Spaľovanie paliva. Veľká encyklopédia ropy a zemného plynu

Strana 1

spaľovacieho procesu tuhé palivo tiež pozostáva z niekoľkých po sebe nasledujúcich etáp. V prvom rade prebieha tvorba zmesi a tepelná príprava paliva vrátane sušenia a uvoľňovania prchavých látok. Výsledné horľavé plyny a zvyšok koksu sa v prítomnosti oxidačného činidla ďalej spaľujú za vzniku spalín a pevný nehorľavý zvyšok - popol. Najdlhším stupňom je spaľovanie koksu – uhlíka, ktorý je hlavnou horľavou zložkou každého tuhého paliva. Preto je spaľovací mechanizmus tuhého paliva do značnej miery určený spaľovaním uhlíka.

Proces spaľovania tuhých palív možno podmienečne rozdeliť do nasledujúcich etáp: ohrev a odparovanie vlhkosti, sublimácia prchavých látok a tvorba koksu, spaľovanie prchavých látok a koksu a tvorba trosky. Pri horení kvapalné palivo nevzniká koks a troska, pri spaľovaní plynného paliva existujú iba dva stupne - ohrev a spaľovanie.

Proces spaľovania tuhého paliva možno rozdeliť na dve obdobia: obdobie prípravy paliva na spaľovanie a obdobie spaľovania.

Proces spaľovania tuhého paliva možno rozdeliť do niekoľkých etáp: ohrev a odparovanie vlhkosti, sublimácia prchavých látok a tvorba koksu, spaľovanie prchavých látok a spaľovanie koksu.

Proces spaľovania tuhého paliva v prúde pri zvýšených tlakoch vedie k zmenšeniu rozmerov spaľovacích komôr a k výraznému zvýšeniu tepelného namáhania. Vysokotlakové pece nie sú široko používané.

Proces spaľovania tuhého paliva nie je dostatočne teoreticky preskúmaný. Prvý stupeň spaľovacieho procesu, ktorý vedie k tvorbe medziproduktu, je určený priebehom procesu disociácie oxidačného činidla v adsorbovanom stave. Ďalej prichádza tvorba komplexu uhlík-kyslík a disociácia molekulárneho kyslíka na atómový stav. Mechanizmy heterogénnej katalýzy aplikované na oxidačné reakcie látok obsahujúcich uhlík sú tiež založené na disociácii oxidantu.

Proces spaľovania tuhého paliva možno podmienečne rozdeliť do troch etáp, ktoré sa postupne navzájom prekrývajú.

Proces spaľovania tuhého paliva možno považovať za dvojstupňový proces s nejasnými hranicami medzi dvoma stupňami: primárne nedokonalé splyňovanie v heterogénnom procese, ktorého rýchlosť závisí najmä od rýchlosti a podmienok prívodu vzduchu a sekundárne - spaľovanie vyvíjaný plyn v homogénnom procese, ktorého rýchlosť závisí najmä od kinetiky chemických reakcií. Čím viac prchavých látok je v palive, tým viac závisí rýchlosť jeho spaľovania od rýchlosti prebiehajúcich chemických reakcií.

V cyklónových peciach sa dosahuje zintenzívnenie procesu spaľovania tuhého paliva a výrazné zvýšenie stupňa zachytávania popola. C, pri ktorej sa popol topí a tekutá troska sa odvádza odpichovými otvormi v spodnej časti spaľovacieho zariadenia.

Základom spaľovacieho procesu tuhého paliva je oxidácia uhlíka, ktorý je hlavnou zložkou jeho horľavej hmoty.

Pre proces spaľovania tuhých palív sú nepochybne zaujímavé spaľovacie reakcie oxidu uhoľnatého a vodíka. Pre tuhé palivá bohaté na prchavé látky, v rade procesov a technologické schémy je potrebné poznať charakteristiky spaľovania uhľovodíkových plynov. Mechanizmus a kinetika homogénnych spaľovacích reakcií je diskutovaná v kap. Okrem sekundárnych reakcií uvedených vyššie by ich zoznam mal pokračovať heterogénnymi reakciami rozkladu oxidu uhličitého a vodnej pary, reakciou konverzie oxidu uhoľnatého s vodnou parou a skupinou reakcií tvorby metánu, ktoré prebiehajú značnou rýchlosťou. pri splyňovaní pod vysokým tlakom.

Spaľovanie tuhého paliva, nehybne ležiaceho na rošte, s horným nakladaním paliva je znázornené na obr. 6.2.

