ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Термодинамически равновесные я определенные экспериментально составы продуктов сгорания из "Теплохимические процессы в газовом тракте паровых котлов" При сжигании топлива основное тепловыделение происходит при окислении углерода и водорода. На долю серы приходится не более 1 % теплоты, так как ее теплота сгорания в три раза меньше, чем у углерода, и в 9 раз меньше, чем у водорода. В связи с этим с точки зрения тепловыделения можно ограничиться рассмотрением только таких соединений, ка,к СО2, Н2О, СО, Н2. [c.25] Углеводороды из энергетического рассмотрения могут быть исключены по следующим соображениям. В табл. 1.1 приведены изобарные потенциалы наиболее распространенных углеводородов, размещенных в порядке роста углеводородного числа. [c.25] Как видно, по мере усложнения молекул термодина-мичеокий потенциал нарастает, а это значит, что реакции, идущие в направлении упрощения углеводородов, вероятны, а идущие о направлении усложнения — мало-вер( тны. [c.26] Для количественной оценки возможного присутствия углеводородов в продуктах сгорания рассмотрим взаимодействие метана с основными составляющими дымовых газов водяным паром, двуокисью углерода и кислородом. Выбор метана обусловлен его минимальным изобарным потенциалом и тем, что именно метан длительное время рассматривался рядом авторов как основной носитель химической неполноты сгорания. [c.26] Константы равновесия перечисленных реакций приведены, в т бл. 1.2. [c.27] При температурах менее 700°С реакции (1.45)— (1.49) идут только в присутствии катализаторов. При температуре выще 1200°С скорость конверсии метана настолько велика, что катализаторы применяются только для окисления остаточных количеств метана. Характерно, что даже чистый метан при температуре 1100—1200°С начинает разлагаться с выделением сажи, если время пребывания его при этой температуре превышает 0,5 с. [c.27] Технологическая конверсия метана, проводимая с целью получения водорода, осуществляется при а 0,5, т. е. при избытках воздуха, отвечающих локальным режимам факела энергетических топок. [c.27] Действительно, расчеты,. выполненные применительно к рассматриваемому пиже режиму сжигания мазута при а=0,59 и 7 =1500°С, показали, что концентрации метана составляли 5,8-10- кгс/см 3,5-10- кгс/см , 3,5х X10 ° кгс/см . [c.27] Таким образом, можно сделать вывод, что при избытках воздуха 0,6 и более исследования равновесной газовой смеси с энергетической точки зрения можно ограничить простейшими компонентами СО, СОз, Нг, НгО, Оа. [c.27] Расчеты равновесного состава газов при йеДостатке воздуха были выполнены автором по. методике [1.2] применительно к мазуту и природному газу. Для мазута принят условный элементарный состав С =90% и Н = =10%. В качестве природного газа рассматривался чистый мета.н, для которого 0=7Ъ%, п = 2Ъ%. Расчеты охватывали область избытков воздуха от 0,6 до 1,0 и температур от 1200 до 2400 К. Результаты расчетов представлены на графиках рис. 1.2, 1.3. [c.28] На рис. 1.2,а показано изменение равновесных концентраций СОг, СО, Н2О, Н2 в интер.вале избытко.в воздуха от 0,6 до 1,1 при отвечающей ядру горения факела температуре 1бб0°С. Как видно из графика, для обоих топлив наблюдается рост парциальных давлений СО и Н2 по мере уменьшения избытка воздуха. Парциальные давления СОг и Н2О лри этом уменьшаются. Парциальное давление свободного кислорода имеет. порядок 10 . кгс/см и поэтому на графике не. показано [1.13]. [c.28] При избытках воздуха выше стехиометрических, и температурах менее 1500°С в дымовых газах присутствуют только продукты полного сгорания СО2 и Н О. [c.28] Влияние техмпературы на состав дымовых газов в области глубокой газификации иллюстрируется рис. 1.2,6. Как видно из графика, повышение температуры сопровождается ростом ларциальных давлений СО, Н2О и снижением давлений СО2 и Нг. [c.29] Интерес представляют исследования закономерностей. влияющих ца отношение рсо/Рна- Вызвано это тем, что автоматические приборы для измерения компонентов неполного сгорания топлива могут регистрировать или Н2 или СО, но не оба газа вместе. Поэтому для контроля за химической неполнотой сгорания нужно одновременно устанавливать по газоанализатору на каждый из горючих газов, что сопряжено с большими затратами на приборы и на их обслуживание. [c.29] Изображенные на рис. 1.3 кривые в области малых избытков заимствованы из [1.13] и подсчитаны автором для а 0,8. Реально наблюдаемый в топках уровень температур охватывается представленными на графике кривыми от 1200—2000 К. Существенно важно, что в области наиболее значимых для работы топки избытков воздуха и при постоянной температуре отношение рсо/Рн растет В месте с избытком воздуха. [c.29] Последнее уравнение показывает, что чем беднее топливо элементарным водородом, тем меньше следует ожидать и присутствия молекул водорода в продуктах неполного сгорания. [c.30] Так -как возможное изменение Рсо/Рна лри а= =0,9 1,0 меньше, чем изменение. под влиянием температуры, это отношение является характеристикой температурного уровня, на котором кинетика реакции затормаживается и происходит замораживание состава газов. [c.30] Реальный процесс может, кроме того, усложняться тем, что константы скорости реакции СО и Н2 с другими компонентами не одинаковы и замораживание наступает для каждого из этих компонентов нри своей те.м-пературе. [c.30] Вернуться к основной статье