Коэффициент избытка воздуха а показывает отношение поступивше­го в установку воздуха VB к объему воздуха, необходимому для пол­ного сгорания топлива в соответствии со стехиометрическими уравне­ниями

УО, уизб

„ ‘в в 1 ‘ в /Г1

—й—• (УЛ) "в ‘в

Сжигание топлива с недостаточным для полного сгорания объемом воздуха ведет к потерям тепла и загрязнению воздушного бассейна окисью углерода и другими продуктами неполного сгорания. Увеличе­ние же избытка воздуха сверх оптимального приводит к возрастанию потерь тепла с уходящими газами, может существенно снизить темпе­ратуру в топке и обусловить этим неполное сгорание топлива. Поэтому большое значение имеет применение методов сжигания топлива и выбор конструкций горелок, форсунок и топок, обеспечивающих полноту сго­рания топлива при минимальном избытке воздуха.

Сжигание с минимальным избытком воздуха особенно важно при работе на сернистом топливе во избежание окисления продукта сгора­ния серы: сернистого газа SO2 в значительно более коррозионно-актив — ный SO3. Поэтому для обеспечения оптимального процесса сгорания топлива необходимо контролировать избыток воздуха а в топке.

При наличии присосов воздуха по тракту котлоагрегата или печи коэффициент избытка воздуха, обусловливающий увеличение потерь тепла с уходящими газами, может сильно возрастать. Для определения присосов воздуха по тракту и составления тепловых балансов элементов котельного агрегата или печной установки определяют коэффициенты избытка воздуха по тракту установки.

При полном сгорании топлива коэффициент избытка воздуха можно подсчитать по отношению азота N2, содержащегося в сухих продуктах сгорания, к количеству азота, сопутствующего кислороду, израсходован­ному на горение топлива, N2—N2„36. Следовательно,

___ N2___ FN2 (V2>

N2-N2H36 N2 — 3,7602′ v

Где O2 — содержание избыточного кислорода в продуктах полного сго­рания.

Эту формулу применяют в различных модификациях. Так, деля чис­литель и знаменатель на N2, получают

1

(V.3)

А 1 — 3,7602/N2 66

А умножая числитель и знаменатель на процентное содержание кисло­рода в воздухе, придают формуле следующий вид:

СТ= 21 — 7902/N2 • (У"4>

При использовании топлива в технологических печах и в особенно­сти в установках, генерирующих защитные газы, предохраняющие ме­талл от окисления и обезуглероживания, процесс горения осуществляют при а, значительно меньшем единицы. В этих случаях а правильнее на­зывать не коэффициентом избытка, а коэффициентом расхода воздуха.

При производстве защитных газов коэффициент расхода воздуха поддерживают примерно равным 0,5. В этих случаях для устранения потерь тепла вследствие неполноты горения дожигают горючие компо­ненты, содержащиеся в продуктах неполного сгорания.

Для подсчета а при неполном сгорании топлива необходимо вычесть из общего содержания кислорода в сухих продуктах сгорания количе­ство кислорода, эквивалентное его расходу на окисление горючих ком­понентов:

А= N2 — 3,76(02 — 0,500 — 0,5^ — 20^ ‘

Приведенные формулы справедливы лишь при сжигании топлива с небольшим содержанием азота. При сжигании доменных, генераторных и ваграночных газов необходимо учитывать присутствие в газе N2. Тог­да формулы (V.1) и (V.5) приобретают вид

N2 — Nra3a/Vc r

TOC o "1-3" h z а=——————- 2 ‘ с————————————————————————————— (V.6)

N2- N^a3a/Vc. r-3,760/ V ‘

A=___________________________________________ . (V.7)

N2 — N2ra3a/Vc. r — 3,76- (02 — 0,5CO — 0,5H2 — 2CH,) v

При сжигании антрацита, кокса, дров, генераторных газов и других ВИДОВ топлива С ЯОгтах, близким к 21%, коэффициент избытка воздуха можно приближенно подсчитать по содержанию кислорода в продуктах полного сгорания

А=21: (21 —02). (V.8)

Формулы (V. l) — (V.8) применимы лишь при работе топок на возду­хе, не обогащенном кислородом.

При сжигании топлива в воздухе, обогащенном кислородом, без при­сосов атмосферного воздуха коэффициент избытка воздуха можно под­считать по формулам, аналогичным приведенным выше, с заменой вели­чин 21 и 79% процентным содержанием Ог и N2 в воздухе, обогащенном кислородом.

Ниже описана простая методика подсчета коэффициента избытка воздуха и кислорода, применимая при сжигании топлива в воздухе, в кислороде и в воздухе, обогащенном кислородом, без определения со­держания кислорода в дутье [40].

Коэффициент избытка кислорода или воздуха при полном сгорании топлива равен

А = (Оанзб + С>2необх): 02необх. (V.9)

При полном сгорании топлива количество кислорода, теоретически необходимое для сгорания, равно количеству кислорода, вступившего в реакцию с углеродом, серой и водородом топлива с образованием ROz

3* 67

(т. е. CO2+SO2) и Н20. Следовательно, количество кислорода, израс­ходованного на горение топлива, равно

= Я02 + 0,5Н20.

Подставляя в формулу (V.9) вместо 02 необх /?02+0,5Н20, получаем _0, Изб+Ш2+0,5Н2О (V. 11 >

А=-

R02 + 0, 5Н20

Для удобства подсчета а по составу сухих продуктов сгорания фор­муле (V.11) придают следующий вид:

A=(02 + nR02):nR02, (V.12)

Где п — коэффициент, показывающий отношение объема кислорода, из­расходованного на горение топлива с образованием ROz и Н20, к объе­му R02 в продуктах сгорания:

Л=(#02 + 0,5Н20): R02. (V.13>

Значения коэффициента п для различных видов топлива следующие:

Газообразное топливо

Нефтезаводский газ

Горючие газы

TOC o "1-3" h z метан 2,0

Пропан 1,67

Бутаи 1,625

Ацетилен 1,25

Окись углерода 0,5

Коксовый газ очищенный 2,28

Коксовый газ неочищенный 2,20

Природный газ 2,00

Нефтепромысловый газ районов Небитдаг Азнефть Грознефть Ишимбаево

Бензин Керосин

Мазут сернистый

Кокс 1,05

Антрацит донецкий 1,05

Полуантрацит

Егоршинский 1,10

Каменный уголь тощий

Донецкий 1,13

Кузнецкий 1,12

Паровичный жирный

Донецкий 1,15

Карагандинский 1,15

При неполном сгорании топлива коэффициент избытка воздуха или кислорода подсчитывают по формуле

Оа — (0.5СО + 0,5На + 2СН4) + п (СОа4 СО + CHJ /v, „

П (С02 4СО 4CHJ • ^v. it;