Характеристики процесса горения

Дайджест — Промышленная безопасность

Горение с физико-химической точки зрения есть быстро протекающая химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и обычно свечением. Оно может быть целенаправленным (регулируемым) и нецеленаправленным (не регулируемым), возникающим как авария « стихийное бедствие (например, пожар).[ …]

Условием горения является наличие и взаимодействие горючего вещества, окислителя и источника зажигания (воспламенения).[ …]

В зависимости от двойств горючей системы горение может быть гомогенным и гетерогенным. При гомогенном горении исходные вещества (горючее и окислитель) имеют одинаковое агрегатное состояние, например горение смеси газов с воздухом. При гетерогенном горении горючие вещества и окислитель находятся в различных агрегатных состояниях, например горение жидких и твердых веществ.

Гетерогенное горение поддерживается вследствие диффузии кислорода в зону реакции. При сгорании смеси горючих газов или паров с воздухом, подаваемых с определенной скоростью к зоне горения, образуется стационарное пламя, имеющее форму конуса, во внутренней части которого смесь подогревается до температуры воспламенения.

Обратите внимание

В остальной части конуса происходит горение, характер которого зависит от состава смеси.[ …]

При дефлаграционном горении пламя распространяется со скоростью нескольких метров в секунду, при взрывном горении — десятков и даже сотен метров в секунду, а при детонации — тысяч метров в секунду.[ …]

В подавляющем большинстве случаев при пожаре происходит дефлаграционное горение.[ …]

В процессе горения выделяются газообразные, жидкие и твердые продукты сгорания. Наибольшая часть газообразных и жидких продуктов сгорания находится в факеле пламени, а твердых — в дыме.[ …]

Состав продуктов сгорания зависит от состава горящего вещества, условий, в которых происходит горение, и главным образом полноты сгорания-.

В продуктах сгорания могут содержаться многие неорганические вещества (углерод, азот, водород, сера, фосфор и др.) и их окислы, а также спирты, кетоны, альдегиды и другие органические соединения.

Образующийся в процессе горения дым состоит из мельчайших твердых частиц размером от 0,01 до 1 мкм.[ …]

Эти процессы необходимо учитывать при выборе-способа обнаружения загораний и при выборе вида огнетушащего вещества. Например, подача воздушно-механической пены внутрь аппарата для тушения быстрогорящих веществ будет неэффективной, так как скоростным напором продуктов сгорания пена будет выбрасываться из аппарата.[ …]

Горение может происходить относительно нормально и аномально.

Важно

Аномальное горение при псгжаре может проявляться в виде выброса горящего вещества, разброса большого количества горящих частиц в окружающее пространство, образования местных очагов с повышенной интенсивностью горения (например, при контакте химически несовместимых веществ), перехода дефлагра-ционного горения во взрывное, образования хлопков в результате адиабатического расширения газов в сосудах, находящихся под давлением и т. п.[ …]

Наиболее часто аномально горят нефтепродукты, находящиеся в емкостях и резервуарах, так как содержащаяся в нефтепродуктах вода в случае нагрева в процессе горения до 100 °С и выше вскипает и способствует выбросу горящей массы.[ …]

Источник: http://ru-safety.info/post/102018300030002/

Процесс горения и его виды

Конспект по безопасности жизнедеятельности

Горение – одно из интереснейших и жизненно необходимых для людей явлений природы. Горение является полезным для человека до тех пор, пока оно не выходит из подчинения его разумной воле. В противном случае оно может привести к пожару.

Пожар это неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.

Для предотвращения пожара и его ликвидации необходимы знания о процессе горения.

Горение – это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением тепла. Для возникновения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника зажигания.

Горючее вещество – это всякое твёрдое, жидкое или газообразное вещество, способное окисляться с выделением тепла.

Окислителями могут быть хлор, фтор, бром, йод, окислы азота и другие вещества. В большинстве случаев при пожаре окисление горючих веществ происходит кислородом воздуха.

Источник зажигания обеспечивает энергетическое воздействие на горючее вещество и окислитель, приводящее к возникновению горения.

Источники зажигания принято делить на открытые (светящиеся) – молния, пламя, искры, накалённые предметы, световое излучение; и скрытые (несветящиеся) – тепло химических реакций, микробиологические процессы, адиабатическое сжатие, трение, удары и т. п. Они имеют различную температуру пламени и нагрева.

Всякий источник зажигания должен иметь достаточный запас теплоты или энергии, передаваемой реагирующим веществам. Поэтому на процесс возникновения горения влияет и продолжительность воздействия источника зажигания. После начала процесса горения оно поддерживается тепловым излучением из его зоны.

Горючее вещество и окислитель образуют горючую систему, которая может быть химически неоднородной или однородной.

В химически неоднородной системе горючее вещество и окислитель не перемешаны и имеют поверхность раздела (твёрдые и жидкие горючие вещества, струи горючих газов и паров, поступающих в воздух).

При горении таких систем кислород воздуха непрерывно диффундирует сквозь продукты горения к горючему веществу и затем вступает в химическую реакцию. Такое горение называется диффузионным. Скорость диффузионного горения невелика, так как она замедляется процессом диффузии.

Если горючее вещество в газообразном, парообразном или пылеобразном состоянии уже перемешано с воздухом (до поджигания его), то такая горючая система является однородной и процесс её горения зависит только от скорости химической реакции. В этом случае горение протекает быстро и называется кинетическим.

Горение может быть полным и неполным. Полное горение происходит в том случае, когда кислород поступает в зону горения в достаточном количестве. Если кислорода недостаточно для окисления всех продуктов, участвующих в реакции, происходит неполное горение.

К продуктам полного горения относятся углекислый и сернистый газы, пары воды, азот, которые не способны к дальнейшему окислению и горению. Продукты неполного горения – окись углерода, сажа и продукты разложения вещества под действием тепла.

В большинстве случаев горение сопровождается возникновением интенсивного светового излучения – пламенем.

