटुमिनस कोयले, गांठ पीट, तेल शेल, लकड़ी। बिस्तर में जलाए जाने वाले ईंधन को ग्रेट पर लोड किया जाता है, जिस पर यह घने बिस्तर में होता है। ईंधन का दहन हवा की एक धारा में होता है, जो आमतौर पर इस परत को नीचे से ऊपर तक भेदता है।

एक बिस्तर में ईंधन जलाने की भट्टियों को तीन वर्गों (चित्र 3) में विभाजित किया गया है:

1 - एक निश्चित भट्ठी के साथ भट्टियां और उस पर गतिहीन पड़ी ईंधन की एक परत (चित्र 3, ए और बी);

2 - एक चलती भट्ठी के साथ भट्टियां, उस पर पड़ी ईंधन की परत को हिलाना (चित्र 3, सी, डी);

3 - एक निश्चित भट्ठी के साथ भट्टियां और इसके साथ चलती ईंधन की एक परत (चित्र। 3, ई, एफ, जी)।

चावल। 3. एक परत में ईंधन जलाने के लिए बर्नर आरेख: ए - मैनुअल क्षैतिज भट्ठी; बी - एक निश्चित बिस्तर पर फेंकने वाले के साथ फायरबॉक्स; सी - एक चेन मैकेनिकल ग्रेट के साथ एक फायरबॉक्स; डी - एक यांत्रिक श्रृंखला वापसी जाली और एक स्प्रेडर के साथ फायरबॉक्स; डी - एक सरसराहट बार के साथ फायरबॉक्स; ई - भट्ठी के साथ फायरबॉक्स; जी - पोमेरेन्त्सेव सिस्टम का फायरबॉक्स

एक निश्चित भट्ठी और ईंधन के एक निश्चित बिस्तर के साथ सबसे सरल फायरबॉक्स एक मैनुअल क्षैतिज भट्ठी (छवि 3, ए) के साथ एक फायरबॉक्स है। इस भट्ठी पर सभी प्रकार के ठोस ईंधन को जलाया जा सकता है, लेकिन मैनुअल रखरखाव की आवश्यकता बहुत कम भाप क्षमता (1-2 टी / एच तक) के बॉयलरों में इसके आवेदन को सीमित करती है।

उच्च भाप क्षमता वाले बॉयलरों के नीचे ईंधन के स्तरित दहन के लिए, भट्ठी का रखरखाव और सबसे पहले, इसे ताजा ईंधन की आपूर्ति यंत्रीकृत है।

एक निश्चित भट्ठी और ईंधन के एक निश्चित बिस्तर के साथ भट्टियों में, स्प्रेडर्स 1 का उपयोग करके लोडिंग मशीनीकरण किया जाता है, जो लगातार यांत्रिक रूप से ताजा ईंधन लोड करता है और इसे ग्रेट 2 (छवि 3, बी) की सतह पर बिखेरता है। ऐसी भट्टियों में 6.5-10.0 t / h तक की भाप क्षमता वाले बॉयलरों के नीचे बिटुमिनस और भूरे रंग के कोयले और कभी-कभी एन्थ्रेसाइट को जलाना संभव है।

चलती भट्ठी के साथ भट्टियों का वर्ग, उस पर पड़ी ईंधन की परत को हिलाते हुए, एक यांत्रिक श्रृंखला भट्ठी (छवि 3, सी) के साथ भट्टियां शामिल हैं, जो विभिन्न संशोधनों में की जाती हैं। इस भट्टी में, हॉपर 1 से ईंधन गुरुत्वाकर्षण द्वारा धीरे-धीरे चलने वाली अंतहीन चेन ग्रेट 2 के सामने के हिस्से में प्रवाहित होता है, जिसके द्वारा इसे भट्टी में डाला जाता है। जलता हुआ ईंधन भट्ठी के साथ भट्ठी के कपड़े के साथ लगातार चलता रहता है। इस मामले में, यह पूरी तरह से जल जाता है, जिसके बाद जाली के अंत में बने स्लैग को स्लैग बंकर 3 में डाला जाता है।

