Процесс горения углеродной частицы

ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ УГЛЕРОДНОЙ ЧАСТИЦЫ [c.338]

Процесс воспламенения и горения частицы натурального твердого топлива протекает более сложно, чем рассмотренный выше процесс для углеродной частицы. Это обусловлено наличием в составе натурального топлива влаги и способностью его к пирогенетическому разложению с выделением горючих летучих. В этом случае при нагревании частицы топлива до ее воспламенения она проходит предварительно фазы испарения влаги и возгонки летучих. Вначале воспламеняются и сгорают летучие, ранее вступающие в контакт с окружающим частицы воздухом и имеющие более низкую [c.22]

Расчетный анализ отд)льных стадий процесса гор ния чистых углеродных частиц в воздухе показал, что диффузионным сопротивлением газовой пленки можно пренебречь, если диаметр частиц йр 0,1 см, а температура Т 1000 °С [3]. Поэтому для реакций, скорости которых меньше скорости горения углеродных частиц при Т < 1000 °С, также можно пренебречь сопротивлением газового слоя. [c.411]

Глава 15 является подготовительной для изучения сложных процессов горения частицы твердого топлива и угольной пыли в факеле. В ней изложены основные особенности реакций взаимодействия углерода с газами, особенности горения углеродных частиц с рассмотрением отдельных стадий горения (выход и горение летучих, внутреннее реагирование, взаимосвязь и влияние диффузионных и кинетических процессов, вторичные реакции), а также общая теория гетерогенного процесса. Этот материал использован в гл. 16, в которой дана теория горения пылевидных топлив с последовательным рассмотрением горения частицы, монофракционной и полифракционной пыли. [c.6]

При горении углеродной поверхности частицы кислород расходуется и непрерывно подводится из окружающего газового объема. Продукты сгорания отводятся от поверхности. Таким образом, химический процесс горения (взаимодействия кислорода с углеродом) сопровождается физическим процессом встречной диффузии. Следствием одновременного протекания этих процессов является определенное распределение концентраций (парциальных давлений) про- [c.150]

При развитом высокотемпературном горении для более крупных углеродных частиц большее значение приобретает диффузионное сопротивление процесса. При значениях > 100 можно полностью пренебрегать кинетическим сопротивлением и считать, что процесс идет в диффузионной области. [c.170]

В конце кислородной зоны вследствие того, что процесс приближается к адиабатному, температура близка к теоретической температуре горения. Под влиянием высокой температуры зола большинства топлив расплавляется. Углеродная поверхность не смачивается жидким шлаком, поэтому капли шлака образуют на ней небольшие шарики (см. рис. 7-12). Образуя более крупные капли, шлак стекает вниз навстречу потоку продуктов сгорания и воздуха и попадает в область все более низких температур. Интенсивный теплообмен с встречным сравнительно холодным потоком приводит к застыванию и грануляции шлака в нижних участках слоя. Постепенно шлак накапливается на поверхности колосникового полотна, образуя так называемую шлаковую подушку. В этой, самой нижней зоне происходит выгорание остатков углерода, поэтому ее часто называют зоной выжига шлака. Слой шлака защищает колосниковое полотно от действия теплового излучения со стороны горящих углеродных частиц, что одновременно с охлаждающим действием дутьевого воздуха обеспечивает надежную работу колосникового полотна. [c.227]

При постановке задачи о выгорании топлива в слое необходимо рассматривать процессы, протекающие у поверхности горящей углеродной частицы. Уравнение выгорания частицы изменяется в зависимости от роли реакций, сопровождающих процесс горения, и распределения концентраций основных компонент в пределах пограничной пленки. [c.227]

Главной особенностью выгорания капли водоугольной суспензии является то, что в процессе горения она не распадается на исходные твердые частицы, а сохраняет свою структуру до полного выгорания углерода топлива. В этих условиях вода, заключенная в капле суспензии, на стадии воспламенения и в начальный период горения активизирует углеродную поверхность частиц, а затем активно реагирует с углеродом топлива, увеличивая скорость выгорания углерода. [c.59]

Основные закономерности процессов горения и газификации в слое углеродных частиц были изучены ранее [4—71. [c.98]

