Процес на изгаряне на гориво, За продуктите

Изгарянето на гориво е процес на химическо свързване на неговите горими елементи с атмосферния кислород с отделяне на топлина и образуване на пламък. Горивото с висок добив на летливи вещества и ниска температура на запалване се запалва по-бързо, следователно за запалване на въглища и антрацити в пещта се използват дърва за огрев или други видове гориво с ниска температура на запалване. Дървата за огрев под действието на факла (източник на топлина) бързо се запалват и продължават да горят с отделянето на все повече и повече порции летливи вещества, които, запалвайки се, повишават температурата в горивния слой и от своя страна предизвикват отделянето на летливи вещества в вградената част от въглища или антрацит, продължавайки процеса на горене.

Процесът на изгаряне на гориво в пещта протича по следния начин. Първоначално горивото се загрява благодарение на топлината, получена директно както от нагорещения долен слой на горящото гориво, така и от горещите димни газове, преминаващи през слоя прясно гориво; горивото, загрявайки, изсъхва, т.е. влагата се изпарява от него. Тогава започва отделянето на летливи горими вещества, които се запалват и обикновено горят над слоя. В слоя остава нелетлив остатък, състоящ се от кокс (въглерод) и пепел. Коксът изгаря в слоя, а пепелта попада частично в пепелника, откъдето се отстранява, докато частично се топи, превръщайки се в шлака, която се отстранява от решетката по време на частично или пълно почистване на пещта. Горещият горящ слой гориво, както и фините му частици в пещта и летливите вещества, изгарящи в горивната камера, отдават топлина към нагревателните повърхности на котела на твърдо гориво. Тъй като горивото изгаря, останалата пепел покрива частиците на горивото от окисляване с въздуха и скоростта на изгаряне на горивото намалява. Парчетата гориво отново се освобождават от пепелта по време на пробиванетоизложен на атмосферен кислород и изгарянето се подобрява. Колкото повече пепел има в горивото, толкова по-често трябва да го бъркате и да почиствате пещта.

За да се увеличи максимално използването на топлина при изгаряне на гориво, са необходими следните условия:

• размерите на пещта трябва да съответстват на производителността на котела за твърдо гориво и свойствата на горивото;
• равномерен слой гориво върху решетката и неговия състав със същия размер, осигуряващ равномерно подаване на въздух по цялата площ на решетката;
• подаване на необходимото количество въздух към пещта;
• наличието на висока температура в пещта за предварително загряване на горивото до температурата на запалване, както и за изгаряне на горими летливи вещества и малки частици от неизгорели въглища, извършвани от газове и въздух от горивния слой;
• обемът на горивното пространство трябва да осигурява пълно изгаряне на летливите вещества на горивото и неговите въглеродни частици, преди димните газове да влязат в контакт с нагряващите повърхности.

В зависимост от естеството на горивния процес се разграничават пламъчно и безпламъчно изгаряне на гориво.

По време на огненото изгаряне на гориво (дърва, нефтени шисти, торф, кафяви въглища, дългопламъчни и газови въглища) се отделя по-голямо количество летливи вещества, изгарянето обикновено се случва в пространството на пещта, температурата на леглото за повечето въглища не достига стойността, при която минералните примеси се топят и върху решетката остават само пепел и отломки. Устойчивостта на пепелния слой е ниска и няма специални пречки за преминаването на въздух.

По време на безпламъчно горене горивото обикновено гори в слой върху решетката, давайки само малки езици от лек прозрачен пламък (бедни въглища и антрацити). Температурата в слоя се повишава рязко,нагревателни решетки и минерални примеси, които могат да се стопят и образуват шлаки. Слоят от шлаки и слоят от неслепващ кокс създават голямо съпротивление на преминаването на въздуха. При недостатъчно количество въздух, постъпващ в пещта, температурата на долната част на слоя се повишава, загрявайки решетката още повече.

За да се постигне необходимата производителност на отоплителния котел, понякога е необходимо да се увеличи площта на решетката до максималната възможна стойност (при изгаряне на кафяви въглища и шисти, които имат насипна шлака и насипна пепел). Решетките могат да бъдат разширени само ако шлаката се отстрани от пещта през накланящата се или плъзгаща се част на решетката. Ако шлаката се отстранява през предната врата за зареждане на пещта в котелното помещение, тогава удължаването на решетката усложнява поддръжката и не носи значителни ползи. За улесняване на поддръжката на удължената скара е възможно да се монтират допълнителни плъзгащи се врати на страничните стени на пещта и през тях да се отстранява шлаката от края на решетката при почистване на пещта. Увеличаване на площта на решетката може да се получи и чрез увеличаване на нейната ширина.

