Котлы тепловых электростанций и защита атмосферы. Сергей Беликов

количество воздуха (ΔL_т и ΔL_к, кг/с). При этом подсосанный в конвективный газоход воздух в процессе горения не участвует, то есть является полностью балластным.

      Расходная часть материального баланса — газообразные продукты сгорания, покидающие котел, и твердые очаговые остатки – золошлаки (последние – только при сжигании твердого топлива). При этом шлак удаляется через холодную воронку или через летку (в топках с жидким шлакоудалением), а зола уноса улавливается в электрофильтрах или других золоуловителях (за исключением небольшой части, уносимой газообразными продуктами сгорания через дымовую трубу).

      Таким образом, уравнение материального баланса по газовоздушному тракту можно записать в таком виде:

      B + L_B + ΔL = L_r + ΣG_з/ш. (4.1)

      В случае сжигания жидкого или газообразного топлива в этом уравнении последний член отсутствует.

      Расход топлива В определяется мощностью (паропроизводительностью) котельного агрегата, а необходимый расход окислителя (кислорода) можно подсчитать по содержанию в топливе горючих компонентов – углерода С, водорода Н и серы S.

      Так, например, количество кислорода, необходимое для полного сгорания углерода, легко определить, зная молекулярные массы углерода (12), кислорода (32) и плотность кислорода при 20 °С и 101,3 кПа (1,428 кг/м³):

       (4.2)

      Точно так же можно подсчитать количество необходимого кислорода для полного сгорания водорода (5,56 м³/кг) и серы (0,7 м³/кг). После этого легко определить теоретически необходимый расход кислорода для полного сгорания твердого и жидкого топлива (с учетом кислорода О^r, который имеется в сжигаемом топливе):

      . (4.3)

      Если учесть, что содержание кислорода в воздухе (по объему) составляет приблизительно 21 %, то для определения теоретического количества сухого воздуха V_B^O (м³/кг), необходимого для полного сгорания твердого и жидкого топлива (то есть при α = 1,0), можно записать:

      V_B^O = 0,0889 (С^r + 0,375S^r_O+K) + 0,265Н^r − 0,ЗЗЗО^r. (4.4)

      Аналогичный расчет для случая, когда в котле сжигается газообразное топливо, позволяет определить теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 м³ газа (V_B^Oм³/м³) с известным химическим составом:

      V_B^O = 0,0476 [0,5СО + 0,5Н₂ + 1,5H₂S + 2(m + n/4)С_mН_n−O₂]. (4.5)

      Скорость горения, как и скорость других химических реакций, зависит, в частности, от концентрации реагирующих веществ. Поэтому теоретически необходимого количества воздуха оказывается недостаточно для полного сгорания топлива: на последней стадии горения скорость реакций станет недопустимо малой – топливо не успеет сгореть в зоне высоких температур. Именно поэтому в топку подают количество воздуха, превышающее теоретически необходимое. Отношение первого ко второму называют коэффициентом избытка воздуха и традиционно обозначают первой буквой греческого алфавита – α. Следовательно,

      α = V_B / V_B^O, (4.6)

      где