4-2. Расчет неполного горения топлива 4

Расчет неполного горения газообразного топлива при коэффициенте расхода воздуха a < 1

Состав продуктов неполного горения при заданном коэффициенте расхода воздуха a зависит не только от природы газообразного топлива, но также и от организации горения и от смесеобразования. В первом случае сжигают часть газа при помощи вспомогательных горелок с последующим смешением газа с раскаленными продуктами сгорания. При этом имеют место термическое разложение углеводородов и другие реакции. Так, например, устраивают самокарбюрацию природного газа. Таким же образом идет процесс горения при подаче газа и воздуха раздельными струями. Во втором случае сжигают газ, тщательно перемешанный с воздухом (чаще всего подогретым) в особых горелках. Углеводороды имеют особенность присоединять к себе в процессе крекинга кислород воздуха в форме газообразных соединений - окиси углерода; в этом случае получается мало сажистого углерода. Таким образом сжигают природный газ в печах с безокислительной атмосферой.

Реформация газа с выделением сажистого углерода

При расчете неполного горения газа принимается, что за счет кислорода воздуха, подаваемого к горелкам, полностью сгорает часть газа, пропорциональная величине коэффициента расхода воздуха a. Несгоревшие углеводороды подвергаются термическому разложению с выделением сажистого (дисперсного) углерода по реакциям:

В частности, для метана

Степень разложения углеводородов ψ зависит от температуры: для метана CH4 при 800 °С ψ = 0,08, а при 1 30 °С ψ = 0,97; для этилена C2H4 можно считать, что при 900 °С процесс разложения является полным. Количество сажистого углерода при полном разложении метана составляет 268 г/м3, этилена C2H4 553 г/м3 и т. д. Поскольку сгорание газа в печах чаще всего идет при относительно высоких температурах, мы будем считать в расчете, что несгоревшие высокомолекулярные углеводороды CmHn разлагаются полностью.