V hornej časti vrstvy po naložení je čerstvé palivo. Pod ním horí koks a priamo nad roštom - troska. Tieto zóny vrstvy sa čiastočne prekrývajú. Ako palivo dohorí, postupne prechádza všetkými zónami. V prvom období po dodávke čerstvého paliva do horiaceho koksu prebieha jeho tepelná príprava (zohrievanie, odparovanie vlhkosti, uvoľňovanie prchavých látok), pri ktorej sa spotrebuje časť tepla uvoľneného vo vrstve. Na obr. 6.2 je znázornené približné spaľovanie tuhého paliva a rozloženie teploty po výške vrstvy paliva. Oblasť najviac vysoká teplota sa nachádza v zóne spaľovania koksu, kde sa uvoľňuje hlavné množstvo tepla.

Troska vznikajúca pri spaľovaní paliva steká v kvapkách z rozžeravených kúskov koksu smerom do vzduchu. Postupne sa troska ochladzuje a už v tuhom stave sa dostáva na rošt, odkiaľ sa odstraňuje. Troska ležiaca na rošte ho chráni pred prehriatím, zohrieva a rovnomerne rozvádza vzduch po vrstve. Vzduch prechádzajúci cez rošt a vstupujúci do palivovej vrstvy sa nazýva primárny. Ak nie je dostatok primárneho vzduchu na úplné spálenie paliva a nad vrstvou sú produkty nedokonalého spaľovania, potom sa do nadvrstvového priestoru dodatočne privádza vzduch. Takýto vzduch sa nazýva sekundárny.

Pri privádzaní paliva zhora na rošt sa vykoná spodné zapálenie paliva a protiidúce vozidlá toky plyn-vzduch a palivo. To zaisťuje efektívne zapálenie paliva a priaznivé hydrodynamické podmienky pre jeho spaľovanie. Primárne chemické reakcie medzi palivom a oxidačným činidlom prebiehajú v zóne horúceho koksu. Charakter tvorby plynu vo vrstve horiaceho paliva je znázornený na obr. 6.3.

Na začiatku vrstvy, v kyslíkovej zóne (K), v ktorej sa intenzívne spotrebúva kyslík, súčasne vzniká oxid uhličitý a oxid uhličitý CO 2 a CO. Na konci kyslíkovej zóny sa koncentrácia O2 zníži na 1-2% a koncentrácia CO2 dosiahne maximum. Teplota vrstvy v kyslíkovej zóne prudko stúpa, pričom maximum má tam, kde je stanovená najvyššia koncentrácia CO2.

V redukčnej zóne (B) kyslík prakticky chýba. Oxid uhličitý reaguje s horúcim uhlíkom za vzniku oxidu uhoľnatého:

Pozdĺž výšky redukčnej zóny obsah C02 v plyne klesá a CO sa zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje. Reakcia interakcie oxidu uhličitého s uhlíkom je endotermická, takže teplota klesá pozdĺž výšky redukčnej zóny. V prítomnosti vodnej pary v plynoch v redukčnej zóne je možná aj endotermická rozkladná reakcia H20.

Pomer množstiev CO a CO 2 získaných v počiatočnej časti kyslíkovej zóny závisí od teploty a mení sa podľa výrazu

kde Eco a ECO2 sú aktivačné energie tvorby CO a C02; A - číselný koeficient; R je univerzálna plynová konštanta; T je absolútna teplota.
Teplota lôžka zasa závisí od koncentrácie oxidačného činidla, ako aj od stupňa ohrevu vzduchu.V redukčnej zóne má na pomer medzi CO rozhodujúci vplyv aj spaľovanie tuhého paliva a teplotný faktor. a CO2. So zvýšením reakčnej teploty CO 2 + C \u003d P 2 sa CO posúva doprava a obsah oxidu uhoľnatého v plynoch sa zvyšuje.
Hrúbka kyslíkových a redukčných zón závisí hlavne od druhu a veľkosti kusov horiaceho paliva a teplotný režim. S rastúcou veľkosťou paliva sa zvyšuje hrúbka zón. Zistilo sa, že hrúbka kyslíkovej zóny je približne tri až štyri priemery horiacich častíc. Regeneračná zóna je 4-6 krát hrubšia ako kyslíková zóna.

Zvýšenie intenzity výbuchu nemá prakticky žiadny vplyv na hrúbku zón. Je to kvôli rýchlosti chemická reakcia vo vrstve je rýchlosť tvorby zmesi oveľa vyššia a všetok prichádzajúci kyslík okamžite reaguje s prvými radmi horúcich častíc paliva. Prítomnosť kyslíka a redukčných zón vo vrstve je typická pre spaľovanie uhlíka aj prírodných palív (obr. 6.3). So zvyšovaním reaktivity paliva, ako aj s poklesom obsahu popola v ňom klesá hrúbka zón.

Charakter tvorby plynu vo vrstve paliva ukazuje, že v závislosti od organizácie spaľovania sa na výstupe z vrstvy môžu získať buď prakticky inertné alebo horľavé a inertné plyny. Ak je cieľom maximalizovať premenu tepla paliva na fyzikálne teplo plynov, potom by sa mal proces vykonávať v tenkej vrstve paliva s prebytkom okysličovadla. Ak je úlohou získať horľavé plyny (splyňovanie), potom sa proces uskutočňuje s vrstvou vyvinutou pozdĺž výšky s nedostatkom oxidačného činidla.