Совет

Различают ряд видов возникновения горения: вспышка, возгорание, воспламенение, самовозгорание, самовоспламенение, взрыв.

Вспышка – это быстрое сгорание горючей смеси без образования повышенного давления газов. Количества тепла, которое образуется при вспышке, недостаточно для продолжения горения.

Возгорание – это возникновение горения под воздействием источника зажигания.

Воспламенение – возгорание, сопровождающееся появлением пламени. При этом вся остальная масса горючего вещества остаётся относительно холодной.

Самовозгорание – явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций окисления в веществе, приводящее к возникновению его горения при отсутствии внешнего источника зажигания. В зависимости от внутренних причин процессы самовозгорания делятся на химические, микробиологические и тепловые.

Химическое самовозгорание происходит от воздействия на вещества кислорода воздуха, воды или от взаимодействия веществ. Самовозгораются промасленные тряпки, спецодежда, вата и даже металлическая стружка.

Причиной самовозгорания промасленных волокнистых материалов является распределение жировых веществ тонким слоем на их поверхности и поглощение кислорода из воздуха. Окисление масла сопровождается выделением тепла. Если образуется тепла больше, чем теплопотери в окружающую среду, то возможно возникновение горения без всякого подвода тепла.

Некоторые вещества самовозгораются при взаимодействии с водой. К ним относятся калий, натрий, карбид кальция и карбиды щелочных металлов. Кальций загорается при взаимодействии с горячей водой.

Окись кальция (негашеная известь) при взаимодействии с небольшим количеством воды сильно разогревается и может воспламенить соприкасающиеся с ней горючие материалы (например, дерево). Некоторые вещества самовозгораются при смешивании с другими.

К ним относятся в первую очередь сильные окислители (хлор, бром, фтор, йод), которые, контактируя с некоторыми органическими веществами, вызывают их самовозгорание. Ацетилен, водород, метан, этилен, скипидар под действием хлора самовозгораются на свету.

Азотная кислота, также являясь сильным окислителем, может вызывать самовозгорание древесной стружки, соломы, хлопка. Микробиологическое самовозгорание заключается в том, что при соответствующей влажности и температуре в растительных продуктах, торфе интенсифицируется жизнедеятельность микроорганизмов.

При этом повышается температура и может возникнуть процесс горения. Тепловое самовозгорание происходит в результате продолжительного действия незначительного источника тепла. При этом вещества разлагаются и в результате усиления окислительных процессов самонагреваются. Полувысыхающие растительные масла (подсолнечное, хлопковое и др.), касторовая олифа, скипидарные лаки, краски и грунтовки, древесина и ДВП, кровельный картон, нитролинолеум и некоторые другие материалы и вещества могут самовозгораться при температуре окружающей среды 80 — 100 ?С.

Самовоспламенение — это самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. Самовоспламеняться могут твёрдые и жидкие вещества, пары, газы и пыли в смеси с воздухом.

Взрыв (взрывное горение) — это чрезвычайно быстрое горение, которое сопровождается выделением большого количества энергии и образованием сжатых газов, способных производить механические разрушения.

Виды горения характеризуются температурными параметрами, основными из них являются следующие. Температура вспышки – это наименьшая температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные кратковременно вспыхнуть в воздухе от источника зажигания.

Однако скорость образования паров или газов ещё недостаточна для продолжения горения. Температура воспламенения – это наименьшая температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температура самовоспламенения – это самая низкая температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся воспламенением. Температура самовоспламенения у исследованных твёрдых горючих материалов и веществ 30 – 670 °С.

Самую низкую температуру самовоспламенения имеет белый фосфор, самую высокую — магний. У большинства пород древесины эта температура равна 330 – 470 ?С.

Конспект по безопасности жизнедеятельности

Источник: http://rgrtu-640.ru/bezopasnost-zhiznedeyatelnosti/54.html

Процессы горения и его характеристики

Горение — это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества теплоты и свечением. Окислителем чаще всего является кислород воздуха, иногда — другие химические элементы: хлор, фтор и др. Например, медь может гореть в парах серы, магний — в диоксиде углерода.

Для возникновения процесса горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника зажигания. Горючим называется вещество (материал, смесь, конструкция), способное самостоятельно гореть после удаления источника зажигания.

Под источником зажигания понимают горячее или раскаленное тело, а также электрический разряд, обладающие запасом энергии и температурой, достаточной для возникновения горения других веществ (пламя, искры, раскаленные предметы, выделяемая при трении теплота и др.).

Горение бывает полное и неполное.

Полное горение протекает при достаточном количестве кислорода (не менее 14 %), в результате чего образуются вещества, неспособные к длительному окислению (диоксид углерода, вода, азот и др.).

Обратите внимание

При недостаточном содержании кислорода (менее 10 %) происходит неполное беспламенное горение (тление), сопровождающееся образованием токсичных и горючих продуктов (спиртов, кетонов, угарного газа и т. п.).

Пожар — это неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. Пожар следует отличать от сжигания, представляющего собой контролируемое горение внутри или вне специального очага.

Пожарная опасность объекта заключается в возможности возникновения пожара и вытекающих из такого события последствий.

Пожарная безопасность объекта — это такое его состояние, при котором с регламентируемой вероятностью исключается возможность возникновения и развития пожара, воздействия на людей опасных и вредных факторов пожара, а также обеспечивается защита материальных ценностей.

К опасным и вредным факторам пожара относят открытый огонь, повышенную температуру окружающей среды и предметов, токсические продукты горения, дым, пониженную концентрацию кислорода, падающие части строительных конструкций; при взрыве — ударную волну, разлетающиеся части и вредные вещества.

Горение может быть диффузионное и кинетическое. Если кислород проникает в зону горения вследствие диффузии, то оно называется диффузионным.

При этом высота пламени обратно пропорциональна коэффициенту диффузии, который, в свою очередь, пропорционален температуре в степени от 0,5 до 1. Кинетическое горение возникает при предварительном перемешивании горючего газа с воздухом.

