Կոշտ վառելիքի այրման առանձնահատկությունները. վառելիքի այրում

Պինդ վառելիքի այրման գործընթացը կարող է ներկայացվել որպես հաջորդական փուլերի շարք: Նախ, վառելիքը տաքանում է, և խոնավությունը գոլորշիանում է: Այնուհետև, 100 °C-ից բարձր ջերմաստիճանում, սկսվում է բարդ մակրոմոլեկուլային օրգանական միացությունների պիրոգեն տարրալուծումը և ցնդող նյութերի արտազատումը, մինչդեռ ջերմաստիճանը, որի դեպքում ցնդող նյութերը սկսում են դուրս գալ, կախված է վառելիքի տեսակից և դրա կարբոնացման աստիճանից (քիմիական. Տարիք). Եթե ​​շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը գերազանցում է ցնդող նյութերի բռնկման ջերմաստիճանը, դրանք բռնկվում են՝ դրանով իսկ ապահովելով կոքսի մասնիկի լրացուցիչ տաքացում՝ նախքան դրա բռնկումը։ Որքան բարձր է ցնդող նյութերի ելքը, այնքան ցածր է դրանց բռնկման ջերմաստիճանը, մինչդեռ ջերմության արտազատումը մեծանում է:

Կոքսի մասնիկը տաքանում է շրջակա ծխատար գազերի ջերմության և ցնդող նյութերի այրման արդյունքում ջերմության արտանետման պատճառով և բռնկվում 800÷1000 °C ջերմաստիճանում։ Երբ պինդ վառելիքն այրվում է փոշիացված վիճակում, երկու փուլերը (ցնդող նյութերի և կոքսի այրումը) կարող են համընկնել միմյանց, քանի որ ածխի ամենափոքր մասնիկի ջեռուցումը տեղի է ունենում շատ արագ: Իրական պայմաններում մենք գործ ունենք ածխի փոշու պոլիդիսպերս կազմի հետ, հետևաբար ժամանակի յուրաքանչյուր պահի որոշ մասնիկներ միայն սկսում են տաքանալ, մյուսները գտնվում են ցնդող արձակման փուլում, իսկ մյուսները՝ այրման փուլում։ կոքսի մնացորդը.

Կոքսի մասնիկի այրման գործընթացը որոշիչ դեր է խաղում ինչպես վառելիքի այրման ընդհանուր ժամանակը, այնպես էլ ընդհանուր ջերմության արտանետումը գնահատելու համար: Նույնիսկ բարձր ցնդող եկամտաբերությամբ վառելիքի համար (օրինակ՝ շագանակագույն ածուխը մերձմոսկովյան մոտ), կոքսի մնացորդը կազմում է 55%-ը, իսկ ջերմության արտանետումը կազմում է ընդհանուրի 66%-ը։ Իսկ շատ ցածր ցնդող ելքով վառելիքի համար (օրինակ՝ DS), կոքսի մնացորդը կարող է լինել չոր սկզբնական մասնիկի քաշի ավելի քան 96%-ը, իսկ դրա այրման ընթացքում ջերմության արտազատումը, համապատասխանաբար, կազմում է մոտ 95%-ը։ ընդհանուրը.

Կոքսի մնացորդի այրման ուսումնասիրությունները բացահայտել են այս գործընթացի բարդությունը:

Երբ ածխածինը այրվում է, երկու հնարավոր է առաջնայինուղղակի տարասեռ օքսիդացման ռեակցիաներ.

C + O 2 \u003d CO 2 + 34 ՄՋ / կգ; (տասնչորս)

2C + O 2 \u003d 2CO + 10,2 ՄՋ / կգ: (տասնհինգ)

CO 2-ի և CO-ի առաջացման արդյունքում երկու երկրորդականռեակցիաներ:

ածխածնի երկօքսիդի օքսիդացում 2CO + O 2 \u003d 2CO 2 + 12,7 ՄՋ / կգ; (16)

ածխածնի երկօքսիդի նվազեցում CO 2 + C \u003d 2CO - 7,25 ՄՋ / կգ: (17)

Բացի այդ, մասնիկի ջեռուցվող մակերեսի վրա ջրի գոլորշու առկայության դեպքում, այսինքն. բարձր ջերմաստիճանի տարածաշրջանում գազաֆիկացումը տեղի է ունենում ջրածնի արտազատմամբ.

C + H 2 O \u003d CO + H 2: (տասնութ)

Տարասեռ ռեակցիաները (14, 15, 17 և 18) վկայում են ածխածնի ուղղակի այրման մասին, որն ուղեկցվում է ածխածնի մասնիկի քաշի նվազմամբ։ Միատարր ռեակցիան (16) ընթանում է մասնիկի մակերևույթի մոտ շրջապատող ծավալից թթվածնի ցրման պատճառով և փոխհատուցում է էնդոթերմիկ ռեակցիայի արդյունքում առաջացող գործընթացի ջերմաստիճանի մակարդակի անկումը (17):

CO-ի և CO 2-ի հարաբերակցությունը մասնիկի մակերեսին կախված է այս տարածաշրջանի գազերի ջերմաստիճանից: Այսպիսով, օրինակ, փորձարարական ուսումնասիրությունների համաձայն, 1200 ° C ջերմաստիճանում ռեակցիան ընթանում է

4C + 3O 2 \u003d 2CO + 2CO 2 (E \u003d 84 ÷ 125 կՋ / գ-մոլ),

և 1500 ° C-ից բարձր ջերմաստիճանում

3C + 2O 2 \u003d 2CO + CO 2 (E \u003d 290 ÷ 375 կՋ / գ-մոլ):

Ակնհայտ է, որ առաջին դեպքում CO-ն և CO 2-ն արտազատվում են մոտավորապես հավասար քանակությամբ, մինչդեռ ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում արտանետվող CO-ի ծավալը 2 անգամ ավելի է CO2-ից:

Ինչպես արդեն նշվեց, այրման արագությունը հիմնականում կախված է երկու գործոնից.

1) արագություն քիմիական ռեակցիա , որը որոշվում է Arrhenius օրենքով և արագորեն աճում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ;

2) օքսիդանտների մատակարարման արագությունը(թթվածին) դեպի այրման գոտի՝ դիֆուզիայի պատճառով (մոլեկուլային կամ տուրբուլենտ):

Այրման գործընթացի սկզբնական շրջանում, երբ ջերմաստիճանը դեռ բավականաչափ բարձր չէ, քիմիական ռեակցիայի արագությունը նույնպես ցածր է, և վառելիքի մասնիկը շրջապատող ծավալում և դրա մակերեսում կա ավելի քան բավարար օքսիդիչ, այսինքն. օդի տեղային ավելցուկ կա. Վառարանի կամ այրիչի աերոդինամիկայի ոչ մի բարելավում, որը հանգեցնում է այրվող մասնիկին թթվածնի մատակարարման ուժեղացմանը, չի ազդի այրման գործընթացի վրա, որը հետաձգվում է միայն քիմիական ռեակցիայի ցածր արագությամբ, այսինքն. կինետիկա. Այն - կինետիկ այրման շրջան.

Այրման գործընթացի ընթացքում ջերմություն է արտանետվում, ջերմաստիճանը բարձրանում է և, հետևաբար, քիմիական ռեակցիայի արագությունը, ինչը հանգեցնում է թթվածնի սպառման արագ աճին: Դրա կոնցենտրացիան մասնիկի մակերեսին անշեղորեն նվազում է, և ապագայում այրման արագությունը կորոշվի միայն թթվածնի ցրման արագությամբ այրման գոտում, որը գրեթե անկախ է ջերմաստիճանից: Այն - դիֆուզիոն այրման տարածք.

AT անցումային այրման շրջանՔիմիական ռեակցիայի և դիֆուզիայի արագությունները նույն կարգի մեծություններ են:

Համաձայն մոլեկուլային դիֆուզիայի օրենքի (Ֆիկի օրենք) թթվածնի դիֆուզիոն փոխանցման արագությունը ծավալից մասնիկի մակերես.

որտեղ դիֆուզիոն զանգվածի փոխանցման գործակիցն է.

և համապատասխանաբար թթվածնի մասնակի ճնշումներն են ծավալում և մակերեսին մոտ։

Թթվածնի սպառումը մասնիկների մակերեսին որոշվում է քիմիական ռեակցիայի արագությամբ.

, (20)

որտեղ կռեակցիայի արագությունը հաստատուն է:

Անցումային գոտում կայուն վիճակում

,

որտեղ
(21)

Փոխարինելով (21)-ը (20)՝ մենք ստանում ենք այրման արագության արտահայտությունը անցումային շրջանում՝ օքսիդացնողի (թթվածնի) սպառման առումով.

(22)

որտեղ
այրման ռեակցիայի արդյունավետ արագության հաստատունն է:

Համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանների գոտում (կինետիկ շրջան)
, հետևաբար, կ էֆ = k, իսկ արտահայտությունը (22) ստանում է ձևը.

,

դրանք. Թթվածնի կոնցենտրացիաները (մասնակի ճնշումները) մասնիկի ծավալում և մակերեսում քիչ են տարբերվում միմյանցից, և այրման արագությունը գրեթե ամբողջությամբ որոշվում է քիմիական ռեակցիայի միջոցով:

Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ քիմիական ռեակցիայի արագության հաստատունը աճում է ըստ էքսպոնենցիալ Արենիուսի օրենքի (տես Նկար 22), մինչդեռ մոլեկուլային (դիֆուզիոն) զանգվածի փոխանցումը թույլ է կախված ջերմաստիճանից, մասնավորապես.

.

T* որոշակի ջերմաստիճանի արժեքի դեպքում թթվածնի սպառման արագությունը սկսում է գերազանցել շրջակա ծավալից դրա մատակարարման ինտենսիվությունը, գործակիցները. α Դև կ դառնում են նույն կարգի համեմատելի արժեքներ, մակերեսում թթվածնի կոնցենտրացիան սկսում է նկատելիորեն նվազել, և այրման արագության կորը շեղվում է տեսական կինետիկ այրման կորից (Արրենիուսի օրենք), բայց դեռ նկատելիորեն մեծանում է: Կորի վրա հայտնվում է թեքություն - գործընթացը անցնում է միջանկյալ (անցումային) այրման շրջան: Օքսիդատորի համեմատաբար ինտենսիվ մատակարարումը բացատրվում է նրանով, որ մասնիկի մակերեսի մոտ թթվածնի կոնցենտրացիայի նվազման պատճառով մեծանում է թթվածնի մասնակի ճնշումների տարբերությունը ծավալում և մակերեսին մոտ։

Այրման ուժեղացման գործընթացում թթվածնի կոնցենտրացիան մակերևույթում գործնականում հավասարվում է զրոյի, թթվածնի մատակարարումը մակերեսին թույլ կախված է ջերմաստիճանից և դառնում է գրեթե հաստատուն, այսինքն. α Դ << կ, և, համապատասխանաբար, գործընթացն անցնում է դիֆուզիոն շրջան

.