Spaľovanie paliva v peci kotla zodpovedá prvému prípadu. A spaľovanie tuhého paliva je organizované v tenkej vrstve, čo zabezpečuje maximálny priebeh oxidačných reakcií. Keďže hrúbka kyslíkovej zóny závisí od veľkosti paliva, čím väčšia je veľkosť kúskov, tým hrubšia by mala byť vrstva. Takže pri spaľovaní hnedého a čierneho uhlia (do veľkosti 20 mm) vo vrstve jemných frakcií sa hrúbka vrstvy udržiava asi na 50 mm. Pri rovnakých uhlíkoch, ale v kusoch väčších ako 30 mm, sa hrúbka vrstvy zväčší na 200 mm. Potrebná hrúbka palivovej vrstvy závisí aj od jej vlhkosti. Čím väčší je obsah vlhkosti paliva, tým väčšie by malo byť množstvo horiacej hmoty vo vrstve, aby sa zabezpečilo stabilné zapálenie a spálenie čerstvej časti paliva.

Počas procesu nasávania vstupuje do spaľovacej komory čerstvá náplň palivovej zmesi a začína sa jeho miešanie so zvyškovými plynmi, ktoré sa tam nachádzajú. Proces miešania pokračuje počas kompresného zdvihu, kedy po výskyte iskry na elektródach zapaľovacej sviečky začína proces spaľovania. V dôsledku výskytu iskry sa vytvorí určitý objem plazmy a vytvorí sa jadro plameňa, ktoré sa môže šíriť v nespálenej náplni palivovej zmesi. Proces vznietenia a počiatočný stupeň horenia, pri ktorom sa tvorí jadro plameňa, sú určené najmä chemickými reakciami a vlastnosťami palivovej zmesi. Okrem toho je počiatočná fáza spaľovania citlivejšia na charakteristiky prúdenia horiacich plynov v spaľovacej zóne a v jej blízkosti. Keď sa jadro plameňa dostatočne zväčší, postupne sa premení na pokročilý šíriaci sa plameň. Proces šírenia plameňa je zvyčajne určený zákonmi mechaniky tekutín a plynov; v závislosti od charakteristík prúdenia plynu a zloženia náplne palivovej zmesi, v tomto štádiu chemické javy. Plameň nakoniec zakryje takmer celú zmes a v konečnom štádiu spaľovacieho procesu pri stenách pomaly slabne a zhasína v dôsledku odvodu tepla na steny. Proces dodatočného spaľovania nespálených plynov po uhasení plameňa je difúzny proces.

Celý proces spaľovania je nestabilný proces, ale na základe vyššie uvedeného Stručný opis, možno ho rozdeliť do nasledujúcich etáp v súlade s vývojom spaľovacej zóny:

1. zapálenie;

2. tvorba plameňa;

3. šírenie plameňa;

4. uhasenie plameňa.

Toto rozdelenie je vhodné pre bežné spaľovacie procesy pri absencii takých javov, ako je vynechávanie, nedokonalé spaľovanie alebo klepanie. Tieto javy narúšajú normálny proces spaľovania a možnosť ich výskytu charakterizuje obmedzujúce režimy prevádzky motora v dané podmienky. Keďže v každom zo štyroch stupňov spaľovania zohrávajú rozhodujúcu úlohu rôzne procesy, tieto stupne budú v nasledujúcich častiach posudzované samostatne.

Úloha……………………………………………………………………………….. 3

Úvod ………………………………………………………………………………... 4

Teoretická časť

1. Vlastnosti spaľovania tuhého paliva ……………………………… 6

2. Spaľovanie paliva v komorových peciach ………………………………….9

3. Miesto a úloha tuhého paliva v energetickom sektore Ruska …………………..12

4. Znižovanie emisií častíc popola z kotlov konštrukčnými a technologickými metódami…………………………………………………………………14

5. Zber popola a typy zberačov popola……………………….…….15

6. Cyklónové (inerciálne) zberače popola…..…………………………..16

Sídlisková časť

1. Počiatočné údaje………………………………………………………….18

2. Výpočet elementárneho zloženia pracovného paliva………………………..19
3. Výpočet hmotností a objemov splodín spaľovania paliva pri spaľovaní v kotolniach …………………………………………………………………………………..19

4. Určenie výšky potrubia H……………………………….…………20

5. Výpočet rozptylu a noriem pre maximálne prípustné emisie škodlivých látok do ovzdušia……………………………………….…20

6. Stanovenie požadovaného stupňa čistenia……………………….… 21

Zdôvodnenie výberu cyklónu………………………………………………..22

Aplikované zariadenia …………………………………………………. ……23

Záver………………………………………………………………………. 24

Zoznam použitej literatúry………………………………………...26

Cvičenie

1. Podľa daných konštrukčných charakteristík tuhých palív určiť elementárne zloženie pracovného paliva.

2. Pomocou výsledkov odseku 1 a východiskových údajov vypočítajte emisie a objemy splodín horenia tuhých znečisťujúcich látok A, oxidov síry SO x, oxidu uhoľnatého CO, oxidov dusíka NO x, prietokové množstvo plynov vstupujúcich do komína za prevádzkových podmienok kotolňa.