Читайте также:  Тушение горящей одежды на человеке: действия и первая помощь

Однако в пламени одновременно могут происходить процессы диффузионного горения и горения предварительно смешанных компонентов горючей смеси.

Различают также гомогенное горение веществ одинакового агрегатного состояния (чаще всего газообразного) и гетерогенное горение горючих веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях. Последний вид горения одновременно является диффузионным.

Важно

Разные горючие вещества могут сгорать быстрее или медленнее. Скорость горения характеризуется количеством горючего вещества, сгорающего в единицу времени с единицы площади. В зависимости от скорости процесса различают собственно горение, взрыв и детонацию.

Взрыв — это быстрое превращение вещества (взрывное горение), сопровождающееся образованием большого количества сжатых газов, под давлением которых могут происходить разрушения. Горючие газообразные продукты взрыва, соприкасаясь с воздухом, часто воспламеняются, что обычно приводит к пожару, усугубляющему негативные последствия взрыва.

Детонационное горение возникает во взрывоопасной среде при прохождении по ней достаточно сильной ударной волны. При ударном сжатии температура газа может повыситься до температуры самовоспламенения. Происходит химическая реакция.

Часть выделившейся теплоты затрачивается на энергетическое развитие и усиление ударной волны, поэтому она перемещается по горючей смеси не ослабевая.

Такой комплекс, представляющий собой ударную волну и зону химической реакции, называют детонационной волной, а само явление — детонацией. Детонационное горение вызывает сильные разрушения и поэтому представляет большую опасность при образовании горючих газовых систем.

Однако оно может происходить только при определенном минимально необходимом начальном давлении и определенных концентрациях горючего вещества в воздухе или кислороде.

Следует различать термины «самовозгорание» и «самовоспламенение». Самовозгорание — это явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к горению вещества, материала или смеси в отсутствие источника зажигания. Оно может быть тепловое, химическое и микробиологическое.

Самовоспламенение представляет самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. Температура самовоспламенения большинства горючих жидкостей находится в пределах 250…700° С (исключения: сероуглерод — 112… 150 °С, серный эфир — 175…205 °С), а твердых горючих веществ — 150…

700 °С, хотя, например, целлулоид способен самовоспламеняться уже при температуре 141 °С.

Источник: https://megaobuchalka.ru/6/7216.html

Энергия-СПБ

Топливом называют горючие вещества, используемые для получения теплоты. Оно подразделяется на природное и искусственное. К природному топливу относятся горючие сланцы, торф, дрова, бурый и каменный уголь, антрациты, природный горючий газ и нефть.

Все они являются продуктами органического происхождения. Топливо органического происхождения по физическому состоянию делится на твердое, газообразное и жидкое. Физическое состояние топлива определяет способы его хранения, сжигания и транспортирования.

Искусственное топливо получают после переработки естественного с целью выделения из него различный продуктов, например смол, бензинов смазочных масел и др. Искусственным топливом являются каменно угольный кокс, угольные и торфяные брикеты, древесный уголь, мазут бензин, керосин, различные газы: генераторный, коксовый и доменный.

Совет

Элементный состав. Топливо в том виде, в каком оно поступает к потребителю, называется рабочим и состоит из углерода С, водорода Н, кислород О, азота N, серы S, золы А и влаги W Рабочий состав топлива обозначаю1 буквой «г». Для 1 кг топлива уравнение элементного состава записывается в следующем виде:

Cl + Hl + O' +N' + Src + A'+Wl = 100 %,

В твердом и жидком топливе указанные элементы находятся в виде сложных химических соединений. Газообразное топливо представляет собой механическую смесь газов: водорода Н2, метана и др. Горючими элементами топлива являются углерод С, водород и летучая сера S.

Состояние топлива по сухому безвольному составу дает возможность сравнивать одно топливо с другим без влияния на этот состав внешних факторов.

Например, известно, что количество влаги зависит не только от вида топлива, но и от методов его добычи, транспортирования и хранения.

Количество золы также зависит от характера пласта, оборудования шахт, от способов обогащения (моек, сортировок) и пр.

Теплота сгорания. Теплотой сгорания называется количество теплоты, выделяемой при полном сжигании 1 кг или 1 м3 топлива, и обозначается буквой Q кДж/кг или кДж/ м3 (ккал/кг или ккал/м3). Различают высшую и низшую Q теплоту сгорания.

Первую получают при полном сгорании топлива и конденсации водяных паров, образовавшихся при горении, с отдачей теплоты, израсходованной на их испарение (скрытая теплота испарения).

В практических условиях водяные пары, содержащиеся в дымовых газах, уходят в атмосферу вместе с другими компонентами. Их скрытая теплота парообразования не используется.

Обратите внимание

В теплотехнических расчетах применяют низшую теплоту сгорания топлива, которая приводится без учета теплоты конденсации водяных паров. Пересчет с высшего на низший предел теплоты сгорания газа производят по формулам:

для рабочего состояния

Qr = Qs — y(W + 8,94H);

для сухого состояния

Qdi = Qds — 8,94 yHdl

для органической массы

Qoi = Q — 8.94 уH00

Условное топливо. Для сравнения запасов разных видов топлива при определении норм его расхода, планировании потребности топлива и других расчетах пользуются понятием «условное топливо».

За условное принято такое топливо, низшая теплота сгорания рабочей массы которого составляет 29308 кДж/кг (7000 ккал/ кг).

Для перевода натурального топлива в условное и наоборот пользуются тепловым эквивалентом, величина которого зависит от QI.

Тепловой эквивалент — это отношение низшей теплоты сгорания рабочего топлива к низшей теплоте сгорания условного топлива, т. е.

ЭT = Q/729308 или ЭT = Q/7000.