Դիֆուզիոն շրջանում այրման արագության աճը ձեռք է բերվում օդի հետ վառելիքի խառնման գործընթացի ինտենսիվացման միջոցով (այրիչ սարքերի կատարելագործում) կամ մասնիկը օդային հոսքով փչելու արագության բարձրացմամբ (վառարանի աերոդինամիկան բարելավելով), որի արդյունքում մակերեսին մոտ գտնվող սահմանային շերտի հաստությունը նվազում է և մասնիկին թթվածնի մատակարարումն ուժեղանում է։

Ինչպես արդեն նշվեց, պինդ վառելիքն այրվում է կամ մեծ (առանց հատուկ պատրաստման) կտորների (շերտավորված այրման), կամ ջախջախված (հեղուկացված մահճակալ և ցածր ջերմաստիճանի պտույտ) կամ մանր փոշու (բոցավառում) տեսքով։ մեթոդ):

Ակնհայտ է, որ ամենամեծը հարաբերական արագությունվառելիքի մասնիկների փչումը կլինի շերտավորված այրման մեջ: Պտտման և բռնկման այրման դեպքում վառելիքի մասնիկները գտնվում են ծխատար գազերի հոսքում, և դրանց փչման հարաբերական արագությունը շատ ավելի ցածր է, քան անշարժ շերտում: Ելնելով դրանից՝ թվում է, որ կինետիկից դիֆուզիոն շրջանի անցումը պետք է տեղի ունենա առաջին հերթին փոքր մասնիկների համար, այսինքն. փոշու համար. Բացի այդ, մի շարք ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ ածուխի փոշու մասնիկը, որը կախված է գազ-օդ խառնուրդի հոսքում, այնքան թույլ է փչում, որ ազատված այրման արտադրանքները դրա շուրջ ամպ են ձևավորում, ինչը մեծապես խանգարում է թթվածնի մատակարարմանը: Իսկ բռնկման մեթոդով փոշու տարասեռ այրման ինտենսիվացումը, ենթադրաբար, պայմանավորված էր ընդհանուր արձագանքող մակերեսի բացառիկ զգալի աճով։ Այնուամենայնիվ, ակնհայտը միշտ չէ, որ ճիշտ է: .

Մակերեւույթին թթվածնի մատակարարումը որոշվում է դիֆուզիայի օրենքներով։ Լամինար հոսքի մեջ փոքր գնդաձև մասնիկի ջերմության փոխանցման ուսումնասիրությունները բացահայտեցին ընդհանրացված չափանիշի կախվածություն.

Nu = 2 + 0,33Re 0,5:

Կոքսի փոքր մասնիկների համար (Re< 1, что соответствует скорости витания мелких частиц), Nu → 2, т.е.

.

Կա անալոգիա ջերմության և զանգվածի փոխանցման գործընթացների միջև, քանի որ երկուսն էլ որոշվում են մոլեկուլների շարժումով: Ուստի ջերմության փոխանցման օրենքները (Ֆուրիեի և Նյուտոն-Ռիչմանի օրենքները) և զանգվածի փոխանցման օրենքները (Ֆիկի օրենք) ունեն նմանատիպ մաթեմատիկական արտահայտություն։ Այս օրենքների պաշտոնական անալոգիան մեզ թույլ է տալիս դիֆուզիոն գործընթացների առնչությամբ գրել.

,

որտեղ
, (23)

որտեղ D-ը մոլեկուլային դիֆուզիայի գործակիցն է (նման է ջերմային հաղորդունակության λ գործակիցը ջերմային գործընթացներում):

Ինչպես հետևում է բանաձևից (23), դիֆուզիոն զանգվածի փոխանցման α D գործակիցը հակադարձ համեմատական ​​է մասնիկի շառավղին։ Հետևաբար, վառելիքի մասնիկների չափի նվազմամբ ակտիվանում է թթվածնի տարածման գործընթացը դեպի մասնիկի մակերես։ Այսպիսով, ածխի փոշու այրման ժամանակ դիֆուզիոն այրման անցումը տեղափոխվում է ավելի բարձր ջերմաստիճան (չնայած մասնիկների փչման արագության նախկինում նշվող նվազմանը):

Քսաներորդ դարի կեսերին խորհրդային գիտնականների կողմից իրականացված բազմաթիվ փորձարարական ուսումնասիրությունների համաձայն. (G.F.Knorre, L.N. Khitrin, A.S.Predvoditelev, V.V.Pomerantsev և ուրիշներ), վառարանի նորմալ ջերմաստիճանների գոտում (մոտ 1500 ÷ 1600 ° C), կոքսի մասնիկի այրումը միջանկյալ գոտուց տեղափոխվում է դիֆուզիոն, թթվածնի մատակարարումը մեծ նշանակություն ունի. Այս դեպքում, թթվածնի մակերևույթի տարածման ավելացմամբ, այրման արագության դանդաղումը կսկսվի ավելի բարձր ջերմաստիճանից:

Դիֆուզիոն շրջանում գնդաձև ածխածնի մասնիկի այրման ժամանակը քառակուսային կախվածություն ունի մասնիկների սկզբնական չափից.

,

որտեղ r oսկզբնական մասնիկի չափն է; ρ հածխածնի մասնիկի խտությունն է. Դ o , Պ o , Տ oհամապատասխանաբար դիֆուզիոն գործակիցի, ճնշման և ջերմաստիճանի սկզբնական արժեքներն են.
թթվածնի սկզբնական կոնցենտրացիան է վառարանի ծավալում մասնիկից զգալի հեռավորության վրա. β - ստոյխիոմետրիկ գործակից, որը սահմանում է թթվածնի քաշի սպառման համապատասխանությունը այրված ածխածնի մեկ միավորի քաշի համար ստոյխիոմետրիկ հարաբերակցությամբ. Տ մ- լոգարիթմական ջերմաստիճան.

որտեղ Տ Պև Տ Գհամապատասխանաբար մասնիկների մակերեսի և շրջակա ծխատար գազերի ջերմաստիճաններն են:

Կոշտ վառելիքի կաթսաների աճող ժողովրդականության պատճառով այս սարքավորումների մեծ թվով պոտենցիալ գնորդներ հետաքրքրված են այն հարցով, թե ինչ տեսակի կոշտ վառելիքնախապատվությունը տալ որպես հիմնական, և, կախված կայացված որոշումից, պատվիրել այս կամ այն ​​տեսակի ջեռուցման սարքավորումները:

Ցանկացած վառելիքի, ոչ միայն պինդ վառելիքի հիմնական ցուցանիշը նրա ջերմափոխանակությունն է, որն ապահովվում է պինդ վառելիքի այրմամբ։ Այս դեպքում պինդ վառելիքի ջերմային փոխանցումը ուղղակիորեն կապված է նրա տեսակի, հատկությունների և կազմի հետ:

որոշ քիմիա

Պինդ վառելիքի կազմը ներառում է հետևյալ նյութերը՝ ածխածին, ջրածին, թթվածին և հանքային միացություններ։ Երբ այն այրում է վառելիքը, ածխածինը և ջրածինը միավորվում են մթնոլորտային թթվածնի հետ (ամենաուժեղ բնական օքսիդացնող նյութը) - այրման ռեակցիա է տեղի ունենում մեծ քանակությամբ ջերմային էներգիայի արտազատմամբ: Այնուհետև, գազային այրման արտադրանքները հեռացվում են ծխի արտանետման համակարգի միջոցով, և պինդ այրման արտադրանքները (մոխիր և խարամ) թափվում են որպես թափոններ վանդակաճաղի միջով:

Համապատասխանաբար, պինդ վառելիքի ջեռուցման սարքավորումների նախագծողի առջեւ ծառացած հիմնական խնդիրն է ապահովել պինդ վառելիքի վառարանի կամ պինդ վառելիքի կաթսայի ամենաերկար այրումը: Ժամանակի այս պահին որոշակի առաջընթաց է գրանցվել այս ոլորտում. վաճառքում են հայտնվել երկար այրվող պինդ վառելիքի կաթսաներ, որոնք աշխատում են վերին այրման սկզբունքով և պիրոլիզի գործընթացով:

Կոշտ վառելիքի հիմնական տեսակների ջերմային արժեքը

• Վառելափայտ. Միջին հաշվով (կախված փայտի տեսակից) և խոնավությունը 2800-ից մինչև 3300 կկալ / կգ:
• Տորֆ - կախված խոնավությունից 3000-ից 4000 կկալ / կգ:
• Ածուխ - կախված տեսակից (անտրացիտ, շագանակագույն կամ կրակոտ) 4700-ից 7200 կկալ / կգ:
• Սեղմված բրիկետներ և գնդիկներ - 4500 կկալ / կգ:

Այլ կերպ ասած, տարբեր տեսակի պինդ վառելիքի այրման գործընթացն ուղեկցվում է տարբեր քանակությամբ արտանետվող ջերմային էներգիայով, հետևաբար վառելիքի հիմնական տեսակի ընտրությանը պետք է մոտենալ շատ պատասխանատու կերպով. առաջնորդվել այս հարցում նշված տեղեկություններով. գործառնական փաստաթղթեր (անձնագիր կամ շահագործման հրահանգներ) այս կամ այն ​​կոշտ վառելիքի սարքավորումների համար:

Կոշտ վառելիքի հիմնական տեսակների համառոտ նկարագրությունը

Վառելափայտ

Առավել մատչելի, հետևաբար, Ռուսաստանում վառելիքի ամենատարածված տեսակը: Ինչպես արդեն նշվեց, այրման ընթացքում առաջացած ջերմության քանակը կախված է փայտի տեսակից և դրա խոնավության պարունակությունից: Հարկ է նշել, որ պիրոլիզի կաթսայի վառելափայտը որպես վառելիք օգտագործելիս կա խոնավության սահման, որն այս դեպքում չպետք է գերազանցի 15-20%-ը։

Տորֆ

Տորֆը փտած բույսերի սեղմված մնացորդներն են, որոնք երկար ժամանակ ընկած են հողում։ Ըստ արդյունահանման եղանակի՝ առանձնանում են բարձր և ցածր տորֆ։ Իսկ ըստ ագրեգացման վիճակի՝ տորֆը կարող է լինել՝ փորագրված, գնդիկավոր և սեղմված՝ բրիկետների տեսքով։ Ազատված ջերմային էներգիայի քանակով տորֆը նման է վառելափայտին։