चेन ग्रेट भट्टियां ईंधन की गुणवत्ता के प्रति संवेदनशील होती हैं। वे अपेक्षाकृत उच्च राख गलनांक के साथ सॉर्ट किए गए, नॉन-केकिंग, मध्यम नम और मध्यम राख वाले कोयले के दहन के लिए सबसे उपयुक्त हैं और प्रति दहनशील द्रव्यमान UG = 10-25% की वाष्पशील उपज है। ऐसी भट्टियों में छांटे गए एन्थ्रेसाइट को भी जलाया जा सकता है। चेन ग्रेट वाली भट्टियां, कोकिंग कोयले के साथ-साथ कम पिघलने वाली राख वाले कोयले पर काम करने के लिए अनुपयुक्त हैं। इन भट्टियों को बॉयलर के तहत 10 से 150 टी / एच के भाप उत्पादन के साथ स्थापित किया जा सकता है, लेकिन रूस में वे भाप बॉयलर के तहत 10-35 टी / एच के भाप उत्पादन के साथ स्थापित होते हैं, मुख्य रूप से सॉर्ट किए गए एन्थ्रेसाइट को जलाने के लिए।

उच्च नमी वाले ईंधन को जलाने के लिए, विशेष रूप से सॉड पीट में, चेन ग्रेट को एक शाफ्ट भट्टी के साथ जोड़ा जाता है, जो ईंधन के प्रारंभिक सुखाने के लिए आवश्यक है। सबसे आम खान-श्रृंखला भट्टी प्रो. टीएफ मकारिवा।

विचाराधीन वर्ग का एक अन्य प्रकार का फायरबॉक्स रिटर्न चेन ग्रेट और थ्रोअर के साथ फायरबॉक्स हैं। इन भट्टियों में, भट्ठी विपरीत दिशा में चलती है, अर्थात भट्ठी की पिछली दीवार से सामने की ओर। फर्नेस की सामने की दीवार पर स्प्रेडर्स लगे होते हैं जो कैनवास को लगातार ईंधन की आपूर्ति करते हैं। जले हुए स्लैग को भट्ठी के सामने के हिस्से के नीचे स्थित स्लैग हॉपर में ग्रेट से डाला जाता है। इस प्रकार की भट्टियां ईंधन की गुणवत्ता के प्रति बहुत कम संवेदनशील होती हैं, जो कि भट्टियों की तुलना में आगे की दौड़ के साथ होती हैं, इसलिए इनका उपयोग 10-35 टन की भाप क्षमता वाले बॉयलरों के नीचे छांटे गए और बिना छांटे गए काले और भूरे रंग के कोयले दोनों को जलाने के लिए किया जाता है। / एच।

एक निश्चित भट्ठी के साथ भट्टियां और इसके साथ चलने वाली ईंधन की एक परत ईंधन के आंदोलन और दहन की प्रक्रियाओं को व्यवस्थित करने के विभिन्न सिद्धांतों पर आधारित होती है। सरसराहट वाले बार के साथ भट्टियों में, ईंधन एक विशेष आकार की एक विशेष पट्टी के साथ एक निश्चित क्षैतिज जाली के साथ चलता है, जो आगे और पीछे की ओर बढ़ता है। इनका उपयोग 6.5 t / h तक की भाप क्षमता वाले बॉयलरों के नीचे भूरे कोयले को जलाने के लिए किया जाता है। सरसराहट वाली पट्टी के साथ एक प्रकार का फायरबॉक्स, प्रोफेसर का एक भड़कना-परत फ़ायरबॉक्स है। एस। वी। तातिशचेवा, जिसका उपयोग बॉयलरों के नीचे 75 टी / एच तक की भाप क्षमता के साथ पिस्ड पीट को जलाने के लिए किया जाता था। यह एक खदान पूर्व-भट्ठी की उपस्थिति से एक सरसराहट पट्टी के साथ एक पारंपरिक फायरबॉक्स से भिन्न होता है, जिसमें एक विशेष बेदखलदार द्वारा खदान में चूसा गया ग्रिप गैसों के साथ मिल्ड पीट को पहले सुखाया जाता है। इस भट्टी में लिग्नाइट और बिटुमिनस कोयले को भी जलाया जा सकता है।