Перевод натурального топлива в условное выполняют путем умножения количества натурального топлива на тепловой эквивалент Ву = ВнЭт и перевод условного топлива в натуральное путем деления количества условного топлива на калорийный эквивалент

ВН = ВУ/ЭТ

Процесс горения. Горение — химическое соединение горючих веществ топлива с кислородом воздуха, сопровождающееся резким повышением температуры и выделением значительного количества теплоты. При горении топлива образуются газообразные продукты (дымовые газы) и очаговые остатки в виде золы и шлака.

Условно процесс сжигания твердого топлива делят на три стадии: воспламенение (зажигание), активное горение и дожигание. В первой стадии твердое топливо вначале подогревается и подсушивается и при температуре 105-110°С теряет свою влагу. Затем при температуре 300-400 °С оно начинает разлагаться на летучие вещества и твердый остаток.

Важно

При дальнейшем нагреве, когда его температура становится равной температуре воспламенения, топливо загорается.

Расчет процесса горения топлива обычно сводится к определению количества воздуха, необходимого для горения, а также состава и количества образующихся газообразных продуктов. Эти данные получают из уравнений химических реакций горючих элементов топлива с кислородом воздуха.

В реальных условиях для обеспечения полного сгорания топлива приходится подавать значительно большее количество воздуха, чем теоретически необходимо. Это объясняется главным образом недостаточно тщательным смешиванием топлива с воздухом, из-за чего часть воздуха не участвует в горении и удаляется из топки вместе с продуктами сгорания.

Регулирование количества сжигаемого топлива. Количество сжигаемого топлива в топке регулируется количеством подаваемого в нее воздуха. Для твердого топлива, например, усиливая дутье воздуха под решетку и тягу, можно тем самым ввести больше воздуха в топку.

Кислород воздуха, проходя по слою топлива и вступая в реакцию, распределяется на большое количество струек и увеличивает скорость горения. Забрасывая в топку больше топлива, получаем больше теплоты.

Однако необходимую толщину слоя топлива следует держать в установленных пределах, чтобы избежать неполноты горения или большого избытка воздуха. Тягу регулируют так, чтобы в топке (в верхней части загрузочной дверки) устанавливалось разрежение не более 20-30 Па (2-3 мм вод. ст.).

Для преодоления сопротивления колосниковой решетки, слоя топлива и его шлака служит вентиляторное дутье.

Основными мероприятиями по снижению загрязнения атмосферы твердыми частицами являются использование золоуловителей, а также эксплуатация котельных установок на режимах, при которых не образуется сажа и уменьшается унос золы и частиц твердого топлива.

Совет

Для предотвращения образования значительных концентраций оксидов серы и оксид углерода в приземном слое атмосферы их выброс осуществляют через высокие дымовые трубы.

В этом случае удается рассеять выбросы на большой территории и тем самым осла бить их неблагоприятное воздействий на окружающую среду.

Следует отметить, что рассеивании вредных выбросов в атмосферу через высокие трубы не является радикальной мерой борьбы с загрязнение окружающей среды, так как в это: случае лишь ослабляется неблагоприятное воздействие на окружающую среду и происходит загрязнены очень больших пространств.

Антрацит. В отопительные котельные для коммунально-бытовых нужд антрацит и полуантрацит поставляют в основном из Донецкого бассейна. В настоящее время антрацитом снабжают в первую очередь население, а не котельные, где в основном сжигается каменный и бурый уголь.

В отличие от каменного угля антрацит имеет небольшой выход летучих веществ (около 7 %), благодаря чему горит преимущественно в слое с коротким пламенем и бездымно. Он является трудно воспламеняющимся топливом.

Бурый уголь. Сжигать бурый уголь в отопительных котельных малой мощности нецелесообразно, хотя это разрешено существующими ГОСТ 11719-87, 10308-87, 7650-87 (целесообразнее сжигать его в крупных котельных, предварительно размельчив до состояния пыли).

Местное топливо — это не географическое понятие, а экономическое, указывающее на целесообразность использования его вблизи месторождения (в пределах 200 км), так как это топливо содержит большое количество золы и воды.

Природный газ и его основные характеристики. Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащую некоторое количество примесей. К горючим газам относят углеводороды, водород и оксид углерода.

Негорючие компоненты: азот, диоксид углерода и кислород. Эти компоненты являются балластом газообразного топлива. К примесям относят пыль. Искусственные газы могут содержать аммиак, цианистые соединения, смолу и пр.

От вредных примесей газообразное топливо очищают.

Природный газ не содержит аммиака, цианистых соединений и нафталина. Для газоснабжения применяют влажные и сухие газы. Содержание влаги в газе должно составлять определенное количество. Если газ транспортируют на большие расстояния, то его предварительно осушают.

Большинство искусственных газов имеет резкий запах, что облегчает нахождение утечки газа из трубопроводов и арматуры. Природный газ не имеет запаха. К природным относятся газ, добываемый из чисто газовых месторождений (ставропольский и др.

), и попутный (сопутствующий добыче нефти), а также газ, который добывают из конденсатных месторождений.

Обратите внимание

Природные газы. В природных газах чисто газовых месторождений преобладает метан СН4 (80-98 %). Если в газе содержатся до 3% непредельных углеводородов неизвестного состава, то их принимают состоящими из этилена при этом ошибка получается незначительной.

Топочные мазуты — продукты прямой перегонки нефти или высокотемпературной переработки ее промежуточных фракций (крекинг-процесс). Топочные мазуты характеризуются в основном теми же показателями, что и нефть, из которой их получают. Подобно нефти мазуты представляют собой сложные коллоидные системы углеводородов, обладающие пониженной текучестью в области температуры застывания.

В элементный состав мазутов входят: углерод, водород, сера, кислород и азот. Элементный состав малосерийного мазута практически не отличается от состава нефти, из которой онполучен.

Читайте также:  Огнетушитель порошковый: назначение, устройство, классы, проверка

Для высокосернистого мазута характерным является пониженное по сравнению с нефтью содержание водорода и углерода и, как следствие этого, пониженная теплота сгорания. Еще меньше водорода содержится в высоковязких крекинг-остатках.

