Теоретически необходимое количества кислорода (коэффициент избытка воздуха- α)

Температура вспышки — минимальная температура нагрева нефтепродукта, при которой его пары в смеси с окружающим воздухом вспыхивают от соприкосновения с пламенем и затем быстро гаснут Жидкая масса топлива при этом не загорается. Температура вспышки представляет собой показатель наличия в топливе легких фракций. От температуры вспышки зависит пожарная безопасность топлива при приемке, хранении и расходовании его на судне. Исходя из этого Регистр допускает использование на судах топлив, температура вспышки которых в закрытом тигле не ниже 61 °С. Испаряемость тяжелых топлив хуже, чем легких, температура вспышки у них выше, поэтому в связи с необходимостью их обязательного подогрева должны быть приняты меры пожарной безопасности. Например, температура вспышки топочных мазутов составляет 80— 90 °С. Значит, температура подогрева топлива должна быть ниже температуры вспышки не менее чем на 10 °С. В закрытых топливных системах, находящихся под давлением, допустим подогрев топлива до температур, превышающих температуру вспышки.

Содержание серы- один из отрицательных показателей качества топлива. При горении топлива содержащаяся в нем сера окисляется до сернистого SO₂ и серного SO₃ ангидрида, которые входят в контакт с влагой продуктов сгорания, образуют соответственно сернистую и серную кислоты. Попадание этих кислот на поверхности нагрева и иные конструктивные элементы котлов вызывает их интенсивную коррозию.

Наибольшим содержанием серы отличаются мазуты, поскольку в процессе нефтепереработки содержащаяся в нефти сера концентрируется в основном в остаточных проектах.

Мазуты различаются по содержанию серы (%):

Малосернистые . . не более 0,5

Сернистые .... до 2

Высокосернистые . .. >3,5

Содержание серы в мазутах для судовых котлов не должно превышать 3,5%.

Помимо серы, на качество топлива отрицательно влияют присутствующие в нем влага, механические примеси, ванадий и натрий. Влага и механические примеси ухудшают процесс горения. Механические примеси приводят к повышенному изнашиванию элементов топочных устройств, что влечет за собой увеличение расхода топлива. Ванадий и натрий даже в очень незначительных количествах вызывают интенсивную коррозию поверхностей нагрева котла. Для снижения ряда отрицательных показателей топлив, особенно высоковязких и сернистых, применяют различные присадки а соответствии с рекомендациями и инструкциями.

2. Теоретически необходимое количества кислорода (коэффициент избытка воздуха- α)

При выполнении расчетов первоначально находят теоретическое количество кислорода, необходимое для полного сгорания топлива массой 1 кг, полагая, что входящие в его состав горючие элементы будут полностью окислены и не образуют химических соединений с другими элементами.

Существуют различные способы подсчета необходимого количества окислителя.

Рассмотрим упрошенный расчет теоретически необходимого количества кислорода для полного сгорания топлива массой 1 кг с использованием молекулярных масс горючих элементов и окислителя.

Из реакции горения углерода С + О₂= СО₂ следует, что для полного сгорания углерода массой 12 кг требуется 32 кг кислорода. Значит, для сгорания углерода массой 1 кг потребуется 32:12, или 2,67 кг кислорода.

Из реакции горения водорода 2Н₂ + О₂ = 2Н₂О следует, что для полного сгорания водорода массой 4 кг требуется 32 кг кислорода. Значит, для сгорания водорода массой 1 кг потребуется 16:2, или 8 кг кислорода.

Горение серы характеризуется реакцией S + О₂= SО₂ c образованием сернистого газа. Из реакции следует, что на 1 кг необходим 1 кг кислорода.

Если вычесть содержащийся в натуральном топливе кислород, то общее количество кислорода (кг), необходимое для полного сгорания топлива массой 1 кг,

Q_{2 теор} = 2,67С^Р + 8Н^Р +S^р_л- О^р. (2.6)

Поскольку в воздухе содержится примерно 23% кислорода и 77% азота, массовое количество воздуха (кг), необходимого для сжигания топлива массой 1 кг,

L_теор= Q_{2 теор} / 0,23 = (1/0,23) (2,67С^Р +8Н^Р + S^р_л— О^р) (2.7)

Плотность воздуха ρ при нормальных физических условиях (температура 0°С, давление 0,101 МПа, влажность 0%) составляет 1,293 кг/м³, поэтому теоретический объем (м³/кг) воздуха, необходимого для сгорания топлива массой 1 кг, приведенный к нормальным условиям:

V_теор= = (2,67С^р + 8Н^Р + S^р_л - О^р ) (2.8)

В процессе горения выгорают горючие составляющие топлива неравномерно, а часть кислорода воздуха не успевает вступить в реакции, поэтому действительное количество V_дейст воздуха, необходимого для полного сгорания топлива, больше теоретического.

Отношение действительно подведенного количества воздуха к теоретически необходимому для сжи гания топлива называется коэффициентом избытка воздуха- α

α= V_дейст/ V_теор (2.9)

Значение коэффициента избытка воздуха зависит от вида топлива степени совершенства топочного устройства, метода сжигания топлива нагрузки котла и других факторов На экономичность работы котла отрицательно влияет как недостаток так и излишек подаваемого воздуха поэтому его количество должно быть оптимальным. В главных котлах коэффициент избытка воздуха α обычно равен 1,1 —1,2, а в новых современных агрегатах 1,03—1,05. Для вспомогательных котлов коэффициент избытка воздуха 1,2—1,3.

Контрольные вопросы:

1.Топливо каких марок может исполь зоваться во вспомогательных котлах и ка кие к нему предъявляются требования?

2.Какие элементы входят в состав орга нического топлива и какие из них являютс: горючими?

3. Что такое условное топливо, как и для чего производят пересчет натурального топлива в условное?

4. Какими показателями характеризуется качество топлива и какое значение они имеют при эксплуатации котельной установки?

5. Что такое коэффициент избытка воздуха?

⇐ Предыдущая 12

Теоретически необходимое количе­ства кислорода (коэффи­циент избытка воздуха- α)

Теоретически необходимое количества кислорода (коэффициент избытка воздуха- α)