वीवी पोमेरेन्त्सेव सिस्टम की एक झुकी हुई भट्ठी और उच्च गति वाली भट्टियों में, ऊपर से भट्ठी में प्रवेश करने वाला ईंधन, दहन के दौरान, भट्ठी के निचले हिस्से में गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के तहत स्लाइड करता है, जिससे ईंधन के नए हिस्से भट्ठी में प्रवेश करते हैं। . इन भट्टियों का उपयोग जलाने के लिए किया जाता है लकड़ी का कचरा 2.5 से 20 t / h की भाप क्षमता वाले बॉयलरों के तहत, और सॉड पीट को जलाने के लिए खदान भट्टियां - बॉयलर के तहत 6.5 t / h तक की भाप क्षमता के साथ।

रूस में ईंधन संतुलन की ख़ासियत के कारण, जिसमें मुख्य रूप से बिटुमिनस और आंशिक रूप से भूरे रंग के कोयले का उपयोग किया जाता है, थ्रोअर्स और मैकेनिकल चेन ग्रेट्स के साथ भट्टियां सबसे आम हैं। पीट, शेल और लकड़ी जलाने के लिए डिज़ाइन किए गए भट्टियां बहुत कम आम हैं, क्योंकि रूस के ईंधन संतुलन में इस प्रकार के ईंधन एक माध्यमिक भूमिका निभाते हैं।

भड़कने की प्रक्रिया ठोस, तरल और गैसीय ईंधन को जला सकती है। जिसमें:

गैसीय ईंधन को किसी प्रारंभिक तैयारी की आवश्यकता नहीं होती है;

ठोस ईंधन को विशेष चूर्णित करने वाले संयंत्रों में एक महीन पाउडर के रूप में पूर्व-जमीन होना चाहिए, जिसका मुख्य तत्व कोयला पीसने वाली मिलें हैं;

तरल ईंधन को विशेष नोजल में बहुत महीन बूंदों में परमाणु बनाया जाना चाहिए।

तरल और गैसीय ईंधन किसी भी भाप क्षमता के बॉयलरों के तहत जलाए जाते हैं, और चूर्णित ईंधन - बॉयलर इकाइयों के तहत 35-50 t / h और उससे अधिक की भाप क्षमता वाले होते हैं।

फ्लेयर प्रक्रिया में तीन प्रकार के ईंधन में से प्रत्येक के दहन में विशिष्ट विशेषताएं होती हैं, लेकिन सामान्य सिद्धांतज्वाला दहन सभी ईंधनों के लिए समान रहता है।

फ्लेयर फर्नेस (चित्र 4) आग रोक ईंटों से बना एक आयताकार कक्ष 1 है, जिसमें बर्नर 2 के माध्यम से, इसके दहन के लिए आवश्यक ईंधन और हवा, यानी ईंधन-वायु मिश्रण, निकट संपर्क में पेश किए जाते हैं। यह मिश्रण परिणामी मशाल में प्रज्वलित और जलता है। दहन गैसें फायरबॉक्स को उसके शीर्ष पर छोड़ देती हैं। इन दहन उत्पादों के साथ चूर्णित ईंधन के दहन के दौरान, ईंधन राख का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बॉयलर गैस नलिकाओं में ले जाया जाता है, और शेष राख भट्ठी के निचले हिस्से (स्लैग फ़नल) में स्लैग के रूप में गिरती है। .

चावल। 4. : ए - ठोस राख हटाने के साथ एकल कक्ष चूर्णित ईंधन भट्ठी; बी - तरल राख हटाने के साथ चूर्णित ईंधन के लिए सिंगल-चेंबर फायरबॉक्स; सी - तरल और गैसीय ईंधन के लिए भट्ठी; डी - चूर्णित ईंधन को जलाने के लिए अर्ध-खुले दहन कक्ष के साथ एक भट्टी

दहन कक्ष की दीवारों को अंदर से वाटर-कूल्ड पाइप - फर्नेस वाटर स्क्रीन की एक प्रणाली के साथ कवर किया गया है। इन स्क्रीनों को मशाल और पिघला हुआ स्लैग के उच्च तापमान की कार्रवाई के तहत दहन कक्ष की चिनाई को पहनने और आंसू से बचाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि वे एक प्रभावी हीटिंग सतह का प्रतिनिधित्व करते हैं जो उत्सर्जित गर्मी की एक बड़ी मात्रा को अवशोषित करता है मशाल इसलिए, ये फ़ायरवॉल बहुत हो जाते हैं प्रभावी उपायदहन कक्ष में ग्रिप गैसों को ठंडा करना।