Теплоту сгорания топочных мазутов, а также печного бытового топлива определяют опытным путем в калориметрической бомбе либо подсчитывают но тем же формулам, что и для твердого топлива.

Плотность прямогонных мазутов меньше плотности воды. Плотность крекинг-мазутов, в том числе высокосернистых всегда больше плотности воды.

Плотность в сочетании с вязкостью определяют условия отстаивания воды из мазутов и осаждения механических примесей. Топливо печное бытовое.

Наряду с топочными мазутами в отопительных котельных используют топливо печное бытовое, которое изготовляют из х фракций, получаемых прямой перегонкой нефти и вторичными процессами нефтепереработки.

Источник: http://kotel-kv.com/characteristics-organic-fue-combustion-processes.html

Общая характеристика процесса горения пылевидных топлив

ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

При пылевидном сжигании в камерную топку с топливом подают и воздух в количестве, необходимом для сжигания при коэффициенте из­бытка воздуха ат. Для интенсификации воспламенения это количество воздуха подается в камеру таким образом, чтобы содержащийся в нем

347

Кислород вступал в реагирование постепенно. Обычно для этого все количество воздуха делят на первичный, подаваемый в смеси с угольной пылью, и на вторичный, подаваемый раздельно от первичного через те же горелки либо, реже, помимо их. Пылевоздушная смесь, выходящая из горелок, образует в топочной камере турбулентные струи, распростра­няющиеся в среде горячих продуктов сгорания.

За счет турбулентного теплообмена при эжекции горячих продуктов сгорания в пограничном слое начального участка струи пылевоздушная смесь нагревается и воспламеняется.

Важно

При турбулентном массообмене совершается перемешивание первичного воздуха, содержащего уголь­ную пыль, со вторичным.

Это перемешивание обеспечивает при устой­чивом воспламенении интенсивное выгорание топлива в течение коротко­го промежутка времени.

Следовательно, при изучении горения пыли в факеле должны быть учтены следующие факторы:

1) непосредственное химическое реагирование происходит не в ис­ходной пылевоздушной смеси, а после ее смешения с горячими продук­тами сгорания, т. е. реагирующей является пылегазовоздушная смесь;

2) реагирующая смесь образуется в турбулентных пылевоздушных струях, распространяющихся в среде продуктов сгорания. Концентра­ция пыли в струях зависит от интенсивности перемешивания, количест: венного распределения воздуха на первичный и вторичный и способа ввода вторичного воздуха;

3) используемая для сжигания на электростанциях в качестве топ­лива угольная пыль является полидисперсной. В общей реакционной смеси частицы разных размеров реагируют с различной интенсивностью при различных температурах поверхности и концентрации кислорода у нее. Поэтому горение их происходит в условиях взаимного влияния.

Для исследования процесса горения с учетом указанных особеннос­тей и выявления оптимальных условий его протекания ниже последова­тельно рассмотрено горение частицы, а затем монодисперсной пыли и» наконец, горение полидисперсной пыли в факеле.

Дальнейшим усовершенствованием двухкамерных топок явились циклонные топки, в которых процесс горения интенсифицируется повы — шеним удельной скорости горения и увеличением времени пребывания частиц топлива в камере сгорания. Имеются следующие типы …

ДВУХКАМЕРНЫЕ ТОПКИ С ПРЯМОУГОЛЬНЫМ ПРЕДТОПКОМ

Для интенсификации процесса горения и повышения надежности работы с устойчивым жидким шлакоудалением в более широком диа­пазоне нагрузок перешли к многокамерным топкам. В них про­цесс сжигания полностью выносится в камеру сгорания …

ТОПКИ С ПЕРЕСЕКАЮЩИМИСЯ СТРУЯМИ

Для повышения устойчивости и интенсивности работы парогенера­торов производительностью до 75 кг/с с жидким шлакоудалением и увеличения шлакоулавливания были разработаны и внедрены топки с пересекающимися струями. В топке с пересекающимися струями …

Источник: https://msd.com.ua/teoriya-goreniya-i-topochnye-ustrojstva/obshhaya-xarakteristika-processa-goreniya-pylevidnyx-topliv/

Охрана труда и БЖД

Пожары на машиностроительных предприятиях представляют большую опасность для работающих и могут причинить огромный материальный ущерб. Вопрос обеспечения пожарной безопасности производственных зданий и сооружений имеет государственный характер.

Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты. Понятие пожарной профилактики включает в себя комплекс мероприятий, необходимых для предупреждения возникновения пожара или уменьшения его последствий.

Под активной пожарной защитой понимаются меры, обеспечивающие успешную борьбу с возникающими пожарами или взрывоопасной ситуацией.

Совет

Оценка пожарной опасности объектов основывается на данных о пожароопасных свойствах обращающихся на этих объектах веществ и материалов.

Пожарная опасность веществ и материалов определяется комплексом показателей, характеризующих критические условия возникновения и развития процесса горения.

В методах оценки пожарной опасности, в основных направлениях профилактической работы по предупреждению пожаров, в активной пожарной защите имеются общие приемы и положения, которые и будут рассмотрены в данном разделе.

Горение — это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого, количества тепла и обычно свечением. Для возникновения горения требуется наличие трех факторов: горючего вещества, окислителя (обычно кислород воздуха) и источника загорания (импульса). Окислителем, кроме того, могут быть хлор, фтор, бром, иод, окислы азота и т. д.

В зависимости от свойств горючей смеси горение может быть гомогенным и геторогенным. При гомогенном горении исходные вещества имеют одинаковое агрегатное состояние (например, горение газов).

Горение твердых и жидких горючих веществ является гетерогенным.

Горение дифференцируется также по скорости распространения пламени и в зависимости от этого параметра может быть дефлаграционным (в пределах нескольких м/с), взрывным (порядка десятка м/с) и детонационным (тысячи м/с). Пожарам свойственно дефлаграционное горение.

