Главная  /  Статьи  /  Оборудование

Основные особенности процессов сгорания топлива

Процессы сгорания твердого, газообразного и жидкого топлива. Их особенности.

Какое топливо можно использовать в печах отопления?

Печи отопления расчитаны на использование твердого, газообразного и жидкого вида топлива. Типы топлива различаются между собой множеством различных характеристик, по-своему влияют на эффективность работы печных конструкций. Создание отопительных печей происходило постепенно, сначала это были твердотопливные конструкции, впоследствии появились печи для жидкого и газообразного топлива. Каждый тип топлива имеет свои особенности горения. Их необходимо знать, чтобы использовать топливный материал с большей эффективностью.

Особенности сжигания твердого топлива.

Твердое топливо – самый востребованный материал для сжигания. Самое известное твердотопливное вещество – дрова. Также используются уголь, антрацит и некоторые другие материалы. Специально для твердотопливных материалов сооружались дровяные печи. Материал в такой печке выкладывается слоями на колосники. Твердое топливо нужно периодически подкладывать в печь, а сами колосники очищать от скопившихся шлаков и золы. При данном методе процесс сжигания происходит циклически, причем в каждом цикле присутствует несколько взаимосвязанных стадий. Топливо загружают, выкладывая слоями, далее происходит его подсушивание и разогрев. После этого материал выделяет летучие компоненты, начинается активный процесс горения. Процессы горения постепенно замедляются, догорают остатки топлива, на последнем этапе – выветриваются шлаки.

Стадии сжигания топлива

Весь процесс сжигания состоит из нескольких этапов, каждому из которых соответствует свой температурный режим. На первом этапе происходит высушивание и нагревание твердого топлива. На этом этапе теплота из стен печи поглощается. Дальше слой топлива постепенно нагревается, начинают активно выделяться газообразные вещества, которые полностью выгорают. В этот момент теплота в топке начинает выделяться, температура постепенно увеличивается. Разогрев топлива до определенной температуры провоцирует горение коксовых компонентов, которые продуцируют больше всего тепла. Когда коксовые частицы прогорают, уровень тепла постепенно снижается. Завершающий этап – догорание твердотопливных остатков. Интенсивность слоевого горения, характеристики отдельных его стадий зависят от некоторых качественных показателей топлива топлива. Рассмотрим их более подробно.

Качественные показатели топлива, их влияние на горение.

• Влажность топлива. Этот параметр негативно сказывается на всем процессе горения. Влага испаряется при больших затратах тепловой энергии. На фоне этого происходит замедление процессов сгорания, условия сжигания топливных материалов ухудшаются, температура снижается.

• Зольность топлива. Зольные массы оказывают обволакивающий эффект на топливный материал, в результате – доступ кислорода к нему ограничен или невозможен. Топливо не может перегореть полностью.

• Углерод и летучие газообразные компоненты оказывают негативное воздействие на процессы горения. Летучие газообразные компоненты не могут сгорать полностью при недостатке воздуха. Неудовлетворительные процессы горения в печной топке часто обусловлены неравномерным распределением летучих компонентов во времени. В результате неправильного сжигания углеродных масс в слое топлива может происходить выделение оксида углерода. Он приводит к неполноценному сгоранию топливных масс, резкому снижению экономичности печной конструкции.

Экономичность твердотопливных печей.

Печь будет работать экономично, если топливные материалы будут иметь определенные стандарты качества. Так, в печах с периодической работой часто отмечаются нестационарное горение топлива, потому в печных конструкциях часто снижен уровень КПД. Твердое топливо разделяется на марки, в зависимости от сферы использования. Так, для коммунальных нужд лучше использовать каменный и бурый уголь, либо антрацит. Размер угольных фракций должен составить 6-13, 25-50, 50-100 мм. Уровень влажности угля: каменный от 6% до 15%, бурый от 20 до 45%. К сожалению, бытовые печи не оснащены механизированными устройствами для регулировки механизированных процессов горения, поэтому уголь должен иметь высокие показатели качества, чтобы КПД печей не уменьшался.

Особенности сжигания топлива в печи непрерывного горения.

Для печей непрерывного горения чаще всего используют газообразный или жидкий тип топлива. Загрузка происходит равномерно, поэтому весь режим горения идет по стационарному принципу. Процессы сжигания газа в таких печах качественно отличаются от сжигания твердотопливных материалов. Температура через короткое время после включения газовой горелки становится высокой, со временем только увеличивается, ипо окончанию топки остается на максимальном уровне, от 850 до 1100 градусов. Воздушная заслонка в печах способствует равномерному избытку воздуха, благодаря такой функции КПД печной конструкции остается максимальным, обеспечивается стационарный режим горения. Максимальный показатель КПД достигается в том случае, если в топливнике присутствует оптимальное тепловое напряжение. КПД зависит и от уровня расхода дымовых газов, продолжительности топки.

Аккумулирующие возможности отопительных печей

Отопительные печи всю теплоту, которая накапливается внутри них, передают в комнаты. Чтобы попасть в комнату, теплу из печи нужно преодолеть преграду в виде кирпичных стен. То есть, от толщины стен печки будет зависеть аккумулирующая способность этой конструкции. К примеру, если толщину стен печного оборудования уменьшить, то одновременно уменьшиться и термическое сопротивление печной конструкции, размеры печи станут меньше, а вот уровень теплового потока увеличиться. Вместе с тем, нельзя уменьшать толщину твердотопливной печи периодического действия, поскольку теплоотдача будет осуществляться неравномерно. Если стенки печи будут слишком толстыми, то эффективность обогрева комнат будет слишком маленькой. Условие оптимальной толщины стен применимо лишь для твердотопливных печек. Если печки топятся газами или жидким топливом, то аккумуляция теплоты не зависит от толщины стенок печи, процесс горения и выделения тепла в данном случае происходит равномерно и постепенно нарастает.

Печная тяга

Тяга печи – особая функция, которая способствует выводу отработанных газов и дыма из топливника через дымоходы наружу, в атмосферу. Причем тяга печной конструкции должна быть больше, чем сопротивления, которые встречает отработанный дымовой газ. Если тяга будет маленькой, то печка будет коптить, обволакивая комнату дымом.