चूर्णित ईंधन के लिए फ्लेयर फर्नेस को स्लैग हटाने की विधि के अनुसार दो वर्गों में बांटा गया है: ए) सॉलिड-स्टेट स्लैग रिमूवल वाली भट्टियां; बी) तरल लावा हटाने के साथ भट्टियां।

ठोस अवस्था में स्लैग को हटाने के साथ भट्ठी का चैंबर 1 (चित्र 4, ए) नीचे से एक स्लैग फ़नल 3 द्वारा सीमित है, जिसकी दीवारें दीवार ट्यूबों द्वारा संरक्षित हैं। इस फ़नल को "ठंडा" कहा जाता है। इस फ़नल में गिरने वाली मशाल से गिरने वाली स्लैग की बूंदें, इसमें माध्यम के अपेक्षाकृत कम तापमान के कारण, जम जाती हैं, अलग-अलग अनाज में दानेदार होती हैं। ठंडे फ़नल से, गले के माध्यम से स्लैग ग्रेन्युल 4 स्लैग रिसीवर 5 में प्रवेश करते हैं, जहां से उन्हें एक विशेष तंत्र द्वारा राख हटाने की प्रणाली में हटा दिया जाता है।

तरल लावा हटाने के साथ भट्ठी का चैंबर 1 (चित्र 4, बी) नीचे से एक क्षैतिज या थोड़ा झुका हुआ चूल्हा 3 द्वारा सीमित है, जिसके पास भट्ठी की दीवारों के निचले हिस्से के थर्मल इन्सुलेशन के परिणामस्वरूप, तापमान है राख के गलनांक से ऊपर बना रहता है। इसके परिणामस्वरूप, इस चूल्हे पर मशाल से गिरा हुआ स्लैग पिघली हुई अवस्था में रहता है और भट्टी से नल के छेद 4 के माध्यम से स्लैग रिसीविंग बाथ 5 में बहता है, जो पानी से भरा होता है, जहाँ जमने पर यह छोटे टुकड़ों में टूट जाता है। कांच के कण।

तरल लावा हटाने वाले भट्टियों को एक में विभाजित किया गया है- (चित्र 4, बी) और बड़े बॉयलरों के लिए दो-कक्ष (चित्र। 4, डी)। उत्तरार्द्ध में, दहन कक्ष को दो कक्षों में विभाजित किया गया है:

1 - दहन कक्ष जिसमें ईंधन जलाया जाता है;

2 - एक शीतलन कक्ष जिसमें दहन उत्पादों को ठंडा किया जाता है।

दहन कक्ष स्क्रीन को थर्मल इन्सुलेशन के साथ कवर किया जाता है

तरल स्लैग को अधिक मज़बूती से प्राप्त करने के लिए दहन तापमान को अधिकतम करने के लिए, और शीतलन कक्ष की स्क्रीन खुली होती है ताकि वे दहन उत्पादों के तापमान को और कम कर सकें।

तरल और गैसीय ईंधन (छवि 4, सी) के लिए फ्लेयर भट्टियां एक क्षैतिज या थोड़ा झुका हुआ चूल्हा के साथ की जाती हैं।

बहुत बड़ी बॉयलर इकाइयों में, प्रिज्मीय दहन कक्षों के साथ, तथाकथित अर्ध-खुले कक्षों का प्रदर्शन किया जाता है, जो एक विशेष कसना की उपस्थिति की विशेषता होती है जो भट्ठी को दो क्षेत्रों में विभाजित करती है: दहन और शीतलन। अर्ध-खुले कक्षों का उपयोग चूर्णित (चित्र 4, डी), तरल और गैसीय ईंधन को जलाने के लिए किया जाता है।