В зависимости от соотношения горючего и окислителя различают процессы горения бедных и богатых горючих смесей. Бедными называются смеси, содержащие в избытке окислитель. Их горение лимитируется содержанием горючего компонента. К богатым относятся смеси с содержанием горючего выше стехиометрического соотношения компонентов. Горение таких смесей лимитируется содержанием окислителя.

Возникновение горения связано с обязательным самоускорением реакции в системе. Существуют три основных вида самоускорения химической реакции при горении: тепловой, цепной и комбинированный — цепочечно-тепловой.

Тепловой механизм ускорения связан с экзотермичностью процесса окисления и возрастанием скорости химической реакции, с повышением температуры при условии аккумуляции тепла в реагирующей системе.

Обратите внимание

Цепное ускорение реакции связано с катализом химических превращений, осуществляемым промежуточными продуктами превращений, обладающими особой химической активностью и называемыми активными центрами.

В соответствии с цепной теорией химический процесс осуществляется не путем непосредственного взаимодействия исходных молекул, а с помощью осколков, образующихся при распаде этих молекул (радикалы, атомарные частицы).

Реальные процессы горения осуществляются, как правило, по комбинированному цепочечно-тепловому механизму.

Процесс возникновения горения подразделяется на несколько, видов.

Вспышка — быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.

Возгорание — возникновение горения под воздействием источника зажигания.

Воспламенение — возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Самовозгорание — явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества (материала, смеси) при отсутствии источника зажигания. Сущность и различия процесса возгорания и самовозгорания пояснены ниже.

Самовоспламенение — самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Взрыв — чрезвычайно быстрое химическое (взрывчатое) превращение, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.

Возникновение горения вещества или материала может произойти при температуре окружающей среды ниже температуры самовоспламенения. Эта возможность обусловливается склонностью веществ или материалов к окислению и условиями аккумуляции в них тепла, выделяющегося при окислении.

Этот процесс называется самовозгоранием, а способность вещества и материалов подвергаться этому процессу называется склонностью их к самовозгоранию.

Таким образом, возникновение горения веществ й материалов при воздействии тепловых импульсов с температурой выше температуры самовоспламенения (или самовозгорания) характеризуется как возгорание, а возникновение горения при температурах ниже температуры самовоспламенения относится к процессу самовозгорания

В зависимости от импульса процессы самовозгорания подразделяются на тепловые, микробиологические и химические.

При оценке пожарной опасности веществ и материалов необходимо учитывать их агрегатное состояние. Поскольку горение, как правило, происходит в газовой среде, то в качестве показателей пожарной опасности необходимо учитывать условия, при которых образуется достаточное для горения количество газообразных горючих продуктов.

Основными показателями пожарной опасности, определяющими критические условия возникновения и развития процесса горения, являются температура самовоспламенения и концентрационный предел воспламенения (или предел распространения пламени).

Важно

Температура самовоспламенения характеризует минимальную температуру вещества или материала, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением пламенного горения.

Минимальная концентрация горючих газов и паров в воздухе, при которой они способны загораться и распространять пламя, называется нижним концентрационным пределом воспламенения; максимальная концентрация горючих газов и паров, при которой еще возможно распространение пламени, называется верхним концентрационным пределом воспламенения.

Область составов смесей горючих газов и паров с воздухом, лежащих между нижним и верхним пределами воспламенения, называется областью воспламенения.

К показателям пожарной опасности, характеризующим критические условия образования достаточного для горения газообразных горючих продуктов испарения или разложения конденсированных веществ и материалов, относятся температуры вспышки и воспламенения, а также температурные пределы воспламенения.

Температурой вспышки называется самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще не достаточна для последующего горения.

Пользуясь этой характеристикой, все горючие жидкости по пожарной опасности можно разделить на два класса: к первому классу относятся жидкости с температурой вспышки до 45° С (бензин, этиловый спирт и т. д.), они называются легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ).

Ко второму классу относятся жидкости с температурой вспышки выше 45° С (масло, мазут), они называются горючими жидкостями (ГЖ).

Температура воспламенения — температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Концентрационные пределы воспламенения не постоянны и изменяются от ряда факторов. Наибольшее влияние на изменение пределов воспламенения оказывают мощность источника воспламенения, примесь инертных газов и паров, температура и давление горючей смеси.

Концентрация насыщенных паров жидкости находится в определенной взаимосвязи с ее температурой. Используя это свойство, можно концентрационные пределы воспламенения насыщенных паров выразить через температуру жидкости, при которой они образуются.

Температурные пределы воспламенения — это температуры, при которых насыщенные пары вещества образуют в данной окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему температурному и верхнему температурному пределам воспламенения жидкостей, иначе называемым температурой вспышки, о которой говорилось выше.

Совет

Способностью образовывать с воздухом воспламеняющиеся с большой скоростью (взрывоопасные) смеси обладают также взвешенные в воздухе пыли многих твердых горючих веществ.

Та минимальная концентрация пыли в воздухе, при которой происходит ее загорание, называется нижним пределом воспламенения пыли.

Поскольку достижение очень больших концентраций пыли во взвешенном состоянии практически нереально, термин «верхний предел воспламенения» к пыл ям не применяется.

Пожароопасность веществ характеризуется линейной (выраженной в см/с) и массовой (г/с) скоростями горения (распространения пламени) и выгорания (г/м2*с или см/с), а также предельным содержанием кислорода, при котором еще возможно горение.

Для обычных горючих веществ (углеводородов и их производных) это предельное содержание кислорода составляет 12—14%, для веществ с высоким значением верхнего предела воспламенения (водород, сероуглерод, окись этилена и др.

) предельное содержание кислорода составляет 5% и ниже.

Помимо перечисленных параметров для оценки пожарной опасности важно знать степень горючести веществ. В зависимости от этой характеристики вещества и материалы делятся на горючие, трудногорючие и негорючие.

Читайте также:  Временный поселок (лагерь)

К горючим относятся такие вещества и материалы, которые при воспламенении посторонним источником продолжают гореть и после его удаления. К трудногорючим относятся такие вещества, которые не способны распространять пламя и горят лишь в месте воздействия импульса; негорючими являются вещества и материалы, не воспламеняющиеся даже при воздействии достаточно мощных импульсов.

