Regulación de la combustión (principios básicos de la combustión)

Para una combustión óptima, se debe utilizar más aire de lo que implica el cálculo teórico de la reacción química (aire estequiométrico).

Esto se debe a la necesidad de oxidar todo el combustible disponible.

La diferencia entre la cantidad real de aire y la cantidad estequiométrica de aire se denomina exceso de aire. Normalmente, el exceso de aire está entre el 5% y el 50% según el tipo de combustible y el quemador.

Generalmente, cuanto más difícil es oxidar el combustible, se requiere más aire en exceso.

El exceso de aire no debe ser excesivo. El suministro excesivo de aire de combustión reduce la temperatura de los gases de combustión y aumenta la pérdida de calor del generador de calor. Además, con una cierta cantidad límite de exceso de aire, el soplete se enfría demasiado y comienzan a formarse CO y hollín. Por el contrario, una cantidad insuficiente de aire provoca una combustión incompleta y los mismos problemas mencionados anteriormente. Por lo tanto, para asegurar una combustión completa del combustible y una alta eficiencia de combustión, la cantidad de aire en exceso debe ajustarse con mucha precisión.

La integridad y la eficacia de la combustión se comprueban midiendo la concentración de monóxido de carbono CO en el gas de combustión. Si no hay monóxido de carbono, la combustión se ha producido por completo.

El nivel de aire en exceso puede calcularse indirectamente midiendo la concentración de oxígeno libre O 2 y / o dióxido de carbono CO 2 en el gas de combustión.

La cantidad de aire será aproximadamente 5 veces el porcentaje de volumen de carbono medido.

Con respecto al CO 2, su cantidad en los gases de combustión depende solo de la cantidad de carbono en el combustible y no de la cantidad de aire en exceso. Su cantidad absoluta será constante y el porcentaje del volumen variará dependiendo de la cantidad de aire en exceso en el gas de combustión. En ausencia de aire en exceso, la cantidad de CO 2 será máxima, con un aumento en la cantidad de aire en exceso, el porcentaje en volumen de CO 2 en los gases de combustión disminuye. Menos exceso de aire corresponde a más CO 2 y viceversa, por lo que la combustión es más eficiente cuando la cantidad de CO 2 se acerca a su valor máximo.

La composición de los gases de combustión se puede representar en un gráfico simple usando el "triángulo de combustión" o el triángulo de Ostwald, que se representa para cada tipo de combustible.

Con este gráfico, conociendo el porcentaje de CO 2 y O 2, podemos determinar el contenido de CO y la cantidad de aire en exceso.

Como ejemplo, la Fig. 10 muestra el triángulo de combustión del metano.

Figura 10. Triángulo de combustión del metano

El eje X indica el porcentaje de O 2, el eje Y indica el porcentaje de CO 2. La hipotenusa va del punto A, correspondiente al contenido máximo de CO 2 (según el combustible) a contenido cero de O 2, al punto B, correspondiente al contenido cero de CO 2 y el contenido máximo de O 2 (21%). El punto A corresponde a las condiciones de combustión estequiométrica, el punto B corresponde a la ausencia de combustión. La hipotenusa es el conjunto de puntos correspondientes a una combustión ideal libre de CO.

Las rectas paralelas a la hipotenusa corresponden a distintos porcentajes de CO.

Supongamos que nuestro sistema se alimenta con metano y el análisis de los gases de combustión muestra que el contenido de CO 2 es del 10% y el de O 2 es del 3%. Del triángulo del gas metano encontramos que el contenido de CO es 0 y el contenido de aire en exceso es del 15%.

La Tabla 5 muestra el contenido máximo de CO 2 para diferentes tipos combustible y el valor que corresponde a una combustión óptima. Este valor se recomienda y se calcula en función de la experiencia. Cabe señalar que cuando se toma el valor máximo de la columna central, es necesario medir las emisiones, siguiendo el procedimiento descrito en el capítulo 4.3.

Como saben, la transferencia de calor de los gases de combustión a las paredes de las chimeneas se produce debido a la fricción que se produce cuando estos mismos gases se mueven. Bajo la influencia del empuje, la velocidad del gas disminuye y la energía liberada (es decir, el calor) pasa a las paredes. Resulta que el proceso de transferencia de un cuerpo depende directamente de la velocidad del movimiento del gas a través de los canales de origen. ¿Y entonces de qué depende la velocidad de los gases?