फ्लेयर भट्टियों को बर्नर के प्रकार द्वारा भी वर्गीकृत किया जा सकता है, जो प्रत्यक्ष-प्रवाह और घूमता है, और दहन कक्ष में बर्नर के स्थान के अनुसार। बर्नर को सामने (चित्र 4) और इसकी साइड की दीवारों पर और दहन कक्ष के कोनों पर रखा जाता है (चित्र 4)। बड़ी बॉयलर इकाइयों में, भट्ठी के सामने और पीछे की दीवारों पर बर्नर के विपरीत प्लेसमेंट का उपयोग करना भी संभव है (चित्र 4, डी)।

भंवर (चक्रवात) भट्टियों में वाष्पशील की एक उच्च सामग्री के साथ ठोस ईंधन को जलाना संभव है, एक चूर्ण अवस्था में कुचल दिया जाता है या 4-6 मिमी के दाने के आकार के साथ-साथ (अब तक दुर्लभ) ईंधन तेल।

एक चक्रवात भट्टी के संचालन का सिद्धांत यह है कि लगभग क्षैतिज (चित्र 5, ए) या एक छोटे व्यास के एक ऊर्ध्वाधर बेलनाकार प्री-फर्नेस 1 में, एक गैस-वायु भंवर बनाया जाता है, जिसमें जलने वाले ईंधन के कण प्रसारित होते हैं। बार-बार जब तक वे निलंबन में लगभग पूरी तरह से जल नहीं जाते।

चावल। 5. : ए - क्षैतिज चक्रवाती भट्टियों के साथ फायरबॉक्स; बी - ऊर्ध्वाधर चक्रवाती भट्टियों के साथ फायरबॉक्स

ठोस ईंधन के दहन के दौरान पूर्व-भट्ठियों से दहन उत्पाद आफ्टरबर्नर 2 में प्रवेश करते हैं, और इससे शीतलन कक्ष 3 में और फिर बॉयलर इकाई के गैस नलिकाओं में। प्री-फर्नेस से स्लैग को टैहोल 5 के माध्यम से तरल रूप में हटा दिया जाता है, और आफ्टरबर्नर और कूलिंग चैंबर के बीच या साइक्लोन प्रीहीटर्स और आफ्टरबर्नर के बीच फंसे हुए स्लैग की मात्रा को बढ़ाने के लिए, पाइप 4 का स्लैग ट्रैप बंडल स्थापित किया जाता है। और दहन उत्पादों को पूर्व-भट्ठियों से सीधे शीतलन कक्ष में हटा दिया जाता है। चक्रवाती भट्टियों का उपयोग अपेक्षाकृत उच्च भाप क्षमता वाली बॉयलर इकाइयों में किया जाता है।

ऊपर सूचीबद्ध ईंधन दहन के तीन मुख्य तरीकों के अलावा, कुछ मध्यवर्ती विधियां भी हैं।

असाइनमेंट ……………………………………………………………………… ..3

परिचय …………………………………………………………………… 4

सैद्धांतिक भाग

1. ठोस ईंधन दहन की विशेषताएं …………………………………………………………………………………………… 6

2. चैम्बर भट्टियों में ईंधन का दहन ………………………… .9

3. रूस के ऊर्जा क्षेत्र में ठोस ईंधन का स्थान और भूमिका …………… ..12

4. रचनात्मक और तकनीकी तरीकों से बॉयलर भट्टियों से राख कणों के उत्सर्जन में कमी …………………… 14

5. राख संग्रह और राख संग्राहकों के प्रकार …………………… .15

6. चक्रवाती (जड़त्वीय) राख संग्राहक… .. ……………………… ..16

परिकलित भाग

1. प्रारंभिक डेटा ………………………………………………… .18

2. कार्यशील ईंधन की प्राथमिक संरचना की गणना ………………… ..19
3. बॉयलर रूम में दहन के दौरान ईंधन के दहन उत्पादों के द्रव्यमान और मात्रा की गणना

4. पाइप एच की ऊंचाई का निर्धारण ……………………………… …… 20

5. वातावरण में हानिकारक पदार्थों के अधिकतम अनुमेय उत्सर्जन के फैलाव और मानकों की गणना ………………………………………… 20

6. सफाई की आवश्यक डिग्री का निर्धारण ………………………… 21

चक्रवात के चुनाव का औचित्य ………………………………………… ..22

एप्लाइड डिवाइस ……………………………………। …… 23

निष्कर्ष ……………………………………………………………… .24

प्रयुक्त साहित्य की सूची ……………………………………… 26

व्यायाम

1. ठोस ईंधन की निर्दिष्ट डिजाइन विशेषताओं के आधार पर कार्यशील ईंधन की प्राथमिक संरचना का निर्धारण करें।