Источник: http://ohrana-bgd.narod.ru/mashin/mashin_078.html

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 2

Однако к указанной системе уравнений необходимо добавить уравнения, отражающие особенности процесса горения этого топлива, а именно: уравнение скорости испарения частицы топлива и уравнение скорости горения ее паров.  [17]

Большое внимание уделяется термической диссоциации окислителя и топлива, которая позволяет объяснитьособенности процесса горения при высоких температурах и значительное понижение при этом энергии активации процесса в условиях кинетического режима реагирования.  [18]

Приведены важнейшие сведения о физико-химических, теплофизи-ческих, теплотехнических, оптических, электрических, магнитных и других свойствах водорода, в частности, его изотопов, показаныособенности процесса горения водорода.

Даны характеристики различных способов получения, хранения и транспортирования газообразного, жидкого и других видов водорода, показана его совместимость с определенными конструкционными и уплотнительными материалами.

Рассмотрены области, конкретные примеры и перспективы применения водорода в различных отраслях промышленности, а также проблемы экологии при его широком использовании в качестве универсального энергоносителя. Особое внимание обращено на условия безопасного обращения с водородом.  [19]

Вместе с тем, поскольку реальные пожары, как правило, отно — сятся к процессам диффузионного и в ряде случаев турбулентного горения, при определении практически необходимых количественных параметров ( огнетушащих концентраций, расхода огнетушащих веществ на пожаротушение и др.) следует учитывать этиособенности процессов горения.  [20]

В настоящее время в эксплуатации находится большое количество газогорелочных устройств различных конструкций, объединенных в небольшое число групп, которые характеризуются общими признаками, Различие горелок в этих группах заключается главным образом в конструктивном решении, способе их изготовления и степени сложности его, условиями эксплуатации, а неособенностями процесса горения газа и показателями этого процесса.  [21]

Обратите внимание

В настоящее время в эксплуатации находится большое количество газовых горелок различных конструкций, объединенных в небольшие группы, которые характеризуются общими признаками.

Различие горелок в этих группах заключается главным образом в конструктивном решении способа их изготовления и степени сложности, условиями эксплуатации, а неособенностями процесса горения газа и показателями процесса горения.  [22]

На рис. 8.7 показаны результаты лабораторного изучения фирмой Эссо влияния рециркуляции бытовых печей, работающих на нефти. Близкое к этому снижение наблюдается и при большем избытке воздуха. Влияние рециркуляции дымовых газов на установках, сжигающих природный газ и нефть, намного более выражено вследствиеособенностей процессов горения.  [24]

Горение частицы.  [25]

Благодаря большой теплоте сгорания металлическое горючее является важной составляющей конденсированных смесей. Это вызывает повышенный интерес к изучению поведения металла в пламени горящих конденсированных систем.

Изучение окисления и горения металлических частиц позволяет установить кинетику окисления металла, температуру воспламенения, время задержки вос: пламенения, время горения, особенности процесса горения металла, параметры конденсации металлического окисла.  [26]

Несмотря на обилие имеющихся конструкций, внешне отличающихся друг от друга, все горелки могут быть объединены в небольшое число групп, которые характеризуются общими признаками.

Различие горелок в пределах этих групп определяется, главным образом, конструктивными решениями, способом их изготовления и степенью сложности его, условиями эксплуатации, а неособенностями процесса горения газа и показателями этого процесса.  [27]

Резюмируя изложенные сведения по распространению ламинарного пламени, можно отметить, что ни одна из современных теорий не описывает в полной мере этот процесс. Механизм распространения реальных пламен должен рассматриваться как смешанный диффузионно-тепловой.

Создание обобщенной теории, учитывающей такой комбинированный механизм, является актуальной Задачей.

Однако и существующие теории ламинарного распространения пламени дают возможность получить представления о природе многихособенностей процессов горения и установить закономерности, позволяющие предсказать влияние различных факторов на развитие горения, в vom числе при изучении кинетики и механизма процессов горения и действия огнетушащих средств.  [28]

Страницы:      1    2

Источник: https://www.ngpedia.ru/id223931p2.html

1. ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ

Горением называют физико-химический процесс, для которого характерны три признака: химическое превращение, выделение тепла, излучение света. По этим признакам горение можно отличить от других явлений.

Например, «горение» электрической лампочки накаливания нельзя назвать горением, хотя при этом выделяется тепло и свет. В этом явлении нет одного из признаков горения – химического процесса.

Свечение нити лампочки – это накаливание ее при пропускании электрического тока до определенной температуры с переходом части тепловой энергии в световую.

Горение в большинстве случаев – сложный химический процесс. Он состоит из элементарных химических реакций окислительно-восстановительного типа, приводящих к перераспределению валентных электронов между атомами взаимодействующих молекул. Окислителями могут быть самые различные вещества: хлор, бром, сера, кислород, кислородосодержащие вещества и т.п.

Однако чаще всего приходится иметь дело с горением в атмосфере воздуха, при этом окислителем является кислород. Известно, что воздух представляет собой смесь газов, основными компонентами которой являются азот (78 %), кислород (21 %) и аргон (0,9 %). Аргон, содержащийся в воздухе, является инертным газом и в процессе горения участия не принимает.

Для многих расчетов (определения объема воздуха, необходимого для сгорания одной массовой или объемной единицы вещества, нахождения объема продуктов сгорания, температуры горения и т.п.) необходимо составлять уравнения реакций горения веществ в воздухе.

Важно

При составлении этих уравнений поступают следующим образом: горючее вещество и участвующий в горении воздух пишут в левой части, после знака равенства пишут образующиеся продукты горения. Например, необходимо составить уравнение реакции горения метана в воздухе.

Сначала записывают левую часть уравнения реакции: химическую формулу метана плюс химические формулы веществ, входящих в состав воздуха. Для простоты расчета принимают, что воздух состоит из 21 % кислорода и 79 % азота, т.е.

