Понятие о процессе сжигания газов

Горение газообразного топлива, как и всякого другого, есть химический процесс соединения его горючих компонентов с ки­слородом воздуха. Процесс этот протекает с интенсивным вы­делением тепла, создающего резкое повышение температуры вступившей е реакцию смеси.

Важнейшим условием обеспечения быстрого ,и полного сго­рания газа является молекулярное перемешивание горючего газа с .кислородом в определенных отношениях.

Необходимый для сжигания кислород в большинстве случаев поступает из воздуха. По реакциям горения отдельных компонентов газообразного топлива подсчитывают необходимое для горения количество кислорода, а по кислороду — воздух. Теоретическое количество кислорода, потребное для полно­го сжигания 1 м³ газообразного топлива, можно подсчитать ло формуле

V_O2 = 0,5 (V_O + Vн₂) + 2 V_H4 + 3 V₂н₄ + + 3,5V_C2H4 + 5 V_C4H8 + 6,5V_C4H10 + 1,5V_H2S – V_O2, где V_O2, V_CO, V_H2 и т.д. - соответственно объемы кислорода, окиси углерода, водорода и т. д.

В практических условиях сжигания газа кислород для го­рения подается вместе с воздухом как его составная часть. Сухой воздух почти целиком состоит из кислорода и азота с незначительным .количеством углекислоты .и редких газов.

Состав воздуха в % По объему По весу

кислород .......... 21 23,2

азот .......... 79 76,8

Отсюда на 1 м³ кислорода приходится 79/21 =3,76 м³ азота.

Теоретический объем воздуха, необходимый для полноги сжигания газа, равен сумме объема кислорода и соответству­ющего ему азота:

V_В = V_O2 + V_N2 =V_0г + 3,76 Vо₂ - 4,76 Vо₂.

Наименьшее количество воздуха, необходимое для полного сжигания газа, называется теоретическим расходом воздуха и обычно обозначается через Ь_г.

Практически сжигание газа ведут не при теоретически не­обходимом количестве воздуха, а с некоторым избытком его. Соотношение между практическим 7-п и теоретическим Ь_т ко­личеством воздуха выражается следующим уравнением:

где а — коэффициент избытка воздуха.

Необходимость иметь избыток воздуха определяется тем. что в практических условиях крайне трудно бывает обеспечить равномерное перемешивание газа -с воздухом ;и при теорети­ческом соотношении в отдельных зонах воздуха будет недоста­вать, что приведет к химическому «ед ожогу.

Теоретическое количество воздуха, потребное для сжигания газа, в 'практических условиях с достаточной точностью может быть определено по теплотворной способности газа. Подсчита­но, что на каждые 1000 ккал тепла, которые выделяются при сжи­гании газа, требуется 1,13 м? воздуха. Отсюда для сжигания при­родного газа теплотворностью 8200 ккал/нм? необходимо по­дать воздуха 8,2-1,13=9,3 м³. Однако здесь еще надо учесть необходимость иметь избыток воздуха. Если коэффициент избытка воздуха а принять равным 1,2, практически для сжига­ния 1 м³ газа требуется подавать 9,3*1,2=11,2 л*³ воздуха. Потребное количество воздуха для сжигания газа необходимо также знать для расчета приточной вентиляции.

При проектировании газооборудования очень важно быва­ет знать также объем 'продуктов сгорания и их состав, чтобы решить вощрос о -способах удаления их, а также для расчета и 'Конструирования газоходов. Объем продуктов полного сго­рания лри теоретическом расходе воздуха (без избытка его) можно подсчитать по реакциям горения как .сумму объемов углекислого газа, азота, водяного пара и сернистого таза.

Объем углекислого таза в продуктах горения определяется но формуле

У со, = Vсо + У сн. + 2Ус₂н₄ + 3 У_Сзн_в + 4Ус₄н₁₀ + Усо₂-Объем водяных паров определяется по формуле

При составлении теплового баланса необходимо также учи­тывать влажность газа и воздуха, вступивших о реакцию, в г\нм?> сухого газа и воздуха.

Объем азота составит

У_ы, = V^ (из газа) + 3,76 У_0г (из воздуха). Объем сернистого газа

В связи с тем что количество сероводорода чз газах, исполь­зуемых для городского газоснабжения, 'бывает весьма незначи­тельно, содержание сернистого г аз а в продуктах горения также обычно очень мало.

Различают объем влажных и объем сухих продуктов горе­ния. Объем сухих продуктов горения (У_с.г) равен объему влажных продуктов (У_в.г) за вычетом объема водяных паров.

V».!- = У со, + У_Нао + Узо_г + Уы_г;

Продукты сгорания газа от большинства бытовых и про­мышленных установок удаляются с температурой выше 100°С. В связи с этим содержащиеся в них водяные пары не конден­сируются и продукты сгорания газа поступают в помещения или удаляются через дымоходы влажные. Поэтому их надо учитывать при расчете дымоходов. Также необходимо учиты­вать избыточный воздух (не участвующий в реакции горения). Количество его зависит от количества сжигаемого газа и ко­эффициента избытка (воздуха). Для некоторых типов прибо­ров, как, например, для водонагревателей, также надо учиты­вать воздух, поступающий в дымоход через тягопрерыватель.