Что понимают под коэффициентом избытка воздуха на внутреннем пожаре простой выбор

Коэффициент избытка воздуха

Топливо для котельных агрегатов

Котельные установки с паровыми и водогрейными котлами и их компоновка

Вода для питания паровых и водогрейных котлов

Коэффициент избытка воздуха

Тепловой баланс котельных агрегатов

Коэффициент избытка воздуха зависит от вида сжигаемого топ­лива, способа его сжигания, конструкции топки котла и принимается на основании опытных данных.

Если воздуха в топку котла будет поступать мало, то кислорода не будет хватать для полного сгорания топлива, и часть горючих газов, образующихся в топке котла (например, окись углерода СО), и несгоревшие частицы угля будут уноситься с продуктами горения в дымовую трубу. Неполноту сгорания топлива можно заметить по появлению черного дыма из дымовой трубы. Очевидно, что такое сжигание вызывает излишнюю трату топлива.

Чтобы обеспечить полное сгорание кускового топлива, практически приходиться подавать воздуха в топку в несколько раз больше, чем требуется по расчету (например, в полтора раза). Но чрезмерный избыток воздуха в топке котла недопустим, так как много тепла при этом тратится на нагревание излишнего воздуха перед его подачей в топку котла, а также много тепла уносится в дымовую трубу.

Действительное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, должно быть несколько большим теоретиче­ского, так как при практическом сжигании топлива не все количе­ство теоретически необходимого воздуха используется для горения топлива; часть его не участвует в реакции горения в результате не­достаточного перемешивания воздуха с топливом, а также из-за того, что воздух не успевает вступить в соприкосновение с углеродом топлива и уходит в газоходы котла в свободном состоянии. Поэтому отношение количества воздуха, действительно подаваемого в топку котла, к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха в топке

где V _в д — действительный объем воздуха, поданного в топку котла на 1 кг топлива,

V _в ° — теоретический объем воздуха,

В действительный объем водяных паров при избытке воздуха больше единицы входят водяные пары, поступающие с избыточным воздухом в количестве 0,0161· V_в° · (α – 1) м³/кг.

Действительный объем водяных паров, м³/кг (см. формулу 35)

Полный объем дымовых газов, м3/кг, получающийся при сгорании 1 кг топлива (см. формулу 36):

Объем водяных паров при α = 1,4 по формуле (35)

Полный объем дымовых газов по формуле (36)

V_г = 0,99 + 3,98 + 0,62 + 0,72 = 6,31 м³/кг.

При работе топок всех видов необходимо постоянно наблюдать за исправным ведением топочных процессов по контрольно-измери­тельным приборам. На экономичность работы котельной установки значительное влияние оказывают потери тепла от химической не­полноты сгорания топлива. Величина потерь зависит в основном от количества воздуха, поступающего в топку.

Для поддержания нормального горения нужно подводить возду­ха в топку столько, сколько требуется для полного сгорания топлива, что достигается постоянным контролем за составом дымовых газов. Наиболее важно определение содержания в дымовых газах двуокиси и окиси углерода.

В случае неполного сгорания при недостатке воздуха в составе уходящих газов из топки котла будут углеводороды, окись углерода СО, а иногда и чистый водород Н, а при чрезмерном избытке воздуха создаются условия для удаления из топки котла несгоревших летучих го­рючих веществ и уноса частичек твердого топлива. Поэтому при эксплуатации топки следует сводить неполноту сгорания к возмож­ному минимуму. Как правило, котельный агрегат работает или при полном сгорании, или с незначительной химической неполнотой сгорания.

При присосе холодного воздуха в газоходы котла экономичность его работы снижается, поэтому персонал, обслуживаю­щий котлоагрегат, должен постоянно следить за исправностью обмуровки, плотным закрытием заслонок, дверок, гляделок и пр.

Источник

Влияние коэффициента избытка воздуха на горение в топке

Для исключения неполноты выгорания топлива по указанным выше причинам в топочную камеру обычно подают воздух в большем количестве (V_д), чем это требуется для процесса горения. При разработке котлов и анализе их работы, при оценке качества ведения топочного режима обычно пользуются не фактическим объемом подаваемого воздуха, а коэффициентом его избытка (λ), под которым понимают отношение фактически подаваемого количества воздуха к теоретически необходимому: λ=V_д / V_т.

Этот показатель зависит от конструкции газовой горелки и топки: чем они совершеннее, тем меньше λ. Необходимо следить, чтобы коэффициент избытка воздуха не был меньше 1, так как это приводит к неполному сгоранию газа. Увеличение коэффициента избытка воздуха снижает к.п.д. котлоагрегата.

Машинисты паровых и водогрейных котлов должны помнить: чем меньше коэффициент избытка воздуха, тем котел работает экономичнее потому, что чрезмерный избыток его нарушает процесс горения и сопровождается рядом потерь в котельной установке. Избыточный воздух в топке следует поддерживать на нужном уровне, благодаря чему котел будет работать с меньшими потерями теплоты. Коэффициент избытка воздуха: для мазута – 1,1 – 1,3.

Полноту сгорания топлива можно определить с помощью газоанализатора и визуально – по цвету и характеру пламени:

соломенно-желтое (для твердого и жидкого топлива) – сгорание полное

прозрачно-голубоватое (для газообразного топлива) – сгорание полное

Это позволяет более правильно сопоставлять работу паровых котлов различной производительности.

Источник

Пожарная тактика (стр. 12 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

2. 3. Направление распространения пламени

на пожаре

Наибольшая скорость распространения пламени достигается, если пламя распространяется вверх, по направлению ветра (вентиляционного потока), по горючей нагрузке с наибольшим коэффициентом поверхности горения.

Скорость распространения пламени по полоскам фильтровальной бумаги

Скорость распространения пламени, мм/с

+90 (вертикально вверх)

46-74 (неустойчивый режим)

Причина такого поведения кроется в изменении характера физического взаимодействия между пламенем и зажженным материалом при изменении ориентации (рис. 2.10). Пламя стремится распространиться на ближнюю вертикальную поверхность, так как захват воздушных масс ограничен одним направлением.

Угол наклона поверхности Ө, град.

Следовательно, при вертикальном горении установившееся пламя будет удлиняться, и заполнять пограничный слой на поверхности. При распространении пламени вниз по наклонной поверхности (и 18°, это обстоятельство существенно сказывается на скорости распространения пламени. По мере того, как пламя и раскаленные продукты сгорания путем конвективного и лучистого теплообмена будут подвергать предварительному нагреву свежее горючее, вклад указанного выше обстоятельства будет возрастать при увеличении ориентации в направлении вертикального распространения пламени вверх (и = +90°). Таким образом, в то время как при распространении пламени вертикально вниз (-90°) достигается почти мгновенно медленная скорость распространения пламени, при распространении пламени вертикально вверх (+90°) скорость распространения быстро нарастает до квазистационарных значений. Это наблюдалось для вертикальных пластин и для свободно подведенных полос ткани. Вслед за зажиганием нижнего края наступал короткий период времени ламинарного режима горения, который быстро переходил в турбулентный режим по мере увеличения размера пламени. Было установлено, что для полос материи длиной 1,5 м (при максимальной ширине 0,6 м), скорость распространения пламени зависит от длины зоны пиролиза, т. е. зоны, из которой в окружающую среду поступают летучие продукты.

2. 4. Газообмен на внутреннем пожаре

Рис. 2. 11. Схема газовых потоков в помещении при пожаре:

Как известно, над всяким источником тепла формируется тепловая струя. Воздух (газ), нагретый в зоне горения до высокой температуры, уносится вверх, а взамен его к очагу пожара подтекают новые порции более холодного воздуха.

В начальной стадии развития пожара горение происходит за счет воздуха, находящегося в объеме помещений, газообмен с окружающей (внешней) атмосферой отсутствует. Нагретые в зоне горения до высокой температуры продукты горения поднимаются вверх, вовлекая по пути движения примыкающие к ним массы холодного воздуха. В результате обмена энергией тепловой струи (продуктов горения) с холодным воздухом ее скорость и температура по мере удаления от источника пожара уменьшаются и охлажденный воздух (а точнее, смесь воздуха с продуктами горения) вновь возвращаются к очагу горения. На ранней стадии, когда площадь пожара невелика, тепловая струя затухает, не достигнув верхнего перекрытия помещении (см. рис. 2.11.)

Зона горения является мощным побудителем движения воздушных масс в объеме помещения. При увеличении площади пожара мощность тепловой струи увеличивается, горячие газы с холодным воздухом частично растекаются под перекрытием, частично удаляются через проемы, а охлажденный воздух за счет потерь теплоты опускается вдоль стен вниз, попадает в зону химических реакций и, нагретый вновь, поднимается вверх. В помещении создается непрерывная циркуляция газовых потоков, температура в объеме помещения постепенно возрастает. В результате перепада температур между окружающим воздухом и горячими газами в объеме помещения (из-за разности плотностей между горячим газом и холодным воздухом) возникает газообмен. Кроме того, поскольку объем нагретых газов больше того же объема холодных, а давление в помещении остается постоянным (), то часть газов будет вытесняться за счет термического расширения.

То есть масса газов () в помещении будет постепенно уменьшаться по мере роста температуры. Взамен ушедшего из помещения газа поступает свежий воздух из окружающей атмосферы. Причиной газообмена является разность давлений столбов наружного и внутреннего воздуха, которая равна:

(2.3.)

Основные закономерности газообмена на пожаре рассмотрим на примере помещения, показанного на рис.2.12. Поскольку пожар является нестационарным физико-химическим процессом, сделаем следующие основные допущения:

Температура газов в помещении выше, чем температура окружающего воздуха, и с течением времени температура в помещении не изменяется. Ветровые нагрузки на здание отсутствуют. Площади проемов 1 и 2 с течением времени не изменяются. Масса втекающих в объем помещения газов равна массе удаляемых газов.

Рис. 2. 12. Схема распределения статического давления

в помещении при пожаре.

Когда газообмен осуществляется через один дверной или оконный проем или через несколько проемов, расположенных на одном уровне, то в этом случае через верхнюю часть проема удаляются продукты горения, а нижняя часть работает на приток свежего воздуха.

В условиях внутреннего пожара приток воздуха в зону горения и отток продуктов горения из помещения определяется геометрическими параметрами здания, такими, как высота помещения, соотношение площадей отверстий, соединяющих внутренний объем с окружающей атмосферой, их взаимным расположением и т. д.

Газообмен при пожарах в зданиях характеризуется коэффициентом избытка воздуха.

Под коэффициентом избытка воздуха на внутреннем пожаре понимают отношение фактического массового расхода воздуха, поступающего к зоне горения, к теоретически необходимому, секундному массовому расходу воздуха на процесс горения.

На рис.2.13. приведен график изменения коэффициента избытка воздуха а в объеме помещения по времени пожара.

Характер изменения коэффициента избытка воздуха объясняется тем, что газообмен осуществляется только внутри помещения под действием циркуляции тепловой струи (газообмен с окружающей средой отсутствует), который приводит к уменьшению содержания кислорода в объеме помещения. По мере развития пожара температура повышается и под действием гравитационного напора осуществляется газообмен внутреннего объема помещения с окружающей средой. В некоторый момент времени (при постоянной площади приточных и вытяжных отверстий) процесс горения выходит на стационарный режим (участок ЙЙ рис.2.13.). Поскольку приведенная массовая скорость выгорания () зависит от количества воздуха, поступающего в зону горения, то на установившемся режиме горения площадь пожара, достигнув определенной величины, должна изменяться незначительно. Поэтому при определенном соотношении площади приточного отверстия к площади пожара будет вполне определенная приведенная массовая скорость выгорания, зависящая от физико-химических свойств пожарной нагрузки и коэффициента поверхности горения Кп.

Источник

Физический смысл коэффициента избытка воздуха. Оптимальная величина для топок с жидким топливом

Для исключения неполноты выгорания топлива по указанным выше причинам в топочную камеру обычно подают воздух в большем количестве (V_д), чем это требуется для процесса горения. При разработке котлов и анализе их работы, при оценке качества ведения топочного режима обычно пользуются не фактическим объемом подаваемого воздуха, а коэффициентом его избытка (λ), под которым понимают отношение фактически подаваемого количества воздуха к теоретически необходимому: λ=V_д / V_т.

Этот показатель зависит от конструкции газовой горелки и топки: чем они совершеннее, тем меньше λ. Необходимо следить, чтобы коэффициент избытка воздуха не был меньше 1, так как это приводит к неполному сгоранию газа. Увеличение коэффициента избытка воздуха снижает к.п.д. котлоагрегата.