на один объем кислорода в воздухе приходится 79/21=3,76 объема азота, или на каждую молекулу кислорода приходится 3,76 молекулы азота. Таким образом, состав воздуха может быть представлен так: О2+3,76N2. Тогда левая часть уравнения будет иметь вид:

СН4 + О2 + 3,76N2 = .

Какие будут получаться продукты»? Ориентироваться необходимо на состав горючего вещества. Углерод горючего всегда при полном сгорании превращается в диок

сид углерода (СО2), водород – в воду (Н2О). Так как в данном горючем веществе нет других элементов, то в продуктах сгорания будет диоксид углерода и вода. Азот воздуха (3,76N2) в процессе горения участия не принимает, он целиком перейдет в продукты сгорания. Таким образом, правая часть уравнения реакции горения метана будет иметь следующий вид:

= СО2 + Н2О + 3,76N2.

Написав левую и правую части, необходимо найти коэффициенты перед формулами. Известно, что суммарная масса веществ, вступивших в реакцию, должна быть равна массе всех веществ, получившихся в результате реакции.

Уравнение реакции будет иметь вид

СН4 + 2О2 + 2 ´ 3,76N2 = СО2 + 2Н2О + 2 ´ 3,76N2.

Учитывая, что расчет ведут обычно на 1 моль или 1 м3 горючего вещества, в уравнении реакции коэффициент перед горючим веществом не ставят. Поэтому в некоторых уравнениях реакций горения могут появиться перед кислородом или другим веществом дробные коэффициенты, например, уравнение реакции горения ацетилена в воздухе будет иметь вид

С2Н2 + 2,5О2 + 2,5´3,76N2 = 2СО2 + Н2О + 2,5´3,76N2.

Если в состав горючего вещества, кроме углерода и водорода, входит азот, то он выделяется при горении в свободном виде N2, например при горении пиридина (С2Н5 N).. Хлор, входящий в состав горючего вещества, выделяется в виде хлористого водорода (НСl). Сера, входящая в состав горючего вещества, выделяется в виде SO2.

Совет

Содержащийся в горючем веществе кислород выделяется в виде соединений с другими элементами горючего, например СО2 или Н2О, в свободном виде он не выделяется.

При горении веществ, богатых кислородом, как правило, требуется меньше воздуха.

Сгорание веществ может происходить также за счет кислорода, находящегося в составе других веществ, способных его легко отдавать. Такими веществами являются азотная кислота НNО3, бертолетова соль КСlО3, селитра КNО3, NаNО3, NН4 NО3, перманганат калия КМnО4, пероксид бария ВаО2 и др.

Смеси перечисленных выше окислителей с горючими веществами взаимодействуют с большой скоростью, часто со взрывом. Примером таких смесей может служить черный порох, сигнальные осветительные составы и т.п.

Чтобы возникло горение, необходимы определенные условия: наличие горючего вещества, окислителя (кислорода) и источника зажигания.

Горючее вещество и окислитель должны быть нагреты до определенной температуры источником тепла (источником зажигания): пламенем, искрой, накаленным телом или теплом, выделяемым при какой-либо химической реакции или механической работе.

В установившемся процессе горения постоянным источником воспламенения является зона горения, т.е. область, где происходит реакция, выделяется тепло и свет. Для протекания процесса горения вещество и окислитель должны находиться в определенном количественном соот-ношении.

Сгорание веществ может быть полным и неполным. При полном сгорании образуются продукты, не способные к дальнейшему горению (СО2, Н2О, НСl), при неполном – получающиеся продукты способны к дальнейшему горению (СО, Н2S, НСN, NН3, альдегиды и т.д.).

В условиях пожара при горении органических веществ на воздухе чаще всего полного сгорания не происходит. Признаком неполного сгорания является наличие дыма, содержащего несгоревшие частицы углерода. Однако как бы ни проходил процесс горения, в основе его лежит химическое взаимодействие между горючим веществом и окислителем.

Современная теория окисления – восстановления основана на следующих положениях. Сущность окисления состоит в отдаче окисляющимся веществом (восстановителем) валентных электронов окислителю, который, принимая электроны, восстанавливается.

Сущность восстановления состоит в присоединении восстанавливающимся веществом (окислителем) электронов восстановителя, который, отдавая электроны, окисляется. В результате передачи электронов изменяется структура внешнего (валентного) электронного уровня атома.

Каждый атом при этом переходит в наиболее устойчивое в данных условиях состояние.

В химических процессах электроны могут полностью переходить из электронной оболочки атомов одного вида в оболочку атомов другого вида. Так, при горении металлического натрия в хлоре атомы натрия отдают по одному электрону атомам хлора.

Обратите внимание

При этом на внешнем электронном уровне атома натрия оказывается восемь электронов (устойчивая структура), а атом, лишившийся одного электрона, превращается в положительно заряженный ион. У атома хлора, получившего один электрон, внешний уровень заполняется восемью электронами, но атом превращается в отрицательно заряженный ион.

В результате действия кулоновских электростатических сил происходит сближение разноименно заряженных ионов и образуется молекула хлорида натрия (ионная связь).

Na+ + Cl-Na+Cl-.

В других процессах электроны внешних оболочек двух различных атомов как бы поступают в общее пользование, стягивая тем самым атомы и молекулы (ковалентная связь):

• •• •

Н• + •Сl :Н :Сl :

• • • •

И, наконец, один атом может отдавать в общее пользование свою пару электронов:

• • • •

:О + :Са :О:Са

• • • •

Но во всех случаях атомы стремятся приобрести устойчивые внешние электронные структуры.

Процесс горения – весьма активный процесс, протекающий с выделением значительного количества энергии (в виде тепла и света). Следовательно, в этом процессе происходит такое превращение веществ, при котором из менее устойчивых веществ получаются более устойчивые.

Источник: http://libraryno.ru/1-process-goreniya-teorgorandbax/

Ссылка на основную публикацию