При сжигании угольной пыли основная масса летучих не успевает выделиться до момента воспламенения частиц. Летучие при этом сгорают параллельно с горением кокса. Вокруг горящих частиц образуется оболочка пламепи, в которой сгорают летучие и выделяющаяся окись углерода, ири этом часть диффундирующего кислорода перехватывается и его доступ к углеродной поверхности уменьшается. В рассматриваемом случае летучие не могут играть роль активаторов процесса горения, которая им обычно приписывается. Процесс воспламенения пыли определяется пе выходом летучих, а реакционной способностью топлива, т. е. его физико-химической структурой, пористостью и т. п. [c.179]

О, а величина к —> к, скорость реагирования становится максимальной (/ s —>/с шах) Таким образом, при неизменной температуре ио мере выгорания углеродной частицы процесс реагирования всегда переходит в кинетический режим. Причем, чем выше температура реагирования, тем при более малом радиусе частицы практически начинается кинетический режим. При низких температурах процесс горения переходит в кинетический режим прп большем радиусе частиц. Однако конечная стадия реагирования частицы протекает в кинетической области. Отсюда следует важный практический вывод. Для более полного выгорания угольной пыли в конце факела, где скорость реагирования мала из-за низких концентраций окислителя, необходимы достаточно высокие температуры. [c.181]

В уравнениях (47)—(49) учтена только внешняя поверхность углеродной частицы в действительности, как указывалось выше, в процессе горения участвует в той или иной мере и внутренняя поверхность пористой углеродной частицы. [c.110]

Слой топлива можно представить как совокупность шариков (внешняя задача) или как систему прямых каналов (внутренняя задача). Эксперименты по горению индивидуального углеродного шарика или канала можно перенести на горение комплекса частиц, пользуясь методом статистики и связи явлений горения и гидравлического сопротивления. Изучение отдельно горящего углеродного шарика имеет большой технический интерес для случая горения и газификации во взвешенном состоянии и в пылегазовом потоке. Горение углеродного канала имеет прямое отношение к изучению одной из схем подземной газификации углей, когда процесс протекает в свободном от твердой фазы канале. Изучение горения угольной пластинки при продувании через нее воздуха позволяет установить законы фильтрационного горения. [c.168]

Чтобы выявить возможную роль процессов массопереноса, ограничимся рассмотрением одной гетерогенной реакции (7.1). В качестве модели реакционной системы возьмем углеродную частицу, летящую в газовом потоке через топочную камеру. Будем исходить из того, что температура частицы достаточна для протекания реакции горения углерода. Вокруг частицы имеется кислород, концентрация которого составляет С0. [c.167]

Горение углерода — гетерогенный процесс, определяемый как кинетикой горения на поверхности и в глубине углеродного массива частицы, так и диффузионным переносом кислорода и продуктов сгорания у горящей поверхности частицы. [c.140]

Горение капли водоугольной суспензии есть процесс химического взаимодействия органической массы твердых частиц угля, заключенных в капле топлива, с кислородом воздуха и водяным паром, осложненный явлениями физико-химического воздействия влаги суспензии на форму, структуру, размеры капли и химическую активность углеродной поверхности частиц угля [1]. [c.55]

Экспериментальные исследования, выполненные в СССР, США, Канаде и Великобритании [19, 71, 77], позволили высказать предположение, что относительная легкость отщепления атомов водорода от молекулы углеводорода по сравнению с разрушением углеродных связей является определяющим фактором сажеобразования в диффузионных пламенах различных углеводородных топлив. Это предположение привело к выводу, что термические и окислительные дегидрогенизационные процессы, которые протекают на самых ранних стадиях горения, влияют на последующее сажеобразование. Термическая дегидрогенизация происходит сразу же, как только топливо попадает в диффузионное пламя (или его отдельные вихри) на участке устье горелки — реакционная зона и нагревается до 800—815 °С или более высокой температуры, прежде чем приходит в соприкосновение с кислородом воздуха. Образующиеся при разложении активные частицы ускоряют дегидрогенизацию [c.136]