3. Na základe výsledkov odseku 2 a počiatočných údajov určiť priemer ústia komína. Určte výšku potrubia H.

4. Určte najviac očakávanú koncentráciu C m (mg / m 3) škodlivých látok: oxid uhoľnatý CO, oxid siričitý SO 2, oxidy dusíka NO x, prach, (popol) v povrchovej vrstve atmosféry za nepriaznivých rozptylových podmienok.

5. Porovnajte skutočný obsah škodlivých látok v atmosférickom vzduchu, berúc do úvahy koncentráciu pozadia (C m + C f) so sanitárnymi a hygienickými normami (MPC), ak MPC CO \u003d 5 mg / m 3, MPC NO 2 \u003d 0,085, MPC S02 \u003d 0, 5 mg/m3, prach MPC = 0,5 mg/m3.

7. Určte požadovaný stupeň čistenia a uveďte odporúčania na zníženie emisií, ak skutočné emisie M akejkoľvek látky presahujú vypočítanú normu (MAL).

8. Vypracovať a zdôvodniť metódy a zariadenia používané na spracovanie odpadových nebezpečných látok.

Teoretická časť

Úvod

Priemyselnú výrobu a iné druhy ľudskej hospodárskej činnosti sprevádza uvoľňovanie znečisťujúcich látok do životného prostredia.

Značné škody na životnom prostredí spôsobujú kotolne, ktoré pri ohreve vody pre vykurovacie systémy využívajú spaľovanie tuhých, kvapalných a plynných palív.

Hlavným zdrojom negatívneho vplyvu energetiky sú produkty vznikajúce pri spaľovaní fosílnych palív.

Pracovná hmota organického paliva pozostáva z uhlíka, vodíka, kyslíka, dusíka, síry, vlhkosti a popola. V dôsledku úplného spaľovania palív, oxid uhličitý, vodná para, oxidy síry (oxid siričitý, anhydrid kyseliny sírovej a popol). Oxidy síry a popol patria medzi toxické. V jadre horáka vysokovýkonných pecných kotlov dochádza k čiastočnej oxidácii dusíka v palivovom vzduchu za vzniku oxidov dusíka (oxid dusíka a oxid dusičitý).

Pri nedokonalom spaľovaní paliva v peciach môže vznikať aj oxid uhoľnatý CO 2, uhľovodíky CH 4, C 2 H 6, ako aj karcinogény. Produkty nedokonalého spaľovania sú veľmi škodlivé, ale pomocou modernej technológie spaľovania je možné ich tvorbu eliminovať alebo minimalizovať.

Najvyšší obsah popola má horľavá bridlica a hnedé uhlie, ako aj niektoré druhy čierneho uhlia. Kvapalné palivo má nízky obsah popola; zemný plyn je bezpopolové palivo.

Toxické látky vypúšťané do ovzdušia z komínov elektrární majú škodlivý účinok na celý komplex živej prírody a biosféry.

Kompletné riešenie Problémy ochrany životného prostredia pred účinkami škodlivých emisií zo spaľovania palív v kotlových jednotkách zahŕňajú:

· Vývoj a implementácia technologických procesov znižovanie emisií škodlivých látok v dôsledku úplnosti spaľovania palív a pod.;

Implementácia efektívne metódy a spôsoby čistenia odpadových plynov.

Najúčinnejší spôsob riešenia otázky životného prostredia na súčasné štádium– vytváranie technológií blízkych bezodpadovým. Zároveň je problém vyriešený racionálne využitie prírodné zdroje materiálne aj energetické.

Vlastnosti spaľovania tuhého paliva

Spaľovanie tuhého paliva zahŕňa dve obdobia: tepelnú prípravu a vlastné spaľovanie. V procese tepelnej prípravy sa palivo zahrieva, suší a pri teplote okolo 110 °C začína pyrogenetický rozklad jeho zložiek s uvoľňovaním plynných prchavých látok. Trvanie tejto doby závisí najmä od vlhkosti paliva, veľkosti jeho častíc a podmienok výmeny tepla medzi okolitým spaľovacím médiom a časticami paliva. Priebeh procesov v období tepelnej prípravy je spojený s absorpciou tepla hlavne na ohrev, sušenie paliva a tepelný rozklad komplexných molekulárnych zlúčenín.