No hay nada complicado aquí: el área de la sección transversal de los canales de humo afecta la velocidad de movimiento de los gases de humo. Con una sección transversal pequeña, la velocidad aumenta, con un área más grande, por el contrario, la velocidad disminuye y los gases de combustión transfieren más energía (calor), mientras pierden su temperatura. Además de la sección, la ubicación del canal de humo también afecta la eficiencia de la transferencia de calor. Por ejemplo, humo horizontal. el canal "absorbe" el calor de manera mucho más eficiente y rápida. Esto se debe al hecho de que los gases de combustión calientes son más ligeros y siempre más altos, lo que transfiere efectivamente el calor a las paredes superiores del humo. canal.

Veamos los tipos de sistemas de circulación de humo, sus características, diferencias e indicadores de eficiencia:

Tipos de chimeneas

Las chimeneas son un sistema de canales especiales dentro de la estufa (chimenea) que conectan la cámara de combustión al humo. tubo. Su objetivo principal es eliminar los gases del horno y transferir calor al propio horno. Para hacer esto, su superficie interna se suaviza y nivela, lo que reduce la resistencia al movimiento del gas. Los canales de humo pueden ser largos - cerca de estufas, cortos - cerca de chimeneas, así como: verticales, horizontales y mixtos (elevación / descenso).

Según sus características de diseño, los sistemas de circulación de humos se dividen en:

• canal (subespecie: alta y baja rotación)
• sin canales (subespecie: con un sistema de cámaras separadas por particiones),
• mezclado.

Todos tienen sus propias diferencias y, por supuesto, los pros y los contras. Los sistemas multivuelta más negativos con horizontal y arreglo vertical canales de humo, generalmente no es deseable utilizarlos en hornos. Pero el sistema de circulación de humos más aceptable y económico se considera un sistema mixto con uno horizontal. canales y campanas verticales directamente encima de ellos. Otros sistemas también se usan ampliamente en la construcción de hornos, pero aquí debe conocer los matices de su diseño. De qué "hablaremos" más adelante, considerando cada sistema por separado:

Sistemas de conductos de humos de una sola vuelta

El diseño de este sistema asume la salida de los gases de combustión de la cámara de combustión al canal ascendente, luego su transición al canal de descenso, del canal de descenso al de elevación y de allí a la chimenea. Este sistema proporciona a los hornos una superficie de absorción de calor muy pequeña, de la cual los gases emiten mucho menos calor al horno y su eficiencia disminuye. Además, debido a la temperatura muy alta en el primer canal, se produce un calentamiento desigual de la matriz del horno y el agrietamiento de su mampostería, es decir, destrucción. Y los gases de escape alcanzan más de 200 grados.

Sistema de humo de una sola vuelta con tres canales descendentes

En este sistema, los humos de la cámara de combustión pasan al primer canal ascendente, luego descienden a través de los tres canales descendentes, ingresan al canal de ascenso y solo entonces ingresan a la tubería de humo. Su principal desventaja es el sobrecalentamiento del primer canal ascendente y la violación de la regla de uniformidad de todas las áreas de la sección transversal del canal. El hecho es que los canales de descenso (solo hay 3) forman un área de sección transversal total que ya es tres veces mayor que la sección transversal S en el canal de elevación. canales y curvas, lo que conduce a una disminución de la tracción en el hogar. Y esta es una desventaja significativa.

Además de las deficiencias antes mencionadas en el funcionamiento del sistema con tres gotas. canales, se puede distinguir uno más: esta es una fusión muy mala del horno después de un largo descanso.

Sistemas sin canales

Aquí, los gases de combustión comienzan su camino desde la cámara de combustión a través del hailo (un orificio para que los gases de humo salgan a la circulación de humo), luego van a la campana, luego hacia arriba, hasta la superposición misma del hogar, enfríe allí, transfiera el calor de la estufa, baje y salga al humo. del fondo del horno. Parece que todo es claro y simple, pero tal sistema sin canales todavía tiene un inconveniente: es un calentamiento muy fuerte de la región superior del horno (superposición), depósitos excesivos de hollín y hollín en las paredes de la campana, como así como las altas temperaturas de los gases de combustión.