Исследованиями С. Э. Хайкиной и 3. Ф. Чуханова [124] было пбказано, что процесс окисления углеродной частицы идет при низких температурах не только на поверхности последней, но, и в глубинных точках, вследствие чего и наблюдается разрыхление частицы в процессе горения. На рис. 112 показано влияние температуры частицы и скорости потока на удельную поверхностную скорость горения, по данным исследований Л. Н. Хит-рина, А. Ф. Кричигиной и Е. С. Головиной [124]. До температур порядка 800° зависимость удельной поверхностной скорости горения от температуры очень резкая, далее кривые идут более плавно и лишь для скоростей порядка 10 см/сек в, этой области [c.205]

Это отставание возникнет тем позднее, чем лучше организован процесс газообмена на поверхности горения, иначе говоря, чем больше скорость потока, омывающего углеродную поверхность. В качестве иллюстраций описываемых Я1влений могут быть приведены данные различных опытов, например, кривые зависимостей удельной поверхностной скорости горения, представленные на фиг. 8-4—8-6 [Л. 69, 76]. На фиг. 8-4 дана скорость горения углеродных частиц из щеточного угля со средним диаметром 25 ям, по данным опытов Хоттеля, Девиса и Тю. Некоторый разброс точек, особенно сильный для скоростных режимов пот. = 0,274 - -0,5 м1сек), следует, повидимому, объяснить неточностью экспериментальных данных, связанных с неизотермичностью процессов, вызываемой развитием весьма высоких температур на поверхности горения, резко отличных от температуры газовой среды. На фиг. 8-5 и 8-6 показаны данные опытов Хитри-на, Олещук и Кричигиной для углеродных сферических частиц из электродного угля и из антрацитового кокса (диаметром 15 мм), В опытах Хитрина принимались меры для приближения процесса к изотермическим условиям (малые концентрации кислорода в потоке, не [c.78]

Наряду с этими реакциями у поверхности горящей углеродной частицы возможно взаимодействие образовавшейся окиси углерода с диффундирующим из объема кислородом 2С0 + О2 = 2СО2, а на поверхности горящей частицы возможно восстановление образовавшейся углекислоты С + СО2 == 2СО. Эти реакции обычно называют вторичными. При определенных условиях либо первичные, либо вторичные реакции могут играть основную роль в процессе выгорания. Каждая из приведенных реакций имеет свой тепловой эффект д, знак которого может быть различным. Исходя из этих положений, будем считать, что при высокотемпературном горении углерода имеет место протекание следующих итоговых реакций на внешней поверхности куска и на поверхности пор. [c.145]

В свете указанных работ механизм го рения углеродной частицы представляется как весьма сложный процесс, не являющийся чисто диффузионным, но связанный с химическими процессами на поверхности углерода и, стало быть, с реакционной способностью последнего. Симметричное горение частицы наблюдается только, при малых скоростях потока, не превышающих 0,3—0,4 м1сек. При скоростях потока, больших 2 м/сек (данные Л. А. Колодкиной), горение частицы становится резко несимметричным. Горение частицы происходит с наибольшей скоростью на лобовой стороне ее. Окись углерода, сдуваемая с лобовой части, горит (вторичный процесс) в вихревой зоне позади частицы, образуя газовое пламя. Наличием СО в необтекаемой зоне неподвижной частицы и следует объяснить низкие скорости горения частицы с тыльной стороны. Этим объясняется и известный факт [126] влияния влажности в дутье на скорость горения и температуру частицы. Поскольку в присутствии паров воды СО сгорает быстрее, следует ожидать, что в эт0 М случае температуры поверхности частицы будут более высокими опыт подтверждает этот вывод. [c.205]

Выясняется, что скорость сгорания углеродных частиц за.в исит от произведения ( о р), входящего в выражение в степени 0,4 и показывающего, что интенсивность горения может быть увеличена как за счет увеличения скорости потока, так и за счет повышения давления процесса. Диффузионное время горения оказывается пропорциональным радиусу частицы в степени 1,6, кинетическое — в первой степени (принимается, что реакция идет по первому порядку) [c.202]

Характер выгорания и газификации углеродных частиц. В дальнейшем была более четко осознана необходимость учета вторичных явлений, сопровождающих процесс горения углерода, о чем достаточно подробно говорилось в пб рвой части книги. Наиболее созремен-ная схема процесса дана в работе Хитрина [Л. 27]. В общем виде она может быть представлена фиг. 19-8, на которой тремя сплошными линиями показаны три возможных хода [c.203]