Samotné spaľovanie začína vznietením prchavých látok pri teplote 400-600 °C a teplo uvoľnené pri spaľovaní zaisťuje zrýchlený ohrev a zapálenie zvyškov koksu.

Spaľovanie koksu začína pri teplote okolo 1000 °C a je to najdlhší proces.

Je to dané tým, že časť kyslíka v zóne pri povrchu častice sa spotrebuje na spaľovanie horľavých prchavých látok a jeho zvyšná koncentrácia sa znížila, navyše heterogénne reakcie majú vždy nižšiu rýchlosť ako homogénne reakcie. pre látky, ktoré sú v chemickej aktivite homogénne.

Výsledkom je, že celkový čas horenia pevných častíc je určený hlavne spaľovaním zvyškov koksu (asi 2/3 celkového času horenia). Pre mladé palivá s vysokou výťažnosťou prchavých látok tvorí zvyšok koksu menej ako polovicu pôvodnej hmotnosti častíc, preto k ich spaľovaniu (pri rovnakých počiatočných veľkostiach) dochádza pomerne rýchlo a znižuje sa možnosť nedohorenia. Staré druhy tuhých palív majú veľké množstvo koksu blízkeho počiatočnej veľkosti častíc, ktorých spaľovanie zaberá celý čas zotrvania častíc v spaľovacej komore. Doba horenia častice s počiatočnou veľkosťou 1 mm je od 1 do 2,5 s v závislosti od typu počiatočného paliva.

Koksový zvyšok väčšiny tuhých palív, a v prípade mnohých tuhých palív, takmer úplne pozostáva z uhlíka (od 60 do 97 % organickej hmoty paliva). Vzhľadom na to, že uhlík poskytuje hlavné uvoľňovanie tepla pri spaľovaní paliva, uvažujme o dynamike spaľovania uhlíkovej častice z povrchu. Kyslík je z okolia privádzaný do uhlíkovej častice v dôsledku turbulentnej difúzie (turbulentný prenos hmoty), ktorá má pomerne vysokú intenzitu, avšak tenká vrstva plynu (hraničná vrstva) zostáva priamo na povrchu častice. oxidačné činidlo, cez ktoré sa uskutočňuje podľa zákonov molekulárnej difúzie.

Táto vrstva výrazne brzdí prísun kyslíka na povrch. V ňom prebieha spaľovanie zložiek horľavých plynov uvoľnených z povrchu uhlíka pri chemickej reakcii.

Prideľte difúznu, kinetickú a strednú oblasť spaľovania. V medziľahlej a najmä v difúznej oblasti je možné zintenzívnenie horenia zvýšením prísunu kyslíka, aktiváciou fúkania horiacich častíc paliva prúdom okysličovadla. O vysoké rýchlosti prúdenie, hrúbka a odpor laminárnej vrstvy na povrchu sa zmenšuje a zvyšuje sa prísun kyslíka. Čím vyššia je táto rýchlosť, tým intenzívnejšie je miešanie paliva s kyslíkom a tým vyšší je teplotný prechod z kinetickej do strednej zóny a zo strednej do difúznej zóny spaľovania.

Podobný efekt z hľadiska zintenzívnenia spaľovania sa dosiahne zmenšením veľkosti častíc práškového paliva. Častice malej veľkosti majú rozvinutejšiu výmenu tepla a hmoty životné prostredie. So znížením veľkosti častíc práškového paliva sa teda oblasť kinetického spaľovania rozširuje. Zvýšenie teploty vedie k posunu do oblasti difúzneho spaľovania.

Oblasť čistého difúzneho spaľovania práškového paliva je obmedzená najmä jadrom plameňa, ktoré má najvyššiu teplotu spaľovania, a zónou dohorenia, kde sú koncentrácie reaktantov už nízke a ich interakcia je daná zákonmi difúzie. Zapálenie akéhokoľvek paliva začína na relatívnej nízke teploty, za podmienok dostatočného množstva kyslíka, t.j. v kinetickej oblasti.

V kinetickej oblasti horenia zohráva rozhodujúcu úlohu rýchlosť chemickej reakcie, ktorá závisí od takých faktorov, ako je reaktivita paliva a úroveň teploty. Vplyv aerodynamických faktorov v tejto oblasti spaľovania je nevýznamný.

Ľudstvo v priebehu storočí zdokonalilo dizajn vykurovacie kachle, v ktorej sa pôvodne plánovalo spaľovať všade dostupné tuhé palivo. V tomto smere sa zmenilo len málo a dnes, v 21. storočí, s dostupnosťou plynu a kvapalných palív, sa často obraciame na tradičné technológie vykurovania. Nejako sa to stane ľahkým pre srdce, ak je in moderný dom okrem toho ústredné kúrenie v zálohe je aj dobrá pec. Tradičné kúpele sa bez tepla z kachlí na drevo vôbec nezaobídu.