2. क्लॉज 1 और प्रारंभिक डेटा के परिणामों का उपयोग करते हुए, कण पदार्थ ए, सल्फर ऑक्साइड एसओ एक्स, कार्बन मोनोऑक्साइड सीओ, नाइट्रोजन ऑक्साइड एनओ एक्स के दहन उत्पादों के उत्सर्जन और मात्रा की गणना करें, परिचालन स्थितियों के तहत चिमनी में प्रवेश करने वाली गैसों की प्रवाह दर बॉयलर प्लांट।

3. खंड 2 के परिणामों और प्रारंभिक आंकड़ों के अनुसार, चिमनी के मुंह का व्यास निर्धारित करें। पाइप एच की ऊंचाई निर्धारित करें।

4. हानिकारक पदार्थों की सबसे अपेक्षित सांद्रता C m (mg / m 3) निर्धारित करें: कार्बन मोनोऑक्साइड CO, सल्फर डाइऑक्साइड SO 2, नाइट्रोजन ऑक्साइड NO x, धूल, (राख) प्रतिकूल फैलाव परिस्थितियों में वातावरण की सतह परत में।

5. हवा में हानिकारक पदार्थों की वास्तविक सामग्री की तुलना करें, पृष्ठभूमि की एकाग्रता (सी एम + सी एफ) को ध्यान में रखते हुए, स्वच्छता और स्वच्छ मानकों (एमपीसी) के साथ, यदि एमपीसी सीओ = 5 मिलीग्राम / एम 3, एमपीसी संख्या 2 = 0.085 , एमपीसी एसओ 2 = 0, 5 मिलीग्राम / मी 3, धूल की अधिकतम अनुमेय सांद्रता = 0.5 मिलीग्राम / मी 3।

7. शुद्धिकरण की आवश्यक डिग्री निर्धारित करें और उत्सर्जन को कम करने के लिए सिफारिशें दें यदि किसी पदार्थ का वास्तविक एम उत्सर्जन डिजाइन मानक (एमपीई) से अधिक है।

8. अपशिष्ट खतरनाक पदार्थों के उपचार के लिए उपयोग की जाने वाली विधियों और उपकरणों को विकसित करना और उन्हें उचित ठहराना।

सैद्धांतिक भाग

परिचय

औद्योगिक उत्पादन और अन्य प्रकार की मानव आर्थिक गतिविधियों के साथ पर्यावरण में प्रदूषकों की रिहाई होती है।

हीटिंग सिस्टम के लिए पानी गर्म करने के लिए ठोस, तरल और गैसीय ईंधन के दहन का उपयोग करने वाले बॉयलर इंस्टॉलेशन पर्यावरण को महत्वपूर्ण नुकसान पहुंचाते हैं।

ऊर्जा क्षेत्र के नकारात्मक प्रभाव का मुख्य स्रोत जीवाश्म ईंधन के दहन के दौरान बनने वाले उत्पाद हैं।

जीवाश्म ईंधन के कार्यशील द्रव्यमान में कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, सल्फर, नमी और राख होते हैं। ईंधन के पूर्ण दहन के परिणामस्वरूप कार्बन डाइऑक्साइड, जल वाष्प, सल्फर ऑक्साइड (सल्फर डाइऑक्साइड, सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड और राख) बनते हैं। सल्फर ऑक्साइड और राख विषाक्त पदार्थों में से हैं। उच्च-शक्ति दहन कक्ष बॉयलरों की मशाल के मूल में, ईंधन हवा में नाइट्रोजन का आंशिक ऑक्सीकरण नाइट्रोजन ऑक्साइड (नाइट्रोजन ऑक्साइड और डाइऑक्साइड) के गठन के साथ होता है।

भट्टियों में ईंधन के अपूर्ण दहन से कार्बन मोनोऑक्साइड सीओ 2, हाइड्रोकार्बन सीएच 4, सी 2 एच 6, साथ ही कार्सिनोजेनिक पदार्थ भी बन सकते हैं। अधूरे दहन के उत्पाद बहुत हानिकारक होते हैं, लेकिन आधुनिक दहन तकनीक के साथ, उनके गठन को समाप्त या कम किया जा सकता है।