Sistemas de evacuación de humos sin canal con 2 campanas

El esquema de funcionamiento de dicho sistema es el siguiente: primero, los gases de humo de la cámara de combustión ingresan a la primera campana, luego se elevan a la superposición, bajan y luego pasan a la segunda campana. Luego vuelven a subir al techo, bajan y bajan por el canal hacia la chimenea. Todo esto es mucho más eficiente que con un sistema sin canales de una sola campana. Con dos campanas se transfiere mucho más calor a las paredes y la temperatura de los gases de combustión se reduce mucho más notablemente. Sin embargo, el sobrecalentamiento de la región superior del horno y los depósitos de hollín no cambian, es decir, ¡no disminuyen!

Sistemas de campana sin canal - con contrafuertes en el interior. superficies del horno

En este sistema de campana, la trayectoria del humo es la siguiente: desde la cámara de combustión, transición a la campana, subida al techo, y transferir parte del calor al propio techo, a las paredes laterales del hogar y contrafuertes. También tiene un inconveniente: es un exceso de sedimento de hollín (tanto en las paredes del horno como en los contrafuertes), a partir del cual este hollín puede encenderse y destruir el horno.

Sistemas de intercambio de humos multivuelta con conductos de humos horizontales

Aquí el humo de la cámara de combustión ingresa a los canales horizontales, pasa a través de ellos y emite mucho calor a la superficie interna de la estufa. Después de eso, entra en la pipa de humo. En este caso, los gases de combustión se sobreenfrían, la fuerza de tracción disminuye y la estufa comienza a humear. Como resultado, se deposita hollín, hollín, cae condensación ... y, se podría decir, comienzan los problemas. Por lo tanto, antes de utilizar este sistema, pese todo dos veces.

Sistemas multivuelta con humo vertical. canales

Se diferencian en que los gases de humo de la cámara de combustión entran inmediatamente en la elevación y descenso vertical conductos de humo, también emite calor a las superficies internas del hogar, y luego entra en la chimenea. Al mismo tiempo, las desventajas de dicho sistema son similares al anterior, además de que se agrega una más. El primer canal ascendente (elevación) se sobrecalienta, a partir del cual las superficies exteriores del hogar se calientan de manera desigual y comienza el agrietamiento de su mampostería.

Sistemas de intercambio de humos mixtos con conductos de humos horizontales y verticales

Se diferencian en que los gases de combustión pasan primero a los canales horizontales, luego a los canales de elevación verticales, hacia abajo y solo luego a la chimenea. La desventaja de este proceso es la siguiente: debido a la fuerte hipotermia de los gases, se produce una disminución del empuje, se debilita, lo que conduce a una deposición excesiva de hollín en las paredes de los canales, la aparición de condensación y, por supuesto, a la falla del horno ya su destrucción.

Sistema de humos mixto con movimiento de gas libre y forzado

El principio de funcionamiento de este sistema es el siguiente: cuando se forma un empuje durante la combustión, empuja los gases de humo hacia canales horizontales y verticales. Estos gases emiten calor a las paredes internas de la estufa y se dirigen a la chimenea. En este caso, parte de los gases asciende a canales verticales cerrados (campanas), que se encuentran por encima de la horizontal. canales. En ellos, los gases de combustión se enfrían, se vuelven más pesados \u200b\u200by vuelven a desplazarse horizontalmente. canales. Este movimiento tiene lugar en cada campana. El resultado es humo. los gases transfieren todo su calor al máximo, afectando positivamente la eficiencia del horno y elevándola al 89% !!!

¡Pero hay un "pero"! En este sistema, la susceptibilidad al calor está muy desarrollada, porque los gases se enfrían muy rápidamente, incluso sobreenfriados, debilitando el tiro e interrumpiendo el funcionamiento del horno. De hecho, dicho horno no podría funcionar, pero hay un dispositivo especial que regula este proceso negativo. Se trata de orificios de inyección (aspiración) o de un sistema de regulación automática del tiro y temperatura de los gases de salida. Para esto, al colocar el hogar, se hacen orificios con una sección transversal de 15-20 cm2 desde la cámara de combustión y en los canales horizontales. Cuando el empuje comienza a caer y la temperatura de los gases disminuye, hacia el horizonte. canales, se forma un vacío ya través de estos orificios se "aspiran" gases calientes de los canales de humo inferiores y de la cámara de combustión. Como resultado, la temperatura aumenta y el empuje se normaliza. Cuando el tiro, la presión y la temperatura del humo son normales, no ingresa al canal de succión; esto requiere un vacío, una disminución en su tiro y temperatura.