Pre efektívne a bezpečné riadenie kachle na drevo Kachliar si musí byť vedomý zložitosti spaľovania tuhého paliva. Mnohí si dnes už nepamätajú, ako správne ohrievať kachle, ale experimenty v tejto veci sú veľmi nežiaduce. AT tento materiál budeme sa snažiť čo najviac zdôrazniť tému spaľovania tuhých palív.

Tuhé palivo znamená palivové drevo, uhlia, antracit, koks, rašelina atď. To všetko sa v tradičných peciach páli vrstvene na roštoch alebo bez nich. Do pece sa pravidelne vkladá palivo a výsledná troska sa odstraňuje. Vrstvený spôsob spaľovania je cyklický. Uzavretý cyklus má niekoľko fáz:

Každý z týchto stupňov má svoj tepelný režim, pričom výkon pri spaľovaní paliva sa neustále mení. Na zabezpečenie optimálneho tepelného režimu pece je potrebné pravidelne pridávať novú časť paliva (vrstvu). Okamih načítania novej vrstvy je určený individuálne a závisí od mnohých faktorov. Pozrime sa podrobnejšie na fázy spaľovania tuhého paliva po vrstvách.

Zahrievanie a sušenie vrstva je sprevádzaná absorpciou tepla, t.j. je endotermický. Dodávateľom tepla je plameň štartovacej záložky z tenkého suchého palivového dreva alebo už zapáleného paliva, ako aj horúce steny ohniska.

Štádium vznietenia a tlenia sa vyskytuje so zvyšujúcim sa uvoľňovaním tepla. Nadmerný prívod vzduchu do pece počas tohto obdobia je nežiaduci, pretože ochladzuje spaliny a v dôsledku toho sa komín dlhšie zahrieva. Vzduchové klapky v štádiu zapálenia a tlenia by mali byť len mierne otvorené, pričom je žiaduce, aby studený vzduch bol privádzaný iba do zóny zapaľovania.

stupeň spaľovania potrebuje veľké objemy vzdušného kyslíka, tk. tento proces nie je nič iné ako oxidácia uhľovodíkov. Ohrev plameňom je na vzostupe av skutočnosti je obmedzený iba množstvom dodávaného kyslíka. Ak je prierez komína nedostatočný, potom môže byť plameň vyrazený z otvorov prívodu vzduchu. V takejto situácii existuje jediné východisko – okamžite naplno otvoriť komínovú klapku a uzavrieť prívod vzduchu. Pri zníženom prívode vzduchu sa plamene predĺžia a môžu sa dostať aj do komína, čo je znakom nedohorenia. Je zrejmé, že privádzaný vzduch v režime plameňového spaľovania musí byť rozdelený do dvoch riadených prúdov. Primárny prúd sa bude privádzať priamo do palivového dreva v závislosti od objemu, čím sa zvyšuje alebo znižuje rýchlosť uvoľňovania prchavých látok; a sekundárny - na horáku plameňa, na úpravu úplnosti spaľovania prchavých látok, t.j. dĺžka plameňov. Zvýšenie intenzity sekundárneho toku vedie k skráteniu jeho dĺžky až po ich zmiznutie, ale rýchlosť horenia palivového dreva sa nespomalí. Ohňová sila plameňa palivového dreva však v skutočnosti nie je taká veľká, ako sa zdá. Je schopný ohrievať steny ohniska kovová pec nie vyššia ako 300-400 °C.

horiace uhlie zabezpečuje ohrev kovového ohniska do červena - toto je najviac exotermický stupeň. Účinok uvoľňovania tepla sa zvyšuje so zvýšením prívodu primárneho vzduchu (prechod cez vrstvu). V tejto fáze nie je potrebný sekundárny vzduch. Uhlie bude horieť rýchlejšie, ak sa do pece vložia surové kliny: dôjde k reakcii splyňovania uhlia s vodnou parou. Ak je palivové drevo vlhké, fázy horenia a tlenia sa vyskytujú takmer súčasne.

Typy palivových komôr a proces spaľovania dreva

V najjednoduchšej komínovej peci so slepým ohniskom prebieha proces spaľovania s prebytočným vzduchom, pretože plocha otvoreného portálu je zvyčajne 8-15 krát väčšia ako plocha prierezu komín. Vzhľadom na to, že veľké objemy nasávaného vzduchu neumožňujú ohriať krbový komín nad 60-80°C, je v nich ťah oveľa menší ako v kachliach s dvierkami (250-400°C).