उच्चतम राख सामग्री तेल शेल और भूरे रंग के कोयले के साथ-साथ कुछ प्रकार के कोयले में पाई जाती है। तरल ईंधन में राख की मात्रा कम होती है; प्राकृतिक गैसराख रहित ईंधन है।

बिजली संयंत्रों की चिमनियों से वातावरण में उत्सर्जित होने वाले जहरीले पदार्थ वन्यजीवों के पूरे परिसर और जीवमंडल पर हानिकारक प्रभाव डालते हैं।

बॉयलर इकाइयों में ईंधन के दहन के दौरान हानिकारक उत्सर्जन के प्रभाव से पर्यावरण की रक्षा करने की समस्या के व्यापक समाधान में शामिल हैं:

विकास और कार्यान्वयन तकनीकी प्रक्रियाएंजो ईंधन के दहन की पूर्णता आदि के कारण हानिकारक पदार्थों के उत्सर्जन को कम करता है;

अपशिष्ट गैसों की सफाई के लिए प्रभावी तरीकों और तकनीकों का कार्यान्वयन।

वर्तमान स्तर पर पर्यावरणीय समस्याओं को हल करने का सबसे प्रभावी तरीका ऐसी तकनीकों का निर्माण करना है जो अपशिष्ट मुक्त के करीब हों। साथ ही, प्राकृतिक संसाधनों, सामग्री और ऊर्जा दोनों के तर्कसंगत उपयोग की समस्या को हल किया जा रहा है।

ठोस ईंधन दहन की विशेषताएं

ठोस ईंधन के दहन में दो अवधि शामिल हैं: गर्मी की तैयारी और वास्तविक दहन। थर्मल तैयारी की प्रक्रिया में, ईंधन को गर्म किया जाता है, सुखाया जाता है, और लगभग 110 के तापमान पर, इसके घटक घटकों का पाइरोजेनेटिक अपघटन गैसीय वाष्पशील पदार्थों की रिहाई के साथ शुरू होता है। इस अवधि की अवधि मुख्य रूप से ईंधन की नमी सामग्री, उसके कणों के आकार और आसपास के दहन माध्यम और ईंधन कणों के बीच गर्मी विनिमय की स्थितियों पर निर्भर करती है। थर्मल तैयारी की अवधि के दौरान प्रक्रियाओं का कोर्स मुख्य रूप से हीटिंग, ईंधन के सुखाने और जटिल आणविक यौगिकों के थर्मल अपघटन के लिए गर्मी के अवशोषण से जुड़ा होता है।

दहन स्वयं 400-600 के तापमान पर वाष्पशील पदार्थों के प्रज्वलन से शुरू होता है, और दहन प्रक्रिया के दौरान निकलने वाली गर्मी कोक अवशेषों के त्वरित ताप और प्रज्वलन प्रदान करती है।

कोक का दहन लगभग 1000 के तापमान पर शुरू होता है और यह सबसे लंबी प्रक्रिया है।

यह इस तथ्य से निर्धारित होता है कि कण सतह के पास के क्षेत्र में ऑक्सीजन का हिस्सा ज्वलनशील वाष्पशील के दहन पर खर्च किया जाता है और इसकी शेष एकाग्रता में कमी आई है; इसके अलावा, सजातीय पदार्थों के लिए सजातीय प्रतिक्रियाओं की गति में विषम प्रतिक्रियाएं हमेशा हीन होती हैं। रासायनिक गतिविधि।

नतीजतन, एक ठोस कण का कुल जलने का समय मुख्य रूप से कोक अवशेषों के दहन (कुल जलने के समय का लगभग 2/3) से निर्धारित होता है। वाष्पशील पदार्थों की उच्च उपज वाले युवा ईंधन में, कोक अवशेष प्रारंभिक कण द्रव्यमान के आधे से भी कम होता है, इसलिए, उनका दहन (समान प्रारंभिक आकार के साथ) जल्दी होता है और अंडरबर्निंग की संभावना कम हो जाती है। पुराने प्रकार के ठोस ईंधन में प्रारंभिक कण आकार के करीब एक बड़ा कोक अवशेष होता है, जिसके दहन में दहन कक्ष में कण का पूरा निवास समय लगता है। प्रारंभिक ईंधन के प्रकार के आधार पर 1 मिमी के प्रारंभिक आकार वाले कण का दहन समय 1 से 2.5 सेकेंड तक होता है।

