Котлы тепловых электростанций и защита атмосферы

= 0,0889 (С

+ 0,375S

) + 0,265Н

? 0,ЗЗЗО

. (4.4)

Аналогичный расчет для случая, когда в котле сжигается газообразное топливо, позволяет определить теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 м

газа (V

м

/м

) с известным химическим составом:

V

= 0,0476 [0,5СО + 0,5Н

+ 1,5H

S + 2(m + n/4)С

Н

?O

]. (4.5)

Скорость горения, как и скорость других химических реакций, зависит, в частности, от концентрации реагирующих веществ. Поэтому теоретически необходимого количества воздуха оказывается недостаточно для полного сгорания топлива: на последней стадии горения скорость реакций станет недопустимо малой – топливо не успеет сгореть в зоне высоких температур. Именно поэтому в топку подают количество воздуха, превышающее теоретически необходимое. Отношение первого ко второму называют коэффициентом избытка воздуха и традиционно обозначают первой буквой греческого алфавита – ?. Следовательно,

? = V

/ V

, (4.6)

где V

и V

– фактический и теоретически необходимый расходы воздуха (м

/кг или м

/м

).

В некоторых странах используют не «коэффициент» (отношение), а «избыток» воздуха в процентах, то есть 100 (V

? V

) / V

. Понятно, что ? = 1,15, например, соответствует избытку воздуха 15 %, ? = 1,2–20 %, и т. д.

После завершения топочного процесса в котле образуются продукты сгорания, состав и количество которых имеют большое значение как для процессов теплообмена и аэродинамики в конвективных поверхностях нагрева, так и для анализа проблемы загрязнения атмосферного воздуха.

Если пренебречь ничтожно малым объемом монооксида углерода V

, то можно считать, что газообразные продукты сгорания – это трехатомные газы: (V

+ V

), азот V

и водяные пары V

. Объем трехатомных газов V

(м

/кг) удобно выразить в виде одного члена:

. (4.7)

Объем азота при сжигании топлива с теоретически необходимым количеством воздуха будет равен сумме азота воздуха и молекулярного азота, образовавшегося из азотсодержащих компонентов топлива:

. (4.8)

Объем водяных паров в продуктах сгорания складывается из нескольких составляющих: водяного пара, образовавшегося при сгорании водорода топлива, испарившейся влаги топлива и, наконец, влаги, внесенной в топку вместе с теоретически необходимым количеством воздуха:

. (4.9)

В этом уравнении принято, что влагосодержание воздуха ?

= 10 г/кг. В тех случаях, когда в котле сжигается мазут с использованием форсунок парового распыливания, необходимо добавить еще один член – 1,24 G

, где G

– расход пара, кг/кг.

Объем водяных паров при фактическом расходе воздуха (?>1) будет несколько больше за счет водяных паров, содержащихся в дополнительном воздухе (??1):