Ak je krbová vložka vybavená dvierkami a dúchadlom s klapkou, tak sa jej účinnosť výrazne zmení smerom nahor. Táto konštrukcia má však vážnu nevýhodu - nadmerný dym v komore, pri otvorení ktorej dym uniká. Dym môžete znížiť posunutím potrubia čo najviac dopredu, ale potom zablokuje hornú časť kachlí používanú na ohrev vody alebo kameňov. Kompromisným riešením môže byť v tomto prípade šikmá polica so zadným potrubím. Polica vytvorí maximálnu trakciu pri samotných dvierkach, pri otvorení bude stúpavý prúd nasávať dym a bráni jeho úniku. Tento dizajn je vhodný pre dlhé horenie, pretože vzduch prechádza pozdĺž ohniska, dostáva sa pod palivové drevo a v oblasti cirkulácie dymu sa dobre mieša s prchavými látkami, čím sa zabezpečuje úplnosť ich spaľovania.

Na zdôraznenie horenia plameňom sa do prúdu prchavých látok privádza sekundárny vzduch. Implementácia tohto režimu spaľovania palivového dreva pomáha aj návrhom s roštom. Sú dobré predovšetkým v tom, že poskytujú kyslík do akejkoľvek oblasti vrstvy. Veľké množstvo privádzaného vzduchu však znižuje teplotu stien dymového kanála a následne aj ťah a konvekčný prenos tepla. Tento jav je možné minimalizovať prekrytím obvodu roštu ohniskom, pričom oblasť čistenia ponechá len v strede.

Na spaľovanie palivového dreva je vhodný akýkoľvek rošt. Ak je to potrebné, môžete si ich vyrobiť sami z výstuže alebo tyče. Na spaľovanie uhlia však budete potrebovať liatinové rošty, ktorých tvar prierezu je takmer trojuholníkový. Táto forma neumožňuje troske upchať medzery medzi roštmi. Rošty by mali byť umiestnené pozdĺž ohniska, aby ste mohli hrabať uhlie. Liatinové rošty sú dostupné ako na uhlie, tak aj na palivové drevo. Tie majú tenšie mriežky a užšie medzery medzi nimi.

Roštové pece sú schopné vyvinúť väčší výkon, ale držte ich pred pretaktovanie neľahké. Pri koeficiente prívodu vzduchu rovnajúcemu sa jednej sa steny pece zahrejú na červenú a palivové drevo sa začne postupne splyňovať. Plameň sa tak zväčší, že sa dostane do potrubia a v tomto prípade je potrebné zvýšiť prívod vzduchu, čo následne spôsobí ešte väčšie splyňovanie a zahrievanie. Kachle sa samé ukľudnia až po uvoľnení prchavých látok zo záložky dreva. Potom je už spaľovanie uhlíkov dobre regulovateľné.

Je dôležité pochopiť, že hlavný dôvod nábeh pece zrýchlenie sú kovové steny nahriate na vysokú teplotu, ktoré už neodoberajú teplo palivovému drevu, zatiaľ čo drevo sa začne zahrievať samé. Pretaktovaniu pece je možné zabrániť, ak počas ohrevu necháte klapku potrubia otvorenú len do polovice a keď sa z pece začne ozývať charakteristické praskanie plynu, otvorte dvierka ohniska a súčasne úplne otvorte potrubie. . Pri náhlom výskyte prebytočného vzduchu sa steny pece začnú ochladzovať a keď prestanú svietiť, bude možné zavrieť dvierka ohniska a prívod vzduchu. Komín je opäť do polovice zakrytý. Z toho sa pec plynule prepne do režimu tlenia.

Dôležitým bodom, ktorý ovplyvňuje zrýchlenie pece, je časť položeného palivového dreva. Aby sa znížila pravdepodobnosť pretaktovania, palivové drevo by sa malo ukladať v malých porciách od 1 do 3 kg naraz. Zároveň platí, že čím väčší je priemer polena, tým väčšia môže byť hmotnosť záložky. Úpravou prívodu vzduchu by ste sa mali snažiť zabrániť prehrievaniu stien. Zrýchľovanie pece je nebezpečné predovšetkým preto, že môže viesť k deformácii alebo spáleniu kovových častí pece.

V prvom rade trpí pretaktovaním Spodná časť steny ohniska. Ak sa kovová pec z času na čas zrýchli, potom môžu byť steny chránené zvnútra žiaruvzdornými tehlami do výšky 20-30 cm. to povedie k ešte silnejšiemu ohrevu kovu. Problém s pretaktovaním úplne odstraňuje vodný plášť - kotol. Ak však hovoríme o saunových peciach, tak toto riešenie nie je vhodné do sauny, ale do hammamu.

Prepálenie ohniska alebo skryté trhliny sú pri samovoľnom zrýchlení kovovej pece skutočne nebezpečné. Ak počas normálneho spaľovacieho režimu budú fungovať ako otvory na nasávanie vzduchu, potom sa v režime zrýchlenia stanú „tryskami“, cez ktoré vybuchnú horiace prchavé látky.