Estufa experimentados reduciendo / aumentando la longitud horizontalmente. Los canales, la sección transversal y el número de canales de inyección regulan la eficiencia del horno, logrando así los mejores resultados de su calidad, economía y aumentando la eficiencia hasta un 89% !!!

Con un sistema de circulación de humo de este tipo, prácticamente no hay inconvenientes. Se calientan perfectamente, desde el suelo hasta la parte superior, ¡mientras que uniformemente! No hay cambios bruscos de temperatura en la habitación. Si la casa está caliente y hace -10 heladas afuera, entonces la estufa se puede calentar en 30-48 horas. Si está a -20 afuera, ¡tendrás que calentarlo más a menudo, regularmente! Son las cajas de fuego regulares las que son su desventaja. Las cámaras de combustión periódicas en sistemas de humo mixto provocan una acumulación significativa de hollín.

¿Cómo optimizar un horno con un sistema de humos multivuelta?

uno). Haz un canal de succión horizontalmente en cada uno. canal - con una sección de 15-20 cm2.

2). Instale canales de succión cada 0,7 m de longitud del canal.

Como resultado, su estufa será mucho más eficiente: se derretirá más rápido, mantendrá una temperatura estable de los gases de combustión salientes y acumulará menos hollín.

La cantidad de aire requerida teóricamente para la combustión de los gases de generadores, altos hornos y hornos de coque y sus mezclas se determina mediante la fórmula:

V 0 4.762 / 100 * ((% CO 2 +% H 2) / 2 + 2 ⋅% CH 4 + 3 ⋅% C 2 H 4 + 1.5 ⋅% H 2 S -% O 2), nm 3 / nm 3 , donde% - por volumen.

Cantidad teóricamente requerida de aire de combustión gas natural:

V 0 4.762 / 100 * (2 ⋅% CH 4 + 3.5 ⋅% C 2 H 6 + 5 ⋅% C 3 H 8 + 6.5 ⋅% C 4 H 10 + 8 ⋅% C 5 H 12), nm 3 / nm 3, donde% - por volumen.

Cantidad de aire teóricamente requerida para la combustión de combustibles sólidos y líquidos:

V 0 \u003d 0.0889 ⋅% C P + 0.265 ⋅% H P - 0.0333 ⋅ (% O P -% S P), nm 3 / kg, donde% es en peso.

Cantidad real de aire de combustión

La integridad requerida de la combustión cuando se quema combustible con la cantidad de aire teóricamente requerida, es decir a V 0 (α \u003d 1), se puede lograr solo si el combustible está completamente mezclado con el aire que se va a la combustión y es una mezcla caliente (estequiométrica) lista para usar en forma gaseosa. Esto se logra, por ejemplo, al quemar combustible gaseoso con quemadores de combustión sin llama y al quemar combustible líquido con su gasificación preliminar con quemadores especiales.

La cantidad real de aire para la combustión del combustible es siempre mayor que la cantidad teóricamente requerida, ya que en condiciones prácticas casi siempre se requiere algo de aire en exceso para una combustión completa. La cantidad real de aire está determinada por la fórmula:

V α \u003d αV 0, nm 3 / kg o nm 3 / nm 3 combustible,

donde α es el coeficiente de exceso de aire.

En el caso de un método de combustión de antorcha, cuando el combustible se mezcla con aire durante la combustión, para gas, fueloil y combustible pulverizado, el coeficiente de aire en exceso es α \u003d 1.05-1.25. Cuando se quema gas que está completamente mezclado preliminarmente con aire, y cuando se quema fuel oil con gasificación preliminar y mezcla intensiva de gas de petróleo con aire, α \u003d 1.00–1.05. Con el método por capas de quemar carbón, antracita y turba en hornos mecánicos con suministro continuo de combustible y eliminación de cenizas - α \u003d 1.3–1.4. Con funcionamiento manual de los hornos: al quemar antracita, α \u003d 1,4, al quemar carbón duro, α \u003d 1,5–1,6, al quemar lignito, α \u003d 1,6–1,8. Para hornos de semi-gas α \u003d 1,1–1,2.