अधिकांश ठोस ईंधन का कोक अवशेष मुख्य रूप से होता है, और कई ठोस ईंधनों के लिए, लगभग पूरी तरह से कार्बन (ईंधन के कार्बनिक द्रव्यमान का 60 से 97% तक) होता है। इस बात को ध्यान में रखते हुए कि ईंधन के दहन के दौरान कार्बन मुख्य ऊष्मा विमोचन प्रदान करता है, आइए हम सतह से कार्बन कण के दहन की गतिशीलता पर विचार करें। अशांत प्रसार (अशांत द्रव्यमान स्थानांतरण) के कारण पर्यावरण से कार्बन कण को ​​ऑक्सीजन की आपूर्ति की जाती है, जिसमें पर्याप्त उच्च तीव्रता होती है, लेकिन एक पतली गैस परत (सीमा परत) कण सतह पर सीधे रहती है, जिसके माध्यम से ऑक्सीडाइज़र का स्थानांतरण होता है। आणविक प्रसार के नियमों के अनुसार किया जाता है।

यह परत सतह पर ऑक्सीजन की आपूर्ति को महत्वपूर्ण रूप से रोकती है। यह रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान कार्बन की सतह से निकलने वाले दहनशील गैस घटकों को जला देता है।

प्रसार, गतिज और मध्यवर्ती दहन क्षेत्र प्रतिष्ठित हैं। मध्यवर्ती और विशेष रूप से प्रसार क्षेत्र में, ऑक्सीजन की आपूर्ति में वृद्धि करके, ऑक्सीडाइज़र के प्रवाह को जलने वाले ईंधन कणों को सक्रिय करके दहन की तीव्रता संभव है। उच्च प्रवाह दर पर, सतह पर लामिना परत की मोटाई और प्रतिरोध कम हो जाता है और ऑक्सीजन की आपूर्ति बढ़ जाती है। यह गति जितनी अधिक होगी, ऑक्सीजन के साथ ईंधन का मिश्रण उतना ही अधिक होगा और तापमान जितना अधिक होगा, गतिज से मध्यवर्ती क्षेत्र में संक्रमण और मध्यवर्ती से प्रसार दहन क्षेत्र में संक्रमण होगा।

गहन दहन के संदर्भ में एक समान प्रभाव चूर्णित ईंधन के कण आकार को कम करके प्राप्त किया जाता है। छोटे कणों में पर्यावरण के साथ अधिक विकसित ऊष्मा और द्रव्यमान स्थानांतरण होता है। इस प्रकार, जैसे-जैसे चूर्णित ईंधन का कण आकार घटता जाता है, गतिज दहन क्षेत्र का विस्तार होता है। तापमान में वृद्धि विसरण दहन के क्षेत्र की ओर एक बदलाव की ओर ले जाती है।

चूर्णित ईंधन के विशुद्ध रूप से विसरित दहन का क्षेत्र मुख्य रूप से मशाल कोर द्वारा सीमित होता है, जिसमें उच्चतम दहन तापमान होता है, और आफ्टरबर्निंग क्षेत्र, जहां अभिकारकों की सांद्रता पहले से ही छोटी होती है और उनकी बातचीत प्रसार के नियमों द्वारा निर्धारित होती है। किसी भी ईंधन का प्रज्वलन अपेक्षाकृत कम तापमान पर, पर्याप्त ऑक्सीजन की स्थिति में शुरू होता है, अर्थात। गतिज क्षेत्र में।

दहन के गतिज क्षेत्र में, रासायनिक प्रतिक्रिया की दर निर्णायक भूमिका निभाती है, जो ईंधन की प्रतिक्रियाशीलता और तापमान स्तर जैसे कारकों पर निर्भर करती है। इस दहन क्षेत्र में वायुगतिकीय कारकों का प्रभाव नगण्य है।