Ածուխ

Ածուխը պինդ վառելիքի առավել «բարձր կալորիականությամբ» տեսակն է, որը պահանջում է բռնկման հատուկ տեխնոլոգիա։ Ընդհանուր դեպքում, ածխի վրա վառարան կամ կաթսա վառելու համար նախ պետք է վառել վառարանը փայտով և միայն դրանից հետո լավ այրված վառելափայտի վրա լցնել ածուխ (շագանակագույն, կրակոտ կամ անտրասիտ):

Բրիկետներ և գնդիկներ

Սա պինդ վառելիքի նոր տեսակ է, որը տարբերվում է առանձին տարրերի չափսերով։ Բրիկետներն ավելի մեծ են, իսկ գնդիկները՝ ավելի փոքր։ Բրիկետների և գնդիկների արտադրության սկզբնական նյութը կարող է լինել ցանկացած «այրվող» նյութ՝ փայտի չիպսեր, փայտի փոշի, ծղոտ, ընկույզի կեղև, տորֆ, արևածաղկի կեղև, կեղև, ստվարաթուղթ և այլ «զանգվածային» այրվող նյութեր, որոնք ազատորեն հասանելի են:

Բրիկետների և գնդիկների առավելությունները

• Էկոլոգիապես մաքուր վերականգնվող վառելիք՝ բարձր ջերմային արժեքով:
• Երկար այրվում է նյութի բարձր խտության պատճառով:
• Հարմարավետ և կոմպակտ պահեստավորում:
• Այրվելուց հետո մոխրի նվազագույն քանակը կազմում է ծավալի 1-ից 3%-ը։
• Ցածր հարաբերական արժեքը:
• Կաթսայի գործընթացի ավտոմատացման հնարավորությունը.
• Հարմար է բոլոր տեսակի պինդ վառելիքի կաթսաների և կենցաղային ջեռուցման վառարանների համար:

Պինդ վառելիքները ներառում են փայտ, տորֆ և ածուխ: Բոլոր տեսակի պինդ վառելիքի այրման գործընթացը ունի նմանատիպ առանձնահատկություններ:

Վառելիքը պետք է տեղադրվի վառարանի վանդակաճաղի վրա շերտերով, դիտարկելով այրման ցիկլերը, ինչպիսիք են բեռնումը, չորացումը, շերտը տաքացնելը, ցնդող նյութերի արտանետմամբ այրելը, մնացորդները այրելը և խարամները հեռացնելը:

Վառելիքի այրման յուրաքանչյուր փուլ բնութագրվում է որոշակի ցուցանիշներով, որոնք ազդում են վառարանի ջերմային ռեժիմի վրա:

Շերտի չորացման և տաքացման հենց սկզբում ջերմությունը չի արտազատվում, այլ, ընդհակառակը, ներծծվում է կրակատուփի ջեռուցվող պատերից և չայրված մնացորդներից։ Երբ վառելիքը տաքանում է, գազային այրվող բաղադրիչները սկսում են ազատվել՝ այրվելով վառարանի գազի ծավալում: Աստիճանաբար ավելի ու ավելի շատ ջերմություն է արտանետվում, և այդ գործընթացը հասնում է առավելագույնին վառելիքի կոքսային հիմքի այրման ժամանակ։

Վառելիքի այրման գործընթացը որոշվում է նրա որակներով՝ մոխրի պարունակությամբ, խոնավությամբ, ինչպես նաև ածխածնի և ցնդող այրվող նյութերի պարունակությամբ։ Բացի այդ, կարևոր է վառարանի դիզայնի և վառելիքի այրման ռեժիմների ճիշտ ընտրությունը: Այսպիսով, թաց վառելիքը այրելիս զգալի քանակությամբ ջերմություն է ծախսվում դրա գոլորշիացման վրա, ինչի պատճառով այրման գործընթացը հետաձգվում է, կրակատուփում ջերմաստիճանը շատ դանդաղ է բարձրանում կամ նույնիսկ նվազում է (այրման սկզբում): Մոխրի պարունակության ավելացումը նույնպես դանդաղեցնում է այրման գործընթացը: Շնորհիվ այն բանի, որ մոխրի զանգվածը պարուրում է այրվող բաղադրիչները, այն սահմանափակում է թթվածնի մուտքը այրման գոտի և, որպես հետևանք, վառելիքը կարող է ամբողջությամբ չայրվել, այնպես որ մեծանում է մեխանիկական այրման ձևավորումը:

Վառելիքի ինտենսիվ այրման ցիկլը կախված է նրա քիմիական բաղադրությունից, այսինքն՝ ցնդող գազային բաղադրիչների և պինդ ածխածնի հարաբերակցությունից։ Նախ, ցնդող բաղադրիչները սկսում են այրվել, որոնց արձակումը և բռնկումը տեղի է ունենում համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանում (150-200 ° C): Այս գործընթացը կարող է բավականին երկար շարունակվել, քանի որ կան բազմաթիվ ցնդող նյութեր, որոնք տարբերվում են իրենց քիմիական կազմով և բռնկման ջերմաստիճանով։ Բոլորն էլ այրվում են կրակատուփի վերին շերտի գազի ծավալում։

Ցնդող նյութերի արտանետումից հետո մնացած վառելիքի պինդ բաղադրիչներն ունեն այրման ամենաբարձր ջերմաստիճանը։ Որպես կանոն, դրանք հիմնված են ածխածնի վրա: Նրանց այրման ջերմաստիճանը 650-700 ° C է: Պինդ բաղադրիչները այրվում են բարակ շերտով, որը գտնվում է քերածից վերևում: Այս գործընթացը ուղեկցվում է մեծ քանակությամբ ջերմության արտանետմամբ։

Կոշտ վառելիքի բոլոր տեսակների մեջ վառելափայտը ամենատարածվածն է: Դրանք պարունակում են մեծ քանակությամբ ցնդող նյութեր։ Ջերմափոխադրման տեսանկյունից կեչու և խեժի փայտը համարվում է լավագույնը։ Կեչու վառելափայտը այրելուց հետո մեծ ջերմություն է արտանետվում և առաջանում է նվազագույն քանակությամբ ածխածնի օքսիդ։ Լարխի վառելափայտը նույնպես շատ ջերմություն է տալիս. երբ դրանք այրվում են, վառարանների զանգվածը շատ արագ տաքանում է, ինչը նշանակում է, որ դրանք ավելի տնտեսապես սպառվում են, քան կեչիները: Բայց միևնույն ժամանակ, խեժից վառելափայտի այրումից հետո մեծ քանակությամբ ածխածնի օքսիդ է արտազատվում, այնպես որ դուք պետք է զգույշ լինեք օդային կափույրը շահարկելու հարցում: Շատ ջերմություն է արտանետում նաև կաղնու և հաճարի վառելափայտը։ Ընդհանուր առմամբ, որոշակի վառելափայտի օգտագործումը կախված է մոտակա անտառային տարածքի առկայությունից: Հիմնական բանը այն է, որ վառելափայտը չոր է, իսկ խցիկները նույն չափի են:

Որո՞նք են փայտի այրման առանձնահատկությունները: Ընթացքի սկզբում կրակատուփում և գազի խողովակներում ջերմաստիճանը արագորեն բարձրանում է: Դրա առավելագույն արժեքը հասնում է ինտենսիվ այրման փուլում: Այրման ժամանակ ջերմաստիճանի կտրուկ նվազում է տեղի ունենում։ Այրման գործընթացը պահպանելու համար անհրաժեշտ է որոշակի քանակությամբ օդի մշտական ​​մուտք դեպի վառարան: Կենցաղային վառարանների դիզայնը չի նախատեսում հատուկ սարքավորումների առկայությունը, որը կարգավորում է օդի հոսքը դեպի այրման գոտի: Այդ նպատակով օգտագործվում է փչող դուռ: Եթե ​​այն բաց է, մշտական ​​քանակությամբ օդ է մտնում վառարան:

Խմբաքանակային վառարաններում օդի պահանջը տատանվում է կախված այրման փուլից: Երբ տեղի է ունենում ցնդող նյութերի ինտենսիվ արտազատում, սովորաբար թթվածինը բավարար չէ, ուստի հնարավոր է այսպես կոչված վառելիքի և դրա կողմից արտանետվող այրվող գազերի քիմիական թերայրումը: Այս երեւույթն ուղեկցվում է ջերմային կորուստներով, որոնք կարող են հասնել 3-5%-ի։

Մնացորդների հետայրման փուլում նկատվում է հակառակ պատկերը. Վառարանում օդի ավելցուկի պատճառով գազի փոխանակումը մեծանում է, ինչը հանգեցնում է ջերմության կորստի զգալի աճի: Ըստ ուսումնասիրությունների՝ հետայրման ժամանակաշրջանում արտանետվող գազերի հետ միասին կորցնում է ջերմության մինչև 25-30%-ը։ Բացի այդ, քիմիական թերայրման պատճառով ցնդող նյութերը նստում են կրակատուփի ներքին պատերին և գազատար խողովակներին։ Նրանք ունեն ցածր ջերմային հաղորդունակություն, ուստի վառարանի օգտակար ջերմային փոխանցումը նվազում է: Մուրային նյութերի մեծ քանակությունը հանգեցնում է ծխնելույզի նեղացման և ջրագծի վատթարացման: Մուրի ավելցուկ կուտակումը կարող է նաև հրդեհի պատճառ դառնալ:

Տորֆը, որը քայքայված բուսական նյութի մնացորդներ է, ունի վառելափայտի նման քիմիական բաղադրություն։ Կախված արդյունահանման եղանակից՝ տորֆը կարող է փորագրվել, գնդիկավոր, սեղմված (բրիկետներով) և աղացած (տորֆի չիպսեր)։ Այս տեսակի պինդ վառելիքի խոնավությունը կազմում է 25-40%:

Վառելափայտի և տորֆի հետ մեկտեղ վառարանների և բուխարիների տաքացման համար հաճախ օգտագործվում է ածուխ, որն իր քիմիական բաղադրությամբ ածխածնի և ջրածնի համակցություն է և ունի բարձր ջերմային արժեք։ Այնուամենայնիվ, միշտ չէ, որ հնարավոր է իսկապես բարձրորակ ածուխ գնել: Շատ դեպքերում, այս տեսակի վառելիքի որակը շատ ցանկալի է թողնում: Ածուխում նուրբ ֆրակցիաների ավելացված պարունակությունը հանգեցնում է վառելիքի շերտի խտացման, ինչի արդյունքում սկսվում է այսպես կոչված խառնարանի այրումը, որն իր բնույթով անհավասար է։ Ածուխի մեծ կտորներ այրելիս այն նաև այրվում է անհավասարաչափ, իսկ վառելիքի ավելորդ խոնավության դեպքում այրման հատուկ ջերմությունը զգալիորեն նվազում է։ Բացի այդ, նման ածուխը դժվար է պահել ձմռանը, քանի որ ածուխը սառչում է զրոյից ցածր ջերմաստիճանի ազդեցության տակ։ Նման և այլ անախորժություններից խուսափելու համար ածխի օպտիմալ խոնավությունը պետք է լինի ոչ ավելի, քան 8%:

Պետք է նկատի ունենալ, որ կենցաղային վառարանների ջեռուցման համար պինդ վառելիքի օգտագործումը բավականին անհանգիստ է, հատկապես, եթե տունը մեծ է և ջեռուցվում է մի քանի վառարաններով։ Բացի այն, որ բերքահավաքի վրա մեծ ջանք ու նյութական միջոցներ են ծախսվում, իսկ վառելափայտն ու ածուխը վառարաններ բերելու վրա շատ ժամանակ է ծախսվում, փչակի մեջ է լցվում, օրինակ, մոտ 2 կգ ածուխ, որից. այն հանվում և թափվում է այնտեղ կուտակված մոխրի հետ միասին։

Որպեսզի կենցաղային վառարաններում պինդ վառելիքի այրման գործընթացը հնարավորինս արդյունավետ լինի, խորհուրդ է տրվում վարվել հետևյալ կերպ. Վառելափայտը վառելափայտի մեջ լցնելով, դուք պետք է թույլ տաք, որ այն բռնկվի, այնուհետև լցրեք այն ածուխի մեծ կտորներով:

Ածուխը բռնկվելուց հետո այն պետք է ծածկել ավելի նուրբ ֆրակցիայով խոնավացած խարամով, իսկ որոշ ժամանակ անց վրան դրվում է մոխրի և նուրբ ածուխի խոնավ խառնուրդը, որը քերած միջով ընկել է փչակի մեջ։ Այս դեպքում կրակը չպետք է տեսանելի լինի: Այս կերպ ողողված վառարանը ի վիճակի է մի ամբողջ օր ջերմություն տալ սենյակին, որպեսզի սեփականատերերը կարողանան ապահով կերպով զբաղվել իրենց գործերով՝ չմտահոգվելու անընդհատ կրակը պահպանելու մասին։ Վառարանի կողային պատերը տաք կլինեն ածուխի աստիճանական այրման պատճառով՝ հավասարապես տալով դրա ջերմային էներգիան։ Նուրբ ածուխից կազմված վերին շերտը ամբողջությամբ կվառվի։ Բորբոքված ածուխը կարելի է նաև շաղ տալ վերևում նախապես խոնավացած թափոնների ածուխի բրիկետների շերտով:

Վառարանը կրակելուց հետո պետք է կափարիչով դույլ վերցնել, ավելի լավ է այն ուղղանկյուն ձևով (ավելի հարմար է դրանից ածուխ ընտրել շերեփով)։ Նախ պետք է կրակի տուփից հանել խարամի շերտը և դեն նետել, ապա դույլի մեջ լցնել մանրածուխի խառնուրդը մոխրի հետ, ինչպես նաև այրել ու մոխիր, և առանց խառնելու թրջել այս ամենը։ Ստացված խառնուրդի վրա դրեք մոտ 1,5 կգ նուրբ ածուխ, իսկ դրա վրա՝ 3-5 կգ ավելի մեծ ածուխ։ Այսպիսով, կատարվում է վառարանի և վառելիքի միաժամանակյա պատրաստում հաջորդ բորբոքման համար։ Նկարագրված ընթացակարգը պետք է անընդհատ կրկնվի։ Օգտագործելով վառարանը այրելու այս մեթոդը՝ պետք չէ ամեն անգամ բակ դուրս գալ՝ մոխիրը մաղելու և այրելու համար։

Առաջադրանք………………………………………………………………………………..3

Ներածություն……………………………………………………………………………………………………………………………………………

Տեսական մաս

1. Կոշտ վառելիքի այրման առանձնահատկությունները ………………………………………………………………………

2. Վառելիքի այրումը պալատային վառարաններում ………………………………….9

3. Կոշտ վառելիքի տեղն ու դերը Ռուսաստանի էներգետիկայի ոլորտում ………………..12

4. Կաթսայական վառարաններից մոխրի մասնիկների արտանետումների կրճատում կառուցողական և տեխնոլոգիական մեթոդներով………………………………………………………………

5. Մոխրի հավաքում և մոխիր հավաքողների տեսակները………………………….15

6. Ցիկլոնային (իներցիալ) մոխրի հավաքիչներ………………………………………..16

Բնակարանային մաս

1. Սկզբնական տվյալներ……………………………………………………………………………….

2. Աշխատանքային վառելիքի տարրական բաղադրության հաշվարկ…………………..19
3. Վառելիքի այրման արտադրանքի զանգվածների և ծավալների հաշվարկը կաթսայատներում այրման ժամանակ ………………………………………………………………………………………………………………………………………

4. Խողովակի բարձրության որոշում H………………………………………………20

5. Մթնոլորտ վնասակար նյութերի առավելագույն թույլատրելի արտանետումների ցրվածության և ստանդարտների հաշվարկ…………………………………………………………………………

6. Մաքրման պահանջվող աստիճանի որոշում……………………………………

Ցիկլոնի ընտրության հիմնավորումը……………………………………………………………………………

Կիրառական սարքեր ………………………………………………… ……23

Եզրակացություն……………………………………………………………………………….

Օգտագործված գրականության ցանկ…………………………………………………………………………………………………

Զորավարժություններ

1. Ըստ պինդ վառելիքի տրված նախագծային բնութագրերի՝ որոշել աշխատանքային վառելիքի տարրական բաղադրությունը։

2. Օգտագործելով 1-ին պարբերության արդյունքները և նախնական տվյալները՝ հաշվարկեք A մասնիկների այրման արտադրանքի արտանետումները և ծավալները, ծծմբի օքսիդները SO x, ածխածնի մոնօքսիդը CO, ազոտի օքսիդները NO x, ծխնելույզ մտնող գազերի հոսքի արագությունը՝ շահագործման պայմաններում: կաթսայատան գործարանը։

3. 2-րդ կետի արդյունքների և նախնական տվյալների հիման վրա որոշեք ծխնելույզի բերանի տրամագիծը: Որոշեք խողովակի բարձրությունը H.

4. Որոշեք վնասակար նյութերի C m (մգ / մ 3) առավելագույն ակնկալվող կոնցենտրացիան՝ ածխածնի օքսիդ CO, ծծմբի երկօքսիդ SO 2, ազոտի օքսիդներ NO x, փոշի, (մոխիր) մթնոլորտի մակերեսային շերտում անբարենպաստ ցրման պայմաններում:

5. Համեմատեք մթնոլորտային օդում վնասակար նյութերի փաստացի պարունակությունը՝ հաշվի առնելով ֆոնային կոնցենտրացիան (C m + C f) սանիտարահիգիենիկ ստանդարտներով (MPC), եթե MPC CO \u003d 5 մգ / մ 3, MPC NO 2 \u003d 0,085, MPC SO 2 \u003d 0, 5 մգ/մ 3, MPC փոշի = 0,5 մգ/մ 3:

7. Որոշեք մաքրման անհրաժեշտ աստիճանը և առաջարկներ տվեք արտանետումների նվազեցման համար, եթե որևէ նյութի իրական արտանետումը M-ն գերազանցում է հաշվարկված ստանդարտը (MAL):

8. Մշակել և հիմնավորել թափոնների վտանգավոր նյութերի բուժման համար օգտագործվող մեթոդներն ու սարքերը:

Տեսական մաս

Ներածություն

Արդյունաբերական արտադրությունը և մարդու տնտեսական գործունեության այլ տեսակներ ուղեկցվում են շրջակա միջավայր աղտոտող նյութերի արտանետմամբ:

Շրջակա միջավայրին զգալի վնաս են հասցնում կաթսայատները, որոնք օգտագործում են պինդ, հեղուկ և գազային վառելիքի այրումը ջեռուցման համակարգերի համար ջուր տաքացնելիս:

Էներգետիկ ոլորտի բացասական ազդեցության հիմնական աղբյուրը հանածո վառելիքի այրման ժամանակ գոյացած արտադրանքներն են։

Օրգանական վառելիքի աշխատանքային զանգվածը բաղկացած է ածխածնից, ջրածնից, թթվածնից, ազոտից, ծծումբից, խոնավությունից և մոխիրից։ Վառելիքների ամբողջական այրման արդյունքում առաջանում են ածխածնի երկօքսիդ, ջրային գոլորշի, ծծմբի օքսիդներ (ծծմբի երկօքսիդ, ծծմբի անհիդրիդ և մոխիր)։ Թունավորներից են ծծմբի օքսիդներն ու մոխիրը։ Բարձր հզորության վառարանների կաթսաների ջահի միջուկում վառելիքի օդում ազոտի մասնակի օքսիդացում տեղի է ունենում ազոտի օքսիդների (ազոտի օքսիդ և ազոտի երկօքսիդ) ձևավորմամբ:

Վառարաններում վառելիքի թերի այրման դեպքում կարող են առաջանալ նաև ածխածնի օքսիդ CO 2, ածխաջրածիններ CH 4, C 2 H 6, ինչպես նաև քաղցկեղածիններ։ Թերի այրման արտադրանքը շատ վնասակար է, սակայն ժամանակակից այրման տեխնոլոգիայի շնորհիվ դրանց առաջացումը կարելի է վերացնել կամ նվազագույնի հասցնել։

Նավթային թերթաքարը և նավթային թերթաքարն ունեն մոխրի ամենաբարձր պարունակությունը: շագանակագույն ածուխներ, ինչպես նաև որոշ սորտեր կարծր ածուխ. Հեղուկ վառելիքը ցածր մոխրի պարունակություն ունի. բնական գազը առանց մոխրի վառելիք է։

Էլեկտրակայանների ծխնելույզներից մթնոլորտ արտանետվող թունավոր նյութերը վնասակար ազդեցություն են ունենում վայրի բնության ողջ համալիրի և կենսոլորտի վրա։

Կաթսայատան ագրեգատներում վառելիքի այրման վնասակար արտանետումների ազդեցությունից շրջակա միջավայրը պաշտպանելու խնդրի համապարփակ լուծումը ներառում է.

· Տեխնոլոգիական գործընթացների մշակում և իրականացում, որոնք նվազեցնում են վնասակար նյութերի արտանետումները վառելիքի այրման ամբողջականության պատճառով և այլն;

· Թափոնների գազերի մաքրման արդյունավետ մեթոդների և ուղիների ներդրում.

Բնապահպանական խնդիրների լուծման ամենաարդյունավետ միջոցը ներկա փուլում տեխնոլոգիաների ստեղծումն է, որոնք մոտ են առանց թափոնների։ Միաժամանակ լուծվում է բնական ռեսուրսների՝ ինչպես նյութական, այնպես էլ էներգետիկ ռեսուրսների ռացիոնալ օգտագործման խնդիրը։

Կոշտ վառելիքի այրման առանձնահատկությունները

Պինդ վառելիքի այրումը ներառում է երկու շրջան՝ ջերմային պատրաստում և փաստացի այրում: Ջերմային պատրաստման գործընթացում վառելիքը տաքացվում է, չորանում, և մոտ 110 ջերմաստիճանի դեպքում նրա բաղկացուցիչ բաղադրիչների պիրոգենետիկ տարրալուծումը սկսվում է գազային ցնդող նյութերի արտազատմամբ։ Այս ժամանակահատվածի տևողությունը հիմնականում կախված է վառելիքի խոնավության պարունակությունից, դրա մասնիկների չափից և շրջակա այրման միջավայրի և վառելիքի մասնիկների միջև ջերմափոխանակության պայմաններից: Ջերմային պատրաստման ժամանակահատվածում պրոցեսների ընթացքը կապված է ջերմության կլանման հետ հիմնականում ջեռուցման, վառելիքի չորացման և բարդ մոլեկուլային միացությունների ջերմային տարրալուծման հետ։

Այրումն ինքնին սկսվում է 400-600 ջերմաստիճանում ցնդող նյութերի բռնկմամբ, իսկ այրման ժամանակ արտանետվող ջերմությունն ապահովում է կոքսի մնացորդի արագացված տաքացում և բռնկում։

Կոքսի այրումը սկսվում է մոտ 1000 ջերմաստիճանում և ամենաերկար գործընթացն է։

Սա որոշվում է նրանով, որ մասնիկի մակերեսին մոտ գտնվող գոտում թթվածնի մի մասը օգտագործվում է այրվող ցնդող նյութերի այրման համար, և դրա մնացորդային կոնցենտրացիան նվազել է, բացի այդ, տարասեռ ռեակցիաները միշտ զիջում են միատարր ռեակցիաներին արագությամբ: քիմիական ակտիվությամբ միատարր նյութերի համար.

Արդյունքում, պինդ մասնիկի այրման ընդհանուր ժամանակը հիմնականում որոշվում է կոքսի մնացորդի այրմամբ (այրման ընդհանուր ժամանակի մոտ 2/3-ը)։ Ցնդող նյութերի բարձր ելք ունեցող երիտասարդ վառելանյութերի դեպքում կոքսի մնացորդը մասնիկի սկզբնական զանգվածի կեսից պակաս է, հետևաբար, դրանց այրումը (հավասար սկզբնական չափերով) տեղի է ունենում բավականին արագ, և թերայրման հավանականությունը նվազում է: Պինդ վառելիքի հին տեսակներն ունեն մեծ կոքսի մնացորդ, որը մոտ է սկզբնական մասնիկների չափին, որի այրումը զբաղեցնում է մասնիկի այրման խցիկում մնալու ամբողջ ժամանակը: 1 մմ սկզբնական չափով մասնիկի այրման ժամանակը 1-ից 2,5 վրկ է՝ կախված սկզբնական վառելիքի տեսակից։

Կոքսի մնացորդը հիմնականում պինդ վառելանյութերի, իսկ մի շարք պինդ վառելիքների համար գրեթե ամբողջությամբ բաղկացած է ածխածնից (վառելիքի օրգանական զանգվածի 60-ից 97%-ը)։ Հաշվի առնելով, որ վառելիքի այրման ժամանակ ածխածինը ապահովում է ջերմության հիմնական արտազատումը, եկեք դիտարկենք մակերեսից ածխածնի մասնիկի այրման դինամիկան: Թթվածինը շրջակա միջավայրից մատակարարվում է ածխածնի մասնիկին՝ տուրբուլենտ դիֆուզիայի շնորհիվ (զանգվածի տուրբուլենտ փոխանցում), որն ունի բավականին բարձր ինտենսիվություն, բայց բարակ գազային շերտը (սահմանային շերտ) մնում է անմիջապես մասնիկի մակերեսին, օքսիդացնողի փոխանցումը։ որի միջոցով իրականացվում է մոլեկուլային դիֆուզիայի օրենքների համաձայն:

Այս շերտը զգալիորեն արգելակում է թթվածնի մատակարարումը մակերեսին: Դրանում տեղի է ունենում քիմիական ռեակցիայի ժամանակ ածխածնի մակերեւույթից արձակվող այրվող գազի բաղադրիչների այրումը։

Հատկացնել դիֆուզիոն, այրման կինետիկ և միջանկյալ շրջանը: Միջանկյալ և հատկապես դիֆուզիոն շրջանում այրման ինտենսիվացումը հնարավոր է թթվածնի մատակարարման ավելացման միջոցով, ակտիվացնելով այրվող վառելիքի մասնիկների փչումը օքսիդացնող հոսքով: Բարձր հոսքի դեպքում մակերեսին մոտ շերտավոր շերտի հաստությունը և դիմադրությունը նվազում են, իսկ թթվածնի մատակարարումը մեծանում է։ Որքան բարձր է այս արագությունը, այնքան ավելի ինտենսիվ է վառելիքի խառնումը թթվածնի հետ, և որքան բարձր է ջերմաստիճանը, տեղի է ունենում անցում կինետիկից միջանկյալ գոտու, իսկ միջանկյալից այրման դիֆուզիոն գոտի:

Նմանատիպ ազդեցություն այրման ուժեղացման առումով ձեռք է բերվում փոշիացված վառելիքի մասնիկների չափը նվազեցնելու միջոցով: Փոքր չափի մասնիկներն ավելի զարգացած ջերմության և զանգվածի փոխանակում ունեն շրջակա միջավայրի հետ։ Այսպիսով, փոշիացված վառելիքի մասնիկների չափի նվազմամբ, կինետիկ այրման շրջանը ընդլայնվում է: Ջերմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է դիֆուզիոն այրման շրջան տեղափոխման:

Փոշիացված վառելիքի մաքուր դիֆուզիոն այրման շրջանը սահմանափակվում է հիմնականում բոցի միջուկով, որն ունի այրման ամենաբարձր ջերմաստիճանը, և հետայրման գոտում, որտեղ ռեակտիվների կոնցենտրացիաները արդեն ցածր են, և դրանց փոխազդեցությունը որոշվում է դիֆուզիայի օրենքներով: Ցանկացած վառելիքի բռնկումը սկսվում է համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանից, թթվածնի բավարար քանակի պայմաններում, այսինքն. կինետիկ տարածքում.

Այրման կինետիկ շրջանում որոշիչ դեր է խաղում քիմիական ռեակցիայի արագությունը, որը կախված է այնպիսի գործոններից, ինչպիսիք են վառելիքի ռեակտիվությունը և ջերմաստիճանի մակարդակը։ Աերոդինամիկ գործոնների ազդեցությունը այս այրման շրջանում աննշան է:

K կատեգորիա: Վառարաններ

Վառելիքի այրման գործընթացների հիմնական առանձնահատկությունները

Ջեռուցման վառարանները կարող են օգտագործել պինդ, հեղուկ և գազային վառելիք: Այս վառելիքներից յուրաքանչյուրն ունի իր առանձնահատկությունները, որոնք ազդում են վառարանների օգտագործման արդյունավետության վրա:

Ջեռուցման վառարանների նախագծերը ստեղծվել են երկար ժամանակ և նախատեսված են եղել դրանցում պինդ վառելիք այրելու համար։ Միայն ավելի ուշ ժամանակաշրջանում սկսեցին ստեղծվել հեղուկ և գազային վառելիքի օգտագործման համար նախատեսված կառույցներ։ Այս արժեքավոր տեսակները գոյություն ունեցող վառարաններում առավելագույնս արդյունավետ օգտագործելու համար անհրաժեշտ է իմանալ, թե ինչպես են այդ վառելիքների այրման գործընթացները տարբերվում պինդ վառելիքի այրումից:

Բոլոր վառարաններում պինդ վառելանյութը (փայտ, տարբեր տեսակի քարածուխ, անտրացիտ, կոքս և այլն) այրվում է քերել շերտավոր եղանակով, վառելիքի պարբերական բեռնումով և խարամը մաքրելով խարամից։ Շերտավոր այրման գործընթացն ունի հստակ ցիկլային բնույթ։ Յուրաքանչյուր ցիկլ ներառում է հետևյալ փուլերը՝ վառելիքի բեռնում, շերտի չորացում և տաքացում, ցնդող նյութերի արտանետում և դրանց այրում, շերտում վառելիքի այրում, մնացորդների այրում և, վերջապես, խարամների հեռացում։

Այս փուլերից յուրաքանչյուրում ստեղծվում է որոշակի ջերմային ռեժիմ, և վառարանում այրման գործընթացը տեղի է ունենում անընդհատ փոփոխվող ցուցանիշներով:
Շերտի չորացման և տաքացման առաջնային փուլը կրում է այսպես կոչված էնդոթերմիկ բնույթ, այսինքն՝ այն ուղեկցվում է ոչ թե արտանետմամբ, այլ կրակատուփի տաք պատերից և չայրված մնացորդներից ստացվող ջերմության կլանմամբ։ Այնուհետև, երբ շերտը տաքացվում է, սկսվում է գազային այրվող բաղադրիչների արտազատումը և դրանց այրումը գազի ծավալում: Այս փուլում սկսվում է վառարանում ջերմության արտազատումը, որն աստիճանաբար ավելանում է: Ջեռուցման ազդեցության տակ սկսվում է շերտի պինդ կոքսային հիմքի այրումը, որը սովորաբար տալիս է ամենամեծ ջերմային ազդեցությունը։ Քանի որ շերտը այրվում է, ջերմության արտանետումը աստիճանաբար նվազում է, իսկ վերջնական փուլում տեղի է ունենում այրվող նյութերի ցածր ինտենսիվության հետայրում: Հայտնի է, որ շերտավորված այրման ցիկլի առանձին փուլերի դերն ու ազդեցությունը կախված է պինդ վառելիքի որակի հետևյալ ցուցանիշներից՝ խոնավության պարունակությունը, մոխրի պարունակությունը, վառելիքում ցնդող այրվող նյութերի և ածխածնի պարունակությունը:
զանգվածային.

Եկեք դիտարկենք, թե ինչպես են այս բաղադրիչները ազդում շերտում այրման գործընթացի բնույթի վրա:

Վառելիքի խոնավացումը բացասաբար է ազդում այրման վրա, քանի որ վառելիքի այրման հատուկ ջերմության մի մասը պետք է ծախսվի խոնավության գոլորշիացման վրա։ Արդյունքում, կրակատուփում ջերմաստիճանը նվազում է, այրման պայմանները վատանում են, և այրման ցիկլը ինքնին հետաձգվում է:

Վառելիքի մոխրի պարունակության բացասական դերը դրսևորվում է նրանով, որ մոխրի զանգվածը պարուրում է վառելիքի այրվող բաղադրիչները և խոչընդոտում օդի թթվածնի մուտքը դրանց: Արդյունքում վառելիքի այրվող զանգվածը չի այրվում, առաջանում է այսպես կոչված մեխանիկական թերայրում։

Գիտնականների հետազոտությունները պարզել են, որ պինդ վառելիքում ցնդող գազային նյութերի և պինդ ածխածնի պարունակության հարաբերակցությունը մեծ ազդեցություն ունի այրման գործընթացների զարգացման բնույթի վրա։ Ցնդող այրվող նյութերը սկսում են ազատվել պինդ վառելիքից համեմատաբար ցածր ջերմաստիճաններում՝ սկսած 150-200 ° C-ից և բարձր: Ցնդող նյութերը բազմազան են բաղադրությամբ և տարբերվում են տարբեր ելքային ջերմաստիճաններով, ուստի դրանց արձակման գործընթացը ժամանակի ընթացքում երկարաձգվում է և դրա վերջնական փուլը սովորաբար զուգակցվում է շերտի պինդ վառելիքի մասի այրման հետ:

Ցնդող նյութերն ունեն բոցավառման համեմատաբար ցածր ջերմաստիճան, քանի որ դրանք պարունակում են շատ ջրածին պարունակող բաղադրիչներ, դրանց այրումը տեղի է ունենում վառարանի վերին շերտի գազի ծավալում: Ցնդող նյութերի արտանետումից հետո մնացած վառելիքի պինդ մասը կազմված է հիմնականում ածխածնից, որն ունի բռնկման ամենաբարձր ջերմաստիճանը (650-700°C): Ածխածնի մնացորդի այրումը սկսվում է վերջինը: Այն հոսում է ուղիղ քերոցի բարակ շերտով, և ինտենսիվ ջերմության արտանետման պատճառով նրա մեջ բարձր ջերմաստիճաններ են զարգանում։

Պինդ վառելիքի այրման ցիկլի ընթացքում վառարանի և գազի խողովակների ջերմաստիճանի փոփոխության բնորոշ օրինակը ներկայացված է նկ. 1. Ինչպես տեսնում եք, վառարանի սկզբում ջերմաստիճանի արագ աճ է նկատվում կրակատուփում և ծխնելույզներում, հետայրման փուլում ջերմաստիճանի կտրուկ նվազում է նկատվում վառարանի ներսում, հատկապես կրակատուփում: Փուլերից յուրաքանչյուրը պահանջում է որոշակի քանակությամբ այրման օդի մատակարարում վառարան: Այնուամենայնիվ, հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ մշտական ​​քանակությամբ օդ է մտնում վառարան, ինտենսիվ այրման փուլում ավելցուկային օդի գործակիցը գտնվում է = 1,5-2, իսկ հետայրման փուլում, որի տևողությունը հասնում է 25-30% -ի: վառարանի ժամանակը, օդի ավելցուկային գործակիցը հասնում է = 8-10-ի: Նկ. Նկար 2-ը ցույց է տալիս, թե ինչպես է օդի ավելցուկային գործակիցը փոխվում այրման մեկ ցիկլի ընթացքում երեք տեսակի պինդ վառելանյութերի՝ փայտի, տորֆի և ածուխի համար մեկ այրման ցիկլի ընթացքում տիպիկ խմբաքանակային ջեռուցման վառարանում:

Բրինձ. 1. Ծխատար գազի ջերմաստիճանի փոփոխություն ջեռուցման վառարանի տարբեր հատվածներում, երբ այրվում է պինդ վառելիքով 1 - ջերմաստիճանը կրակարկղում (վանդակապատից 0,23 մ հեռավորության վրա); 1 - ջերմաստիճան առաջին հորիզոնական ծխնելույզում; '3 - ջերմաստիճան երրորդ հորիզոնական ծխնելույզում; 4 - ջերմաստիճան վեցերորդ հորիզոնական ծխնելույզում (վառարանի կափույրից առաջ)

Սկսած թզ. 2 երևում է, որ պինդ վառելիքի պարբերական բեռնումով աշխատող վառարաններում ավելորդ օդի գործակիցը շարունակաբար փոփոխվում է:

Միևնույն ժամանակ, ցնդող նյութերի ինտենսիվ արտանետման փուլում վառարան մտնող օդի քանակը սովորաբար բավարար չէ դրանց ամբողջական այրման համար, իսկ այրվող նյութերի նախատաքացման և հետայրման փուլերում օդի քանակը մի քանի անգամ է. ավելի բարձր, քան տեսականորեն պահանջվում է:

Արդյունքում, ցնդող նյութերի ինտենսիվ արտանետման փուլում տեղի է ունենում արձակված այրվող գազերի քիմիական թերայրում, իսկ մնացորդների հետայրման ժամանակ արտանետվող գազերի հետ ջերմային կորուստների ավելացում առաջանում է այրման արտադրանքի ծավալի մեծացման պատճառով: Քիմիական թերայրման դեպքում ջերմության կորուստը կազմում է 3-5%, իսկ արտանետվող գազերի դեպքում՝ 20-35%: Սակայն քիմիական թերայրման բացասական ազդեցությունը դրսևորվում է ոչ միայն լրացուցիչ ջերմային կորուստներով և արդյունավետության նվազմամբ։ Մեծ թվով ջեռուցման վառարանների շահագործման փորձը ցույց է տալիս. որ ինտենսիվ արտազատվող ցնդող նյութերի քիմիական թերայրման արդյունքում վառարանի և ծխնելույզների ներքին պատերին կուտակվում է ամորֆ ածխածին մուրի տեսքով։

Բրինձ. 2. Պինդ վառելիքի այրման շրջանի ընթացքում օդի ավելցուկային հարաբերակցության փոփոխություն

Քանի որ մուրն ունի ցածր ջերմային հաղորդունակություն, դրա նստվածքները մեծացնում են վառարանի պատերի ջերմային դիմադրությունը և դրանով իսկ նվազեցնում վառարանների օգտակար ջերմային թողարկումը: Ծխնելույզներում մուր նստվածքները նեղացնում են գազերի անցման խաչմերուկը, խաթարում են հոսքը և, վերջապես, ստեղծում են հրդեհի մեծ վտանգ, քանի որ մուրը այրվող է:

Ասվածից պարզ է դառնում, որ շերտավոր գործընթացի անբավարար ցուցանիշները մեծապես պայմանավորված են ժամանակի ընթացքում ցնդող նյութերի անհավասար արտանետմամբ։

Բարձր ածխածնային վառելիքի շերտավոր այրման ժամանակ այրման գործընթացը կենտրոնանում է վառելիքի բավականին բարակ շերտի մեջ, որի մեջ զարգանում են բարձր ջերմաստիճաններ։ Շերտի մեջ մաքուր ածխածնի այրման պրոցեսն ունի ինքնակարգավորման հատկություն։ Սա նշանակում է, որ արձագանքած (այրված) ածխածնի քանակը կհամապատասխանի մատակարարվող օքսիդանտի (օդի) քանակին։ Հետևաբար, օդի մշտական ​​հոսքի դեպքում այրված վառելիքի քանակը նույնպես հաստատուն կլինի: Ջերմային բեռի փոփոխությունը պետք է կատարվի օդի մատակարարման VB կարգավորմամբ: Օրինակ, VB-ի ավելացման դեպքում այրված վառելիքի քանակն ավելանում է, իսկ HC-ի նվազումը կհանգեցնի շերտի ջերմության նվազմանը, մինչդեռ օդի ավելցուկային գործակցի արժեքը կմնա կայուն:

Այնուամենայնիվ, անտրացիտի և կոքսի այրումը կապված է հետևյալ դժվարությունների հետ. Բարձր ջերմաստիճան ստեղծելու համար անտրացիտի և կոքսի այրման ժամանակ շերտի հաստությունը պահպանվում է բավականաչափ մեծ: Այս դեպքում շերտի աշխատանքային գոտին նրա համեմատաբար բարակ ստորին հատվածն է, որում տեղի են ունենում ածխածնի օքսիդացման էկզոտերմիկ ռեակցիաներ մթնոլորտային թթվածնի հետ, այսինքն՝ տեղի է ունենում հենց այրումը։ Ամբողջ ծածկված շերտը ծառայում է որպես ջերմամեկուսիչ շերտի այրվող մասի համար՝ պաշտպանելով այրման գոտին սառչումից՝ կրակատուփի պատերին ջերմային ճառագայթման պատճառով։

Օքսիդատիվ ռեակցիաների արդյունքում այրման գոտում՝ ըստ ռեակցիայի, ազատվում է օգտակար ջերմություն
c+o2->co.

Այնուամենայնիվ, շերտի վերին գոտում բարձր ջերմաստիճանի դեպքում հակադարձ վերականգնող էնդոթերմիկ ռեակցիաները ընթանում են ջերմության կլանմամբ՝ համաձայն հավասարման.
CO2+C2CO.

Այս ռեակցիաների արդյունքում ձևավորվում է ածխածնի մոնօքսիդ CO, որը այրվող գազ է՝ այրման բավականին բարձր հատուկ ջերմությամբ, ուստի դրա առկայությունը ծխատար գազերում վկայում է վառելիքի թերի այրման և վառարանի արդյունավետության նվազման մասին։ Այսպիսով, այրման գոտում բարձր ջերմաստիճան ապահովելու համար վառելիքի շերտը պետք է ունենա բավարար հաստություն, սակայն դա հանգեցնում է շերտի վերին մասում վնասակար նվազեցման ռեակցիաների, ինչը հանգեցնում է պինդ վառելիքի քիմիական այրման:

Վերոնշյալից պարզ է դառնում, որ պինդ վառելիքի վրա աշխատող ցանկացած խմբաքանակային վառարանում տեղի է ունենում անկայուն այրման գործընթաց, որն անխուսափելիորեն նվազեցնում է գործող վառարանների արդյունավետությունը:

Վառարանի տնտեսական շահագործման համար մեծ նշանակություն ունի պինդ վառելիքի որակը:

Կենցաղային կարիքների չափորոշիչների համաձայն առանձնանում են հիմնականում սև ածուխները (D, G, Zh, K, T և այլն), ինչպես նաև գորշ քարածուխը և անտրասիտները։ Կտորների չափերով ածուխները պետք է մատակարարվեն հետևյալ դասերի՝ 6-13, 13-25, 25-50 և 50-100 մմ: Չոր հիմքի վրա ածխի մոխրի պարունակությունը տատանվում է 14-35% բիտումային ածխի և մինչև 20% անտրացիտի համար, խոնավությունը 6-15% է բիտումային ածխի և 20-45% շագանակագույն ածխի համար:

Կենցաղային վառարանների վառարանները չունեն այրման գործընթացի մեքենայացման միջոցներ (պայթեցման օդի մատակարարման կարգավորում, շերտի ցրում և այլն), հետևաբար, վառարաններում արդյունավետ այրման համար պետք է բավականին բարձր պահանջներ դրվեն ածխի որակի վրա: Ածուխի զգալի մասը մատակարարվում է, սակայն, չտեսակավորված, սովորական, որակական բնութագրերով (խոնավության, մոխրի պարունակության, մանրածախի պարունակության առումով) էականորեն ցածր ստանդարտներով նախատեսվածներից։

Անորակ վառելիքի այրումը անկատար է, քիմիական և մեխանիկական թերայրման պատճառով ավելացած կորուստներով: ակադեմիա կոմունալ ծառայություններնրանց. Կ.Դ.Պամֆիլով, որոշվել է անորակ ածխի մատակարարման արդյունքում պատճառված տարեկան նյութական վնասը։ Հաշվարկները ցույց են տվել, որ վառելիքի թերի օգտագործման հետեւանքով առաջացած նյութական վնասը կազմում է ածխի արդյունահանման ծախսերի մոտավորապես 60%-ը։ Տնտեսապես և տեխնիկապես նպատակահարմար է դրա արտադրության վայրերում վառելիքը հարստացնել ստանդարտ վիճակի, քանի որ հարստացման համար լրացուցիչ ծախսերը կկազմեն նշված նյութական վնասի մոտավորապես կեսը:

Ածխի կարևոր որակական բնութագիրը, որն ազդում է դրա այրման արդյունավետության վրա, նրա կոտորակային կազմն է։

Վառելիքի մեջ տուգանքների ավելացված պարունակությամբ այն դառնում է ավելի խիտ և փակում այրվող վառելիքի շերտի բացերը, ինչը հանգեցնում է խառնարանի այրման, որն ունի անհավասար բնույթ շերտի տարածքում: Նույն պատճառով, շագանակագույն ածուխներն ավելի վատ են այրվում, քան վառելիքի այլ տեսակներ, որոնք ջեռուցվելիս հակված են ճաքելու՝ առաջացնելով զգալի քանակությամբ տուգանքներ:

Մյուս կողմից, ածխի չափազանց մեծ կտորների օգտագործումը (ավելի քան 100 մմ) նույնպես հանգեցնում է խառնարանների այրման։

Ածխի խոնավությունը, ընդհանուր առմամբ, չի խանգարում այրման գործընթացին. Այնուամենայնիվ, այն նվազեցնում է այրման հատուկ ջերմությունը, այրման ջերմաստիճանը, ինչպես նաև բարդացնում է ածուխի պահեստավորումը, քանի որ այն սառչում է զրոյից ցածր ջերմաստիճանում: Սառչելը կանխելու համար ածուխի խոնավությունը չպետք է գերազանցի 8%-ը:

Ծծումբը պինդ վառելիքի վնասակար բաղադրիչ է, քանի որ դրա այրման արտադրանքներն են ծծմբի երկօքսիդը S02 և ծծմբի երկօքսիդը S03, որոնք ունեն ուժեղ քայքայիչ հատկություններ, ինչպես նաև շատ թունավոր են:

Հարկ է նշել, որ խմբաքանակային վառարաններում սովորական ածուխները, թեև ավելի քիչ արդյունավետ, այնուամենայնիվ կարող են բավարար չափով այրվել. երկար այրվող վառարանների համար այս պահանջները պետք է կտրականապես բավարարվեն ամբողջությամբ:

Շարունակական վառարաններում, որոնցում այրվում են հեղուկ կամ գազային վառելիք, այրման գործընթացը ոչ թե ցիկլային է, այլ շարունակական։ Վառելիքի հոսքը վառարան տեղի է ունենում հավասարաչափ, որի շնորհիվ նկատվում է այրման անշարժ ռեժիմ: Եթե ​​պինդ վառելիքի այրման ժամանակ վառարանի կրակատուփում ջերմաստիճանը տատանվում է լայն տիրույթում, ինչը բացասաբար է անդրադառնում այրման գործընթացի վրա, ապա բնական գազը այրելիս, այրիչը միացնելուց անմիջապես հետո, վառարանի տարածքում ջերմաստիճանը հասնում է 650-ի։ 700 ° C: Այնուհետև ժամանակի ընթացքում այն ​​անընդհատ աճում է և վառարանի վերջում հասնում է 850-1100 °C: Ջերմաստիճանի բարձրացման արագությունը այս դեպքում որոշվում է վառարանի տարածության ջերմային լարվածությամբ և վառարանի այրման ժամանակով (նկ. 25): Գազի այրումը համեմատաբար հեշտ է պահպանել օդի ավելցուկային մշտական ​​հարաբերակցությամբ, որն իրականացվում է օդային կափույրի օգնությամբ: Դրա շնորհիվ վառարանում գազ այրվելիս ստեղծվում է այրման անշարժ ռեժիմ, ինչը հնարավորություն է տալիս նվազագույնի հասցնել ջերմային կորուստները արտանետվող գազերով և հասնել վառարանի բարձր արդյունավետության՝ հասնելով 80-90%-ի: Գազօջախի արդյունավետությունը ժամանակի ընթացքում կայուն է և զգալիորեն ավելի բարձր է, քան պինդ վառելիքի վառարանները:

Վառելիքի այրման ռեժիմի և ծխի շղթաների ջերմություն ընդունող մակերեսի տարածքի ազդեցությունը վառարանի արդյունավետության վրա: Տեսական հաշվարկները ցույց են տալիս, որ ջեռուցման վառարանի ջերմային արդյունավետությունը, այսինքն, ջերմային արդյունավետության արժեքը, կախված է այսպես կոչված արտաքին և ներքին գործոններից: Արտաքին գործոնները ներառում են վառարանի ջերմաազատող արտաքին մակերեսի S տարածքը կրակատուփի և ծխի շրջանառության տարածքում, պատի հաստությունը 6, վառարանի պատերի նյութի ջերմահաղորդականության գործակիցը: և ջերմային հզորությունը C. Որքան մեծ է արժեքը: S, X և 6-ից պակաս, այնքան լավ է ջերմության փոխանցումը վառարանի պատերից դեպի շրջակա օդը, գազերն ավելի լիարժեք են սառչում և այնքան բարձր է վառարանի արդյունավետությունը:

Բրինձ. Նկ. 3. Այրման արտադրանքի ջերմաստիճանի փոփոխություն գազի ջեռուցման վառարանի կրակատուփում՝ կախված վառարանի տարածության ինտենսիվությունից և այրման ժամանակից։

Ներքին գործոնները հիմնականում ներառում են կրակատուփի արդյունավետության արժեքը, որը հիմնականում կախված է վառելիքի այրման ամբողջականությունից: Պարբերական գործողության ջեռուցման վառարաններում գրեթե միշտ լինում են ջերմային կորուստներ քիմիական թերի այրման և մեխանիկական այրման հետևանքով: Այս կորուստները կախված են այրման գործընթացի կազմակերպման կատարելությունից, որը որոշվում է վառարանի ծավալի Q/V հատուկ ջերմային լարվածությամբ: QIV-ի արժեքը տվյալ դիզայնի կրակատուփի համար կախված է այրվող վառելիքի սպառումից:

Հետազոտությունների և շահագործման փորձը պարզել է, որ վառելիքի և վառարանի յուրաքանչյուր տեսակի համար կա Q/V օպտիմալ արժեք: Ցածր Q/V-ի դեպքում կրակատուփի ներքին պատերը թույլ են տաքանում, այրման գոտում ջերմաստիճանները անբավարար են վառելիքի արդյունավետ այրման համար: Q/V-ի աճով վառարանի ծավալի ջերմաստիճանները մեծանում են, և երբ հասնում է Q/V-ի որոշակի արժեք, ձեռք են բերվում այրման օպտիմալ պայմաններ: Վառելիքի սպառման հետագա աճով ջերմաստիճանի մակարդակը շարունակում է բարձրանալ, բայց այրման գործընթացը ժամանակ չունի կրակի տուփի ներսում ավարտելու համար: Գազային այրվող բաղադրիչները տեղափոխվում են գազատարներ, դրանց այրման գործընթացը դադարում է և առաջանում է վառելիքի քիմիական թերայրում։ Նույն կերպ, վառելիքի չափազանց մեծ սպառման դեպքում, դրա մի մասը չի հասցնում այրվել և մնում է վանդակաճաղի վրա, ինչը հանգեցնում է մեխանիկական այրման: Այսպիսով, որպեսզի ջեռուցման վառարանը առավելագույն արդյունավետություն ունենա, անհրաժեշտ է, որ դրա վառարանն աշխատի օպտիմալ ջերմային սթրեսով:

Ջերմության կորուստը միջավայրըվառարանի պատերից չեն նվազեցնում վառարանի արդյունավետությունը, քանի որ ջերմությունը ծախսվում է սենյակի օգտակար ջեռուցման վրա:

Երկրորդ կարևոր ներքին գործոնը ծխատար գազի հոսքն է Vr. Նույնիսկ եթե վառարանը աշխատում է օպտիմալ արժեքվառարանի ջերմային սթրեսը, ծխնելույզներով անցնող գազերի ծավալը կարող է զգալիորեն տարբերվել օդի ավելցուկային գործակցի փոփոխության պատճառով, որը վառարան մտնող իրական օդի հոսքի հարաբերակցությունն է դրա տեսականորեն պահանջվող քանակին: QIV-ի տվյալ արժեքի համար am-ի արժեքը կարող է տարբեր լինել շատ լայն միջակայքում: Սովորական խմբաքանակային ջեռուցման վառարաններում a-ի արժեքը առավելագույն այրման ժամանակաշրջանում կարող է մոտ լինել 1-ին, այսինքն՝ համապատասխանում է նվազագույն հնարավոր տեսական սահմանին: Այնուամենայնիվ, վառելիքի պատրաստման ժամանակահատվածում և մնացորդների հետայրման փուլում խմբաքանակային վառարաններում am-ի արժեքը սովորաբար կտրուկ աճում է՝ հաճախ հասնելով չափազանց բարձր արժեքների՝ մոտ 8-10: At-ի ավելացման հետ մեկտեղ գազերի ծավալը մեծանում է, ծխի շրջանառության համակարգում դրանց մնալու ժամանակը կրճատվում է և, որպես հետևանք, արտանետվող գազերի հետ ջերմային կորուստները մեծանում են:

Նկ. 4-ը ցույց է տալիս ջեռուցման վառարանի արդյունավետության կախվածության գրաֆիկները տարբեր պարամետրերից: Նկ. 4-ը ցույց է տալիս ջեռուցման վառարանի արդյունավետության արժեքները՝ կախված am-ի արժեքներից, որից պարզ է դառնում, որ am-ի 1,5-ից 4,5-ի բարձրացման դեպքում արդյունավետությունը նվազում է 80-ից մինչև 48%: Նկ. 4b-ը ցույց է տալիս ջեռուցման վառարանի արդյունավետության կախվածությունը S ծխի սխեմաների ներքին մակերևույթի տարածքից, որից երևում է, որ S-ի 1-ից 4 մ2-ի ավելացման դեպքում արդյունավետությունը բարձրանում է 65-ից մինչև 90%:

Բացառությամբ թվարկված գործոններարդյունավետության արժեքը կախված է վառարանի վառարանի տ տեւողությունից (նկ. 4, գ): Քանի որ x-ը մեծանում է, վառարանի ներքին պատերը տաքացվում են ավելի բարձր ջերմաստիճանի, իսկ գազերը, համապատասխանաբար, ավելի քիչ են սառչում: Հետևաբար, վառարանի տևողության ավելացմամբ, ցանկացած ջեռուցման վառարանի արդյունավետությունը նվազում է, մոտենալով այս դիզայնի վառարանին բնորոշ որոշակի նվազագույն արժեքին:

Բրինձ. Նկար 4. Գազի ջեռուցման վառարանի արդյունավետության կախվածությունը տարբեր պարամետրերից a - ծխի սխեմաների ներքին մակերեսի տարածքում ավելցուկային օդի գործակիցից, m2; բ - ծխի սխեմաների ներքին մակերեսի տարածքից ավելորդ օդի տարբեր գործակիցներով. գ - ծխի սխեմաների ներքին մակերեսի տարբեր հատվածներում վառարանի տեւողությունից, մ2

Ջեռուցման վառարանների ջերմային փոխանցումը և դրանց պահեստավորման հզորությունը: Ջեռուցման վառարաններում ջերմությունը, որը ծխի գազերի միջոցով պետք է տեղափոխվի ջեռուցվող սենյակ, պետք է անցնի վառարանի պատերի հաստությամբ: Հրդեհային տուփի և ծխնելույզների պատերի հաստության փոփոխությամբ համապատասխանաբար փոխվում են ջերմային դիմադրությունը և որմնադրությանը զանգվածայինությունը (դրա պահեստավորման հզորությունը): Օրինակ, պատերի հաստության նվազմամբ, դրանց ջերմային դիմադրությունը նվազում է, ջերմության հոսքը մեծանում է և, միևնույն ժամանակ, վառարանի չափերը նվազում են: Այնուամենայնիվ, պինդ վառելիքի վրա աշխատող խմբաքանակային վառարանների պատերի հաստության նվազումը անընդունելի է հետևյալ պատճառներով. պարբերական կարճատև այրման ժամանակ կրակատուփի և ծխնելույզների ներքին մակերեսները տաքանում են մինչև բարձր ջերմաստիճան և վառարանի ջերմաստիճան: Արտաքին մակերեսը առավելագույն այրման ժամանակահատվածում կլինի թույլատրելի սահմաններից բարձր. Այն բանից հետո, երբ այրումը դադարում է արտաքին պատերի շրջակա միջավայրին ինտենսիվ ջերմության փոխանցման պատճառով, վառարանը արագ կսառչի:

M-ի մեծ արժեքների դեպքում սենյակի ջերմաստիճանը ժամանակի ընթացքում կփոխվի լայն տիրույթում և դուրս կգա ընդունելի նորմերից: Մյուս կողմից, եթե վառարանը դրված է չափազանց հաստ պատերով, ապա այրման կարճ ժամանակահատվածում նրա մեծ զանգվածը ժամանակ չի ունենա տաքանալու, և, ի լրումն, պատերի խտացման դեպքում, տարբերությունը ծխնելույզների ներքին մակերևույթի մակերեսը, որը ջերմություն է ստանում գազերից, և վառարանի արտաքին մակերեսը, որը փոխանցում է ջերմությունը, մեծանում է շրջակա միջավայրի օդը, ինչը հանգեցնում է ջեռոցի արտաքին ջերմաստիճանի չափազանց ցածր մակարդակի։ սենյակը արդյունավետ տաքացնելու համար: Հետևաբար, կա պատի այնպիսի օպտիմալ հաստություն (1/2-1 աղյուս), որի դեպքում խմբաքանակային վառարանի զանգվածը վառարանի ընթացքում կուտակում է բավարար քանակությամբ ջերմություն և միևնույն ժամանակ բավարար: ջերմությունվառարանի արտաքին մակերեսները սենյակի նորմալ ջեռուցման համար:

Ջեռուցման վառարաններում հեղուկ կամ գազային վառելիք օգտագործելիս շարունակական այրման ռեժիմը բավականին հասանելի է, հետևաբար, շարունակական այրման դեպքում ջերմության կուտակման կարիք չկա որմնադրությանը մեծացնելու պատճառով: Գազերից ջեռուցվող սենյակ ջերմափոխադրման գործընթացը ժամանակի ընթացքում անշարժ է: Այս պայմաններում պատերի հաստությունը և վառարանի զանգվածայինությունը կարելի է ընտրել ոչ թե պահեստավորման որոշակի արժեք ապահովելու, այլ որմնադրությանը ամրության և պատշաճ ամրություն ապահովելու հիման վրա։

Վառարանը խմբաքանակից շարունակականի անցնելու ազդեցությունը հստակ երևում է Նկ. 5, որը ցույց է տալիս կրակատուփի պատի ներքին մակերեսի ջերմաստիճանի փոփոխությունը պարբերական և շարունակական այրման դեպքում։ Պարբերական կրակոցով 0,5-1 ժամ հետո կրակատուփի պատի ներքին մակերեսը տաքանում է մինչև 800-900 °C։

Նման կտրուկ ջեռուցումը վառարանի 1-2 տարվա շահագործումից հետո հաճախ առաջացնում է աղյուսների ճեղքվածք և դրանց ոչնչացում: Նման ռեժիմը, սակայն, հարկադրված է, քանի որ ջերմային բեռի նվազումը հանգեցնում է վառարանի տևողության չափազանց մեծ աճի:

Շարունակական այրման դեպքում վառելիքի սպառումը կտրուկ նվազում է, և կրակատուփի պատերի ջեռուցման ջերմաստիճանը նվազում է: Ինչպես երևում է նկ. 27, շարունակական այրման դեպքում ածուխի շատ դասերի համար պատի ջերմաստիճանը բարձրանում է 200-ից մինչև ընդամենը 450-500 ° C, մինչդեռ պարբերական այրման դեպքում այն ​​շատ ավելի բարձր է ՝ 800-900 ° C: Հետևաբար, խմբաքանակային վառարանների կրակատուփերը սովորաբար երեսպատված են հրակայուն աղյուսներով, մինչդեռ շարունակական վառարանների վառարանները երեսպատման կարիք չունեն, քանի որ դրանց մակերեսի ջերմաստիճանը չի հասնում սովորական կարմիր աղյուսի հրդեհային դիմադրության սահմանին (700-750 ° C):

Հետևաբար, շարունակական կրակով աղյուսը օգտագործվում է ավելի արդյունավետ, վառարանների ծառայության ժամկետը մեծապես ավելանում է, և ածուխի դասերի մեծ մասի համար (բացառությամբ անտրասիտների և նիհար ածուխների) հնարավոր է վառարանի բոլոր մասերը դնել կարմիր աղյուսից:

Խցկել ջեռոցներում: Որպեսզի ծխատար գազերը ստիպեն կրակի տուփից վառարանի ծխնելույզների միջով անցնել ծխնելույզ՝ հաղթահարելով դրանց ճանապարհին հանդիպող բոլոր տեղական դիմադրությունները, անհրաժեշտ է որոշակի ջանք գործադրել, որը պետք է գերազանցի այդ դիմադրությունները, հակառակ դեպքում վառարանը կծխի։ . Այս ջանքերը կոչվում են վառարանի մղման ուժ:

Հակման ուժի առաջացումը պատկերված է դիագրամում (նկ. 6): Հրդեհային տուփում առաջացող ծխատար գազերը, լինելով ավելի թեթև, քան շրջապատող օդը, բարձրանում են և լցնում ծխնելույզը: Դրսի օդի սյունը հակադրվում է ծխնելույզի գազերի սյունին, սակայն, լինելով սառը, այն շատ ավելի ծանր է, քան գազերի սյունը։ Եթե ​​վառարանի դռան միջով գծվում է սովորական ուղղահայաց հարթություն, ապա աջ կողմում դրա վրա կգործի (սեղմվի) տաք գազերի սյունը, որի բարձրությունը վառարանի դռան միջից մինչև ծխնելույզի վերևն է, և ձախը - նույն բարձրության արտաքին սառը օդի սյունակ: Ձախ սյունակի զանգվածը ավելի մեծ է, քան աջը, քանի որ սառը օդի խտությունն ավելի մեծ է, քան տաք օդին, հետևաբար ձախ սյունը կտեղահանի ծխնելույզը լցնող ծխնելույզները, և գազերը համակարգում կշարժվեն ուղղությամբ։ ավելի բարձր ճնշումից մինչև ավելի ցածր, այսինքն՝ ծխնելույզի կողքին:

Բրինձ. 5. Ջերմաստիճանի փոփոխություն կրակատուփի պատի ներքին մակերեսի վրա a - թերմոստատը դրված է ստորին սահմանին; բ - թերմոստատը դրված է վերին սահմանին

Բրինձ. 6. Ծխնելույզի շահագործման սխեմա 1-վառարանային դուռ; 2- կրակատուփ; 3 - բացօթյա օդի սյունակ; 4 - ծխնելույզ

Այսպիսով, ձգվող ուժի գործողությունը բաղկացած է նրանից, որ մի կողմից այն առաջացնում է տաք գազերի բարձրացում դեպի վեր, իսկ մյուս կողմից՝ ստիպում է արտաքին օդին անցնել կրակի տուփ՝ այրման համար:

Ծխնելույզում գազերի միջին ջերմաստիճանը կարելի է հավասարեցնել ծխատարի մուտքի և ելքի գազերի ջերմաստիճանի միջին թվաբանականին:

- Վառելիքի այրման գործընթացների հիմնական առանձնահատկությունները