El aire atmosférico contiene una cierta cantidad de humedad: d g / kg de aire seco. Por tanto, el volumen de aire atmosférico húmedo necesario para la combustión será mayor que el calculado mediante las fórmulas anteriores:

V B о \u003d (1 + 0.0016d) ⋅ V о, nm 3 / kg o nm 3 / nm 3,

V B α \u003d (1 + 0.0016d) ⋅ V α, nm 3 / kg o nm 3 / nm 3.

Aquí 0.0016 \u003d 1.293 / (0.804 * 1000) es el factor de conversión de las unidades de peso de la humedad del aire, expresadas en g / kg de aire seco, en unidades de volumen - nm 3 de vapor de agua contenido en 1 nm 3 de aire seco.

La cantidad y composición de los productos de combustión.

Para los gases de generadores, altos hornos, hornos de coque y sus mezclas, la cantidad de productos individuales de combustión completa durante la combustión con un coeficiente de aire en exceso igual a α:

La cantidad de dióxido de carbono

V CO2 \u003d 0.01 (% CO 2 +% CO +% CH 4 + 2 ⋅% C 2 H 4), nm 3 / nm 3

Cantidad de anhídrido sulfuroso

V SO2 \u003d 0,01 ±% H 2 S nm 3 / nm 3;

Cantidad de vapor de agua

V H2O \u003d 0.01 (% H 2 + 2 ⋅% CH 4 + 2 ⋅% C 2 H 4 +% H 2 S +% H 2 O + 0.16d ⋅ V α), nm 3 / nm 3,

donde 0.16d V B á nm 3 / nm 3 es la cantidad de vapor de agua introducido por el aire atmosférico húmedo con su contenido de humedad d g / kg de aire seco;

Cantidad de nitrógeno transferido del gas e introducido con aire

La cantidad de oxígeno libre introducido por el exceso de aire.

V O2 \u003d 0.21 (α - 1) ⋅ V O, nm 3 / nm 3.

La cantidad total de productos de combustión de los gases del generador, alto horno, horno de coque y sus mezclas es igual a la suma de sus componentes individuales:

V dg \u003d 0.01 (% CO 2 +% CO +% H 2 + 3 ⋅% CH 4 + 4 ⋅% C 2 H 4 + 2 ⋅% H 2 S +% H 2 O +% N 2) + + VO ( α + 0,0016 dα - 0,21), nm 3 / nm 3.

Para el gas natural, la cantidad de productos individuales de combustión completa está determinada por las fórmulas:

V CO2 \u003d 0.01 (% CO 2 +% CH 4 + 2 ⋅% C 2 H 6 + 3 ⋅% C 3 H 8 + 4 ⋅% C 4 H 10 + 5 ⋅% C 5 H 12) nm 3 / nm 3 ;

V H2O \u003d 0.01 (2 ⋅% CH 4 + 3 ⋅% C 2 H 6 + 4 ⋅% C 3 H 8 + 5 ⋅% C 4 H 10 + 6 ⋅% C 5 H 12 +% H 2 O + 0.0016d V α) nm 3 / nm 3;

V N2 \u003d 0,01 ±% N2 + 0,79 V α, nm 3 / nm 3;

V O2 \u003d 0.21 (α - 1) V O, nm 3 / nm 3.

Cantidad total de productos de combustión de gas natural:

V dg \u003d 0.01 (% CO 2 + 3 ⋅% CH 4 + 5 ⋅% C 2 H 6 +7 ⋅% C 3 H 8 + 9 ⋅% C 4 ⋅H 10 + 11 ⋅% C 5 H 12 +% H 2 O + +% N2) + VO (α + 0,0016dα - 0,21), nm 3 / nm 3.

Para combustibles sólidos y líquidos, el número de productos individuales de combustión completa:

V CO2 \u003d 0,01855% C P, nm 3 / kg (en adelante,% es el porcentaje de elementos en el gas de trabajo en peso);

V SO2 \u003d 0,007% S P nm 3 / kg.