Vzhľadom na rastúcu popularitu kotlov na tuhé palivá sa veľký počet potenciálnych kupcov tohto zariadenia zaujíma o otázku, ktorý typ tuhého paliva uprednostňovať ako hlavný, a v závislosti od prijatého rozhodnutia si objednať jeden alebo iný typ. vykurovacie zariadenia.

Hlavným ukazovateľom akéhokoľvek paliva, nielen tuhého, je jeho prenos tepla, ktorý je zabezpečený spaľovaním tuhého paliva. V tomto prípade prenos tepla tuhého paliva priamo súvisí s jeho typom, vlastnosťami a zložením.

nejaká chémia

Zloženie tuhých palív zahŕňa tieto látky: uhlík, vodík, kyslík a minerálne zlúčeniny. Pri spaľovaní paliva sa uhlík a vodík spájajú so vzdušným kyslíkom (najsilnejšie prírodné okysličovadlo) – dochádza k spaľovacej reakcii s uvoľnením veľkého množstva tepelnej energie. Ďalej sú plynné produkty spaľovania odvádzané cez systém odvodu dymu a tuhé produkty spaľovania (popol a troska) vypadávajú ako odpad cez rošt.

Preto je hlavnou úlohou projektanta vykurovacích zariadení na tuhé palivo zabezpečiť čo najdlhšie spaľovanie kachlí na tuhé palivo alebo kotla na tuhé palivo. Na tento momentČasom sa v tejto oblasti dosiahol určitý pokrok - kotly na tuhé palivá dlhé horenie fungujúce na princípe horného spaľovania a pyrolýzneho procesu.

Výhrevnosť hlavných druhov tuhého paliva

• Palivové drevo. V priemere (v závislosti od druhu dreva) a vlhkosti od 2800 do 3300 kcal / kg.
• Rašelina - v závislosti od vlhkosti od 3000 do 4000 kcal / kg.
• Uhlie - v závislosti od druhu (antracitové, hnedé alebo ohnivé) od 4700 do 7200 kcal / kg.
• Lisované brikety a pelety - 4500 kcal / kg.

Inými slovami, proces spaľovania tuhého paliva rôzne druhy je sprevádzané rôznym množstvom uvoľnenej tepelnej energie, preto by sa k výberu hlavného typu paliva malo pristupovať veľmi zodpovedne - v tejto veci sa riaďte informáciami uvedenými v prevádzková dokumentácia(pas alebo Návod na obsluhu) pre jedno alebo druhé zariadenie na tuhé palivo.

Stručný popis hlavných druhov tuhých palív

Palivové drevo

Cenovo najdostupnejší, teda najbežnejší typ paliva v Rusku. Ako už bolo spomenuté, množstvo tepla vznikajúceho pri spaľovaní závisí od druhu dreva a jeho vlhkosti. Treba poznamenať, že pri použití palivového dreva ako paliva pre pyrolýzny kotol existuje hranica vlhkosti, ktorá by v tomto prípade nemala prekročiť 15-20%.

Rašelina

Rašelina sú stlačené zvyšky zhnitých rastlín, ktoré dlho ležia v pôde. Podľa spôsobu ťažby sa rozlišuje vysoká a nízka rašelina. A podľa stavu agregácie môže byť rašelina: vyrezávaná, hrudkovitá a lisovaná vo forme brikiet. Z hľadiska množstva uvoľnenej tepelnej energie je rašelina podobná palivovému drevu.

Uhlie

Uhlie je najviac „kalorický“ typ tuhého paliva, ktorý si vyžaduje špeciálnu technológiu zapaľovania. Vo všeobecnosti, ak chcete zapáliť kachle alebo kotol na uhlie, musíte najskôr zapáliť ohnisko drevom a až potom naložiť uhlie (hnedé, ohnivé alebo antracitové) na dobre spálené palivové drevo.

Brikety a pelety

to nový druh tuhé palivo, líšiace sa veľkosťou jednotlivých prvkov. Brikety sú väčšie a pelety menšie. východiskový materiál na výrobu brikiet a peliet možno použiť akúkoľvek „horľavú“ látku: drevnú štiepku, drevený prach, slamu, šupky orechov, rašelinu, slnečnicové šupky, kôru, lepenku a iné „hromadne“ horľavé látky, ktoré sú voľne dostupné.

Výhody brikiet a peliet

• Ekologické obnoviteľné palivo s vysokou výhrevnosťou.
• Dlhé horenie vďaka vysokej hustote materiálu.
• Pohodlné a kompaktné skladovanie.
• Minimálne množstvo popola po spaľovaní je od 1 do 3 % objemu.
• Nízke relatívne náklady.
• Možnosť automatizácie procesu kotla.
• Vhodné pre všetky typy kotlov na tuhé palivá a kachlí na vykurovanie domácností.