Собой сложный физико-химический процесс, состоящий из ряда последова-

тельных и параллельных стадий: тепловая подготовка, включающая под-

сушку, выделение летучих веществ и образование кокса; горение летучих

веществ и кокса с образованием дымовых газов и золы.

Влага из топлива испаряется при температуре порядка 100 ｰС, а темпе-

Ратура начала выхода летучих веществ зависит от геологического возраста

топлива. Так для бурых углей, их выделение начинается при 150 _170 ｰС.

Механизм горения топлива определяется горением кокса _ углерода,

Составляющего основную горючую часть твердого топлива.

Летучие вещества оказывают влияние на горение кокса, так как вос-

Пламеняются раньше и способствуют прогреву частиц кокса, а горение кокса

Начинается после выгорания летучих веществ.

В общем виде горение углерода может быть описано следующей

схемой: С + О2 = СО2; (а)

2С + О2 = 2СО; (б)

С + СО2 = 2СО; (в)

2СО + О2 = 2СО2. (г) (4.17)

При пористой структуре кокса процесс горения протекает не только на

Поверхности, но и в объеме частицы, куда кислород проникает посредством

Диффузии.

Если твердое топливо, например каменный уголь, поместить в зону

Горения, то сначала происходит сушка топлива, а затем его разложение с

Выделением летучих веществ. Далее при достаточно высокой температуре

Происходит воспламенение летучих компонентов. Горение в этой стадии

Протекает так же, как горение мазута. После того, как частицы угля прогре-

Ются до такой температуры, что основная часть летучих, заключенных в них,

Выделится, пламя постепенно исчезнет. Момент окончания выхода летучих

веществ характеризует конец периода подготовки твердого топлива к горе-

нию. Длительность этого периода не превышает ~ 10 % от общего времени

Горения частиц угля.

Второй период _ это период горения коксового остатка. Этот период

Характеризуется быстрым разогревом оставшейся массы до температуры

~ 1400 _ 1500 0К, которая затем остается неизменной до конца процесса и

Поддерживается за счет тепловыделения в ходе реакции. Горение в этот

период происходит без пламени. Оно занимает ~ 90 % всего времени горения

Топлива.

В процессе горения коксового остатка перечисленные выше реакции

Протекают одновременно, а также продолжается выделение остаточного

Содержания летучих веществ и их горение. Скорость этого сложного процес-

са определяется наиболее медленной стадией _ горением твердого углерода.

Установлено, что скорость процесса горения углерода с повышением

температуры (до ~ 2100 0К) растет по закону Аррениуса и, следовательно,

Является активационным процессом, а затем падает до температуры

~ 2600 0К, далее снова растет, но менее интенсивно. Такое поведение углеро-

Да связано с перестройкой его кристаллической структуры, сопровождаю-

щейся образованием менее реакционного вещества.

Скорость выделения летучих компонентов зависит от размера частиц.

Мелкие частицы прогреваются быстрее и выделение летучих веществ у них

Завершается в подготовительный период.

Время горения летучих веществ прямо пропорционально поверхности

Частиц угля и лимитируется диффузией кислорода.

Таким образом, для увеличения скорости горения твердого топлива

необходимо предварительно подвергнуть его измельчению.

Типы топочных устройств

Топочным устройством или топкой называется часть промышлен-

Ной установки, предназначенная для сжигания топлива с целью получения

Продуктов сгорания с высокой температурой и энтальпией.

С точки зрения химической технологии топочное устройство представ-

Ляет собой своеобразный реактор, в котором поддерживается необходимый

Уровень протекания окислительного процесса и производительность кото-

Рого определяется вводимой в него в единицу времени массой горючей смеси

И объемом отводимых продуктов сгорания.

В зависимости от вида и свойств сжигаемого топлива топочные устройства

Делятся на слоевые и камерные.

В __________слоевых топках основная масса твердого топлива сжигается в слое.

В камерных топках может сжигаться топливо любого агрегатного состояния.

Поэтому, если сжигание газообразного и жидкого топлива не требует предва-

рительной подготовки, то твердое топливо должно быть предварительно

Размолото до пылевидного состояния в специальных пылеприготовительных

Установках.

Промежуточным типом между слоевыми и камерными топками явля-