Что касается гидродинамических условий сгорания сферических углеродных частиц, то заслуживают внимания опытные данные Цухановой и Колодкиной [Л. 59 и 27], показавшие, что при неподвижно закрепленных крупных частицах выгорание остается равномерным лишь при сравнительно умеренных скоростях обтекания. В этом случае на всей поверхности углеродного шарика наблюдается наличие тонкой светящейся пленки горящей СО, При увеличении скорости обтекания (> 0,3 -ь0,4 м1сек), как и следовало ожидать, возникает срыв пограничного слоя и догорание в турбулентном следе СО, смытой потоком с лобовой поверхности шарика. Такая обстановка процесса приводит к затормаживанию выгорания частицы в ее кормовой области, практически занятой инертной ПО отношению к углеродной поверхности СО. Таким образом, в случаях значительных скоростей обтекания углеродной частицы активная зона выгорания распространяется лишь на часть ее поверхности, что соответствующим образом снижает среднюю (на всю поверхность) скорость выгорания по сравнению с действительной скоростью в активной зоне горения. На фиг. 19-9 дается синоптическое изображение последовательного выгорания сферических частиц при большой скорости обтекания. [c.204]

Рассмотрим процесс воспламенения и горения твердого топлива, лишенного летучих, т. е. физически однородного. Химическим содержанием процесса горения в этом случае является соединение углерода с кислородом воздуха. Опытами установлено, что в результате взаимодействия кислорода с раскаленной углеродной поверхностью одновременно образуются оба окисла углерода СО2 и СО. В объяснение этого предложена гипотеза об образовании первоначально сложного комплекса тнпа СхОу, расщепляющегося затем на СО2 и СО. Этим первичным реакциям сопутствуют вторичные реакции восстановления СО2 на поверхности углерода по уравнению С02 + С = 2С0 и догорания СО по уравнению 2С0-Ь +0г = 2С02 в объеме газов, окружающих угольную частицу. [c.8]

Различие в качестве топлива, его структуре, сказывается на его склонности к дымообразованню. Для дожигания твердых частиц необходимо обеспечить наличие кислорода (больше стехиометрического) и высокую температуру на всех стадиях процесса горения. В этом случае водород и углерод будут легко окисляться, а прочные углеродные соединения не будут образовываться. Как показали исследования Р. Шалла, Ф. Кларка и Г. Мак-Дональда, струя дыма, образовавшегося в диффузионном пламени, легко догорала во вторичном бунзеновском пламени. [c.44]

Духаяова, Колодкина, Олещук [198] проводили исследование процесса горения неподвижного углеродного шарика = 1,6 см в потоке воздуха при скоростях от 0,3—0,4 до 2 м/сок методом фотографирования (рис. 62) об этих опытах уже было сказано па стр. 187 и 246. Они показали эффект торможен1[я скоростн горения угольной частицы. Пламя горящей окиси углерода, сдуваемой к кормовой стороне частицы, препятствует здесь подводу кислорода. [c.266]

При сжигании крупнокускового угля летучие в основной своей массе могут выделиться еще до воспламенения коксового остатка. Процесс горения куска может начаться с воспламенения летучих, которые, сгорая в непосредственной близости от частицы, нагревают и активизируют кокс, а раскаленный кокс в свою очередь благоприятствует горению летучих. Таким образом, летучие при горении круннокускового топлива играют двоякую роль с одной стороны, активатора процесса горения, ускоряя воспламенение, а с другой—фактора, препятствующего доставке кислорода к углеродной поверхности, в результате чего горение кокса может начаться только после выгорания основной массы летучих. [c.179]

Твердые вещества (сажа), образующиеся при горении теплонеустойчивых газов, часто не успевают сгорать в пределах топочного пространства. Размер этих твердых частиц весьма мал и составляет 0,3—0,4а, но количество их чрезвычайно велико. Условия сжигания этих частиц в потоке неблагоприятные. Поскольку мелкие углеродные частицы движутся со скоростью газового потока, скорость диффузии