Горение твердого горючего проходит через ряд стадий,
накладывающихся друг на друга: прогрев, испарение воды, выделение летучих и
образование кокса, горение летучих и кокса. Определяющей является стадия
горения кокса, т.е. углерода, т.к. углерод является главной горючей
составляющей практически всех натуральных жестких топлив, не считая того, стадия горения
кокса продолжительнее всех других (может занимать до 90% всего времени,
нужного для горения). Все стадии горения требуют издержек теплоты (время от времени до
20-25% сгорания горючего). Процесс горения описывается последующими уравнениями
реакций [3, 6]:

С + О2­ = СО2 (5.1)

2С + О2 = 2СО (5.2)

С + СО2 = 2СО (5.3)

2СО + О2 = 2СО2 (5.4)

—
1-ые три – гетерогенные, последняя – гомогенная.

Во время горения частички твердого горючего с поперечником d обдуваются газом, имеющим плотность p со скоростью w0.

Это создает  силу давления набегающего потока на частички:

Pc = C(pd2/4)(w20/2)p (5.5)

где С – коэффициент, зависящий от аспекта рейнольдса.

          Если сила тяжести частиц G>PC, то
имеем плотный (недвижный) слой в слоевых топках, если G

          Рассмотрение структуры пылающего слоя позволяет составить
более детализированную картину процесса горения. Под слоем свежайшего горючего находится
пылающий кокс. После обогрева поступившего горючего происходит испарение воды и
выделение летучи. Сразу с выделением летучих появляется кокс,
опускающийся в нижний слой взамен выгоревшего в нем кокса. С раскаленных
кусочков кокса каплями вниз стекает шлак, затвердевая на колосниковой решётке,
откуда временами его убирают.

          В нижней части кокса
сразу образуются оба окисла углерода СО2 и СО. Эту зону
именуют окислительной зоной.

          К концу окислительной зоны
концентрация кислорода понижается до 1-2%, а СО2 добивается максимума.
Над окисленной зоной находится восстановительная зона, в какой кислород
фактически отсутствует.

          Углекислый газ тут
ведет взаимодействие с раскаленным углеродом с образованием окиси углерода, что
приводит к уменьшению содержимого углекислого газа и повышению окиси углерода
по высоте восстановительной зоны.

          В восстановительной зоне
может быть также эндотермическая реакция разложения водяных паров с образованием
еще 1-го горючего компонента – водорода. Образование горючих газов из горючего
(СО, Н) составляет процесс газификации горючего.

          Температура в окислительной
зоне резко растет по высоте и добивается максимума там, где большая
концентрация СО2. В восстановительной зоне температура меньше чем в
окислительной (реакция взаимодействия СО2 с раскаленным С –
эндотермическая) [9, 6, 4].

          Познание структуры пылающего
слоя оказывает реальную помощь при проектировании и выборе типа котла для
сжигания органического горючего.