Тягата в котлите на твърдо гориво се създава от комин или димоотводи. Тягата в комина възниква, защото нагрятите димни газове са по-леки от въздуха и следователно се изтласкват в комина от налягането на по-тежкия външен въздух. Колкото по-висока е температурата на димните газове и колкото по-висок е коминът, толкова по-силна е тяга и толкова по-бързо въздухът навлиза в пещта на котела. При неотопляем комин тягата се влошава, докато се затопля, тягата се увеличава.

При преминаване през решетката и слоя гориво въздухът трябва да преодолее значително съпротивление. При наличие на нисък комин или с дебел слой фино гориво, тягаможе да се окаже недостатъчно и в пещта да попадне недостатъчно количество въздух, в резултат на което в нея ще настъпи непълно изгаряне на горивото.

Тягата се регулира от клапа (шипа) на комина зад котела, чието управление е преместено в предната част на котела за удобна поддръжка. Прекомерното отваряне на димната клапа (шипа) създава повишен вакуум в пещта и предизвиква увеличен приток на студен въздух през течове в пещта, люкове и др., което води до увеличаване на разхода на гориво. Недостатъчното отваряне на клапата намалява разреждането в пещта и води до непълно изгаряне на горивото, дим и изхвърляне на пламъка през вратата на пещта в котелното помещение. Течове във вратата на пещта, облицовка на котел на твърдо гориво, комин и др. влошават тягата поради засмукване на въздух.

За преодоляване на високото съпротивление на горивния слой в пещта с въздух се използва изкуствено вдухване с вентилатор, подаващ въздух под решетката (Фигура 1) или се увеличава тягата чрез инсталиране на димоотвод (Фигура 2), който засмуква отработените газове от пещта и газоходите на котела на твърдо гориво, насочвайки ги в комина.

Нормалният процес на горене се постига чрез регулиране на подаването на въздух към пещта с помощта на клапи на комина (шлюз) и на въздуховода (дроселна клапа), като горенето трябва да се извършва при възможно най-ниския вакуум в пещта над горивния слой. Пълнотата на изгаряне на горивото може да се съди по цвета на пламъка в пещта и цвета на дима, излизащ от комина.

Признак за пълно изгаряне на горивото е светложълт пламък в пещта.

Признак за непълно изгаряне на горивото в пещта са:

• червеникав пламък с тъмни ивици поради липса на въздух и твърде дебел слойгориво или шлака на решетки;
• сини пламъци или черен дим от комина, в резултат на липса на въздух, причинен от прекомерно шлака на решетката, твърде дебел слой гориво със силно форсиране на пещта на котела, ниска температура в пещта;
• ярък бял пламък в резултат на голям излишък на въздух при високо форсиране на пещта на котел на твърдо гориво;
• светлинни петна (изгаряне на гориво), през които прониква много въздух, охлаждайки пещта, докато малки парчета (фракции) гориво се отвеждат от въздуха от горивния слой.

Всеки цвят на пламъка съответства на определена температура в пещта на котел на твърдо гориво:

червен цвят	525°
Тъмночервен цвят	700°
Цвят череша	900°
Цвят светла череша	1000°
Светло жълт (светло сламен) цвят	1200°
бял цвят	1300°
Ярко бял цвят	1400°

За пълното изгаряне на горивото е необходимо да изберете правилната дебелина на слоя, тъй като малките и големите въглища създават неравномерно съпротивление на преминаването на въздуха за нормално изгаряне. За фините горива е необходимо слоят върху решетката да е по-тънък, за да може въздухът да преминава през горивния слой в достатъчно количество. За голямо гориво слоят трябва да се поддържа по-дебел, така че излишният въздух да не преминава през него, тъй като това ще доведе до понижаване на температурата.

Количеството въздух, необходимо за пълното изгаряне на 1 kg гориво, се нарича теоретично необходимо количество въздух. В този случай обаче не може да се постигне пълно изгаряне на горивото, тъй като е практически трудно постижимопълно смесване на въздуха с горивото, така че трябва да подадете повече въздух, за да се получи пълно изгаряне.

Съотношението на действителното количество въздух, постъпващ в пещта, към теоретично необходимото се нарича коефициент на излишък на въздух. Коефициентът на излишък на въздух за различни пещи и горива варира от 1,3 до 1,6, т.е. Към пещта се подава 30 - 60% повече въздух от необходимото количество.

Към пещта трябва да се подава минимално количество излишен въздух, тъй като излишният въздух охлажда пещта и причинява прекомерен разход на гориво. Подаването на въздух към пещта се регулира чрез промяна на тягата и духането.

---