Машинисты паровых и водогрейных котлов должны помнить: чем меньше коэффициент избытка воздуха, тем котел работает экономичнее потому, что чрезмерный избыток его нарушает процесс горения и сопровождается рядом потерь в котельной установке. Избыточный воздух в топке следует поддерживать на нужном уровне, благодаря чему котел будет работать с меньшими потерями теплоты. Коэффициент избытка воздуха: для мазута – 1,1 – 1,3.

Полноту сгорания топлива можно определить с помощью газоанализатора и визуально – по цвету и характеру пламени:

соломенно-желтое (для твердого и жидкого топлива) – сгорание полное

прозрачно-голубоватое (для газообразного топлива) – сгорание полное

Это позволяет более правильно сопоставлять работу паровых котлов различной производительности.

В топку и газоходы паровых котлов, находящихся при давлениях ниже атмосферного, и в системы пылеприготовления может проникать воздух из окружающей среды, т. е. могут иметь место присосы воздуха. Они появляются из-за неплотностей стен и перепада давлений. По ходу движения продуктов сгорания их количество непрерывно возрастает.

Источник

Научная электронная библиотека

Батухтин А Г, Пинигин В В,

2.1. Коэффициент избытка воздуха в газовом тракте котла. Учет рециркуляции газов

Таблица 2.1 – Расчетный коэффициент избытка воздуха
на выходе из топки

Камерная с твердым шлакоудалением

Антрацит, полуантрацит,
тощий уголь

Камерная с жидким шлакоудалением

Антрацит, полуантрацит,
тощий уголь

Каменный и бурый угли

* Большие значения – при транспортировке пыли горячим воздухом и наличии отдельных сбросных горелок.

В газоплотных котлах, работающих под наддувом, присосы воздуха в топку исключены (??m = 0).

Средние значения присосов воздуха в замкнутых системах пылеприготовления, работающих под разрежением, представлены ниже:

ШБМ с промежуточным бункером пыли при сушке топлива горячим воздухом 0,1

То же, при сушке смесью воздуха с топочными газами 0,12

ШБМ с прямым вдуванием пыли в топку 0,04

Молотковая с прямым вдуванием пыли в топку 0,04

Среднеходная валковая с прямым вдуванием пыли в топку 0,04

Пылесистема с мельницами-вентиляторами 0,2

(2.3)

Рециркуляция газов в расчетах объемов и энтальпий продуктов сгорания учитывается в газовом тракте от места ввода рециркулирующих газов в газоход котла до места их отбора.

Коэффициент рециркуляции определяет долю газов, используемых для рециркуляции,

(2.4)

где Vрц и – объем газов, отбираемых на рециркуляцию, и остающийся объем за местом отбора газов, м3/кг топлива.

Таблица 2.2 – Расчетные присосы холодного воздуха в негазоплотных топках и газоходах паровых котлов

То же, для котлов с D > 320 т/ч, а также для котлов с меньшей производительностью при наличии металлической наружной обшивки топки

То же, для газо-мазутных котлов с D > 320 т/ч

Фестон, ширмовый перегреватель на выходе из топки

Поверхность пароперегревателя в горизонтальном газоходе

Поверхность пароперегревателя в опускной конвективной шахте (отдельно основного и промежуточного пароперегревателей)

Переходная зона (один или два пакета)

Экономайзер двухступенчатый, на поверхность каждой ступени

Трубчатый воздухоподогреватель, на поверхность
каждой ступени

При сжигании твердого топлива ввод газов рециркуляции в топку применяют для сильношлакующих топлив с целью уменьшения температуры газов в ядре факела и вблизи стен топки (так называемая «нижняя рециркуляция» rн = 0,1 – 0,15) и для исключения шлакования поверхностей на выходе из топки («верхняя рециркуляция» rв = 0,15 – 0,2). Аналогично при газовой сушке топлива: когда отбирается часть горячих газов из газохода котла за топкой и сбрасывается затем в виде сушильного агента в зону горения, то эта часть рассматривается как газы рециркуляции.

Рециркуляция газов в ядро факела на твердых топливах допустима только для высокореакционных топлив (VГ > 25 %).

Тогда усредненный коэффициент избытка воздуха в топке при вводе в нее рециркулирующих газов

(2.6)

а во всех последующих поверхностях избыток воздуха определяется по (2.3) с учетом доли присосов холодного воздуха в каждой поверхности нагрева.

Источник