Para combustibles sólidos y líquidos

V H2O CHM \u003d 0.112 ⋅% H P, nm 3 / kg,

donde V H2O CHM - vapor de agua formado durante la combustión de hidrógeno.

V H2O MEX \u003d 0,0124% W P, nm 3 / kg,

donde V H2O MEX - vapor de agua formado durante la evaporación de la humedad del combustible de trabajo.

Si para la atomización de combustible líquido se suministra vapor en la cantidad de W PAR kg / kg de combustible, entonces el valor de 1.24 W PAR nm 3 / kg de combustible debe agregarse al volumen de vapor de agua. La humedad introducida por el aire atmosférico con un contenido de humedad d g / kg de aire seco es 0.0016 d V á nm 3 / kg de combustible. Por tanto, la cantidad total de vapor de agua:

V H2O \u003d 0,112 ⋅% H P + 0,0124 (% W P + 100 ⋅% W PAR) + 0,0016d Va, nm 3 / kg.

V N2 \u003d 0,79 ⋅ V α + 0,008 ⋅% N P, nm 3 / kg

V O2 \u003d 0,21 (α - 1) V O, nm 3 / kg.

Fórmula general para la determinación de los productos de combustión de combustibles sólidos y líquidos:

V dg \u003d 0,01 + V O (α + + 0,0016 dα - 0,21) nm 3 / kg.

El volumen de los gases de combustión durante la combustión del combustible con la cantidad de aire teóricamente requerida (VO nm 3 / kg, VO nm 3 / nm 3) se determina mediante las fórmulas de cálculo dadas con una relación de exceso de aire de 1.0, mientras que la composición de la combustión los productos estarán libres de oxígeno.

GAS, horno y humo. 1) Gases de combustión los productos de la combustión de combustible en el horno se llaman. Distinguir entre combustión completa e incompleta de combustible. Con la combustión completa, tienen lugar las siguientes reacciones:

Debe tenerse en cuenta que el SO 2 - dióxido de azufre - no es en realidad un producto de la combustión completa de azufre; esto último también es posible mediante la ecuación:

Por lo tanto, cuando hablan de combustión completa e incompleta de combustible, solo se refieren al carbono y al hidrógeno del combustible. Tampoco se observan reacciones aquí que a veces tienen lugar durante una combustión muy incompleta, cuando los productos de la combustión, además del monóxido de carbono CO, contienen hidrocarburos C m H n, hidrógeno H 2, carbono C, sulfuro de hidrógeno H 2 S, ya que tales La quema de combustible no debería tener lugar en la práctica. Por tanto, la combustión se puede considerar prácticamente completa si los productos de combustión no contienen otros gases que no sean dióxido de carbono CO 2, dióxido de azufre SO 2, oxígeno O 2, nitrógeno N 2 y vapor de agua H 2 O.Si, además de estos gases , contiene monóxido de carbono CO, entonces la combustión se considera incompleta. La presencia de humo e hidrocarburos en los productos de combustión da motivos para hablar de un hogar no regulado.

La ley de Avogadro juega un papel muy importante en los cálculos (ver Teoría atómica): volúmenes iguales de gases, tanto simples como complejos, a las mismas temperaturas y presiones, contienen el mismo número de moléculas, o lo que es lo mismo: las moléculas de todos los gases a presiones y temperaturas iguales ocupan volúmenes iguales. Usando esta ley y conociendo la composición química del combustible, es fácil calcular la cantidad de K 0 kg de oxígeno, teóricamente necesaria para la combustión completa de 1 kg de combustible de una composición dada, utilizando la siguiente fórmula:

donde C, H, S y O expresan el contenido de carbono, hidrógeno, azufre y oxígeno en% del peso del combustible de trabajo. La cantidad G 0 kg de aire seco, teóricamente necesaria para la oxidación de 1 kg de combustible, se determina mediante la fórmula:

Reducida a 0 ° y 760 mm Hg, esta cantidad se puede expresar en m 3 mediante la siguiente fórmula:

D.I. Mendeleev propuso relaciones muy simples y convenientes para la práctica, que dan el resultado con suficiente precisión para cálculos aproximados:

donde Q rab. - la capacidad de calefacción más baja de 1 kg de combustible de trabajo. En la práctica, el consumo de aire durante la combustión del combustible es superior al requerido teóricamente. La relación entre la cantidad de aire que realmente entra en el horno y la cantidad de aire requerida teóricamente se denomina factor de exceso y se denota con la letra α. El valor de este coeficiente en la cámara de combustión α m depende del diseño de la cámara de combustión, el tamaño del espacio de combustión, la ubicación de la superficie de calentamiento en relación con la cámara de combustión, la naturaleza del combustible, la atención del fogonero, etc. 2 y más, - alimentadores manuales para combustible flameado sin entrada de aire secundaria. La composición y cantidad de los gases de combustión dependen del valor de la proporción de aire en exceso en el horno. Al calcular la composición exacta y la cantidad de gases de combustión, también se debe tener en cuenta la humedad introducida con el aire debido a su contenido de humedad y el vapor de agua consumido para la explosión. El primero se tiene en cuenta al introducir un coeficiente, que es la relación entre el peso del vapor de agua atrapado en el aire y el peso del aire seco y m. B. llamado el coeficiente de humedad. El segundo se tiene en cuenta por el valor de W f. , que es igual a la cantidad de vapor en kg que ingresa al horno, referido a 1 kg de combustible quemado. Usando estas designaciones, la composición y la cantidad de gases de combustión durante la combustión completa se pueden determinar a partir de la tabla siguiente.

Suele ser habitual tener en cuenta el vapor de agua H 2 O por separado de los gases secos CO 2, SO 2, O 2, N 2 y CO, y la composición de este último se calcula (o se determina experimentalmente) en% por volumen de seco. gases.

En el cálculo de nuevas instalaciones se busca la composición de los productos de combustión CO 2, SO 2, CO, O 2 y N 2, y se consideran estos valores: la composición del combustible (C, O, H, S), el coeficiente de aire en exceso α y la pérdida por insuficiencia química de la combustión Q 3. Los dos últimos valores se dan sobre la base de datos de prueba de instalaciones similares o se toman de una estimación. Las mayores pérdidas por la incompletitud química de la combustión se obtienen en los hornos manuales para combustible ardiente, cuando Q 3 alcanza un valor de 0.05Q pa. La ausencia de pérdidas por incompletitud química de combustión (Q 3 \u003d 0) se puede obtener en hornos manuales de antracita en buen funcionamiento, en hornos de aceite y combustibles pulverizados, así como en hornos mecánicos y de cuba correctamente diseñados. En un estudio experimental de hornos existentes, recurren al análisis de gases y, con mayor frecuencia, utilizan el dispositivo Orsa (ver Análisis de gases), que da la composición de los gases en% por volumen de gases secos. La primera lectura del dispositivo Orsa da la suma de CO 2 + SO 2, ya que la solución de potasio cáustico KOH, diseñada para absorber dióxido de carbono, absorbe simultáneamente dióxido de azufre SO 2. El segundo recuento, después de lavar el gas en el segundo sifón, donde se encuentra el reactivo para la absorción de oxígeno, da la suma de CO 2 + SO 2 + O 2. Su diferencia da el contenido de oxígeno O 2 en% del volumen de gases secos. Todas las demás cantidades se encuentran resolviendo conjuntamente las ecuaciones anteriores. Debe tenerse en cuenta que la ecuación (10) da el valor de Z, que puede ser. llamada característica de combustión incompleta. Esta fórmula incluye el coeficiente β determinado por la fórmula (8). Dado que el coeficiente β depende solo de composición química combustible, y este último, en el proceso de combustión del combustible, cambia todo el tiempo debido a la coquización gradual del combustible y su quemado no simultáneo partes componentes, entonces el valor de Z puede dar una imagen correcta del proceso que tiene lugar en el horno solo bajo la condición de que los valores (СО 2 + SO 2) y (СО 2 + SO 2 + О 2) sean el resultado de el análisis de muestras medias tomadas continuamente durante un cierto período de tiempo bastante largo. De ninguna manera es posible juzgar la incompletitud de la combustión por muestras individuales individuales tomadas en cualquier momento arbitrario. Conociendo la composición de los productos de combustión y el análisis elemental del combustible, es posible determinar el volumen de productos de combustión, convencionalmente referidos a 0 ° y 760 mm Hg, utilizando las siguientes fórmulas. Dejando V n.o. volumen total de productos de combustión 1 kg de combustible, V c.y. - el volumen de gases secos, a V v.n. - el volumen de vapor de agua, tendremos:

productos de combustión en una sección arbitraria del conducto de gas, pero una interpretación tan amplia es incorrecta. Con base en la ley de Boyle-Mariotte-Gay-Lussac, el volumen de los productos de combustión a la temperatura t y la presión barométrica P b. se puede encontrar mediante la fórmula:

Si denotamos por G n.c. peso de los productos de combustión, G c.g. - peso de los gases secos, C c.p. es el peso del vapor de agua, entonces tendremos las siguientes proporciones:

2) Gases de combustión. En el camino del horno a la chimenea, se agrega aire a los gases de combustión, que se aspira a través de las fugas en el revestimiento de los conductos de gas. Por tanto, los gases que entran por la chimenea (denominados gases de combustión) tienen una composición diferente a la de los gases de combustión, ya que son una mezcla de productos de combustión de combustible en el horno y aire aspirado en los conductos de gas a lo largo del camino desde el Horno a la entrada a la chimenea.

La cantidad de aire aspirado es muy diferente en la práctica y depende del diseño de la mampostería, su densidad y tamaño, de la magnitud del vacío en los conductos de gas y muchas otras razones, fluctuando con un buen mantenimiento de 0.1 a 0.7 teóricamente necesario. Si denotamos el coeficiente de exceso de aire en el horno a través de α m. , y el coeficiente de exceso de aire de los gases que salen de la chimenea a través de α у. entonces

La determinación de la composición y cantidad de los gases de combustión se realiza según las mismas fórmulas que para la determinación de los gases de combustión; la diferencia está solo en el valor numérico del coeficiente de aire en exceso α, del cual, por supuesto, depende el% de composición de los gases. En la práctica, muy a menudo el término "gases de combustión" se entiende generalmente como productos de combustión en una sección arbitraria del conducto de gas, pero una interpretación tan amplia es incorrecta.

Rasgos positivos:

· Mayor que la del aire, transferencia de calor a superficies de intercambio de calor (debido a la mayor emisividad de las partículas de los productos de combustión).

Cualidades negativas:

Consecuencias:

· El uso de gases de combustión como portadores de calor solo es posible cuando se utilizan dispositivos de intercambio de calor intermedios para calentar el portador de calor suministrado directamente al consumidor;

· Se garantiza la utilización (ahorro y aprovechamiento) del calor de los gases de combustión;

· En presencia de sustancias con alta actividad corrosiva (por ejemplo, compuestos de azufre), la durabilidad de las tuberías de calor y los intercambiadores de calor se reduce drásticamente;

· Cuando los gases de combustión se enfrían por debajo del punto de rocío, el condensado puede precipitar y, como resultado, las estructuras húmedas y la formación de hielo en invierno.

Clasificación de la estufa de calefacción:

Por capacidad calorífica:

· No consume calor

Tengo poca inercia térmica. La habitación se calienta solo cuando se quema el combustible. Diseñado para calefacción a corto plazo. Estos hornos incluyen:

1) metal (acero o hierro fundido)

2) hornos hechos de una pequeña cantidad de ladrillos (hasta 300 piezas),

3) chimeneas (nichos de ladrillo para quemar combustible al aire libre).

· Consume calor

Tienen una gran inercia térmica. El material de la estufa acumula calor y al final de la combustión del combustible lo transfiere a la habitación durante un tiempo prolongado (hasta 12 horas). Se utiliza para el calentamiento continuo de locales.

Los hornos que consumen calor son estructuralmente diferentes en patrón de flujo de gases de combustión

· Conducto ... El movimiento de los gases se realiza a través de canales internos, que pueden conectarse en paralelo o en serie.

· Sin canal (campana). El movimiento de los gases es libre, y al final de la cámara de combustión la estufa no se enfría, ya que los gases de combustión calientes se acumulan sobre la entrada de la chimenea. Al mismo tiempo, la zona superior se sobrecalienta un poco.

· Conjunto ... Antes de ingresar a la campana, los gases de combustión pasan por los canales ubicados debajo del horno, lo que permite calentar la zona inferior y lograr una distribución de temperatura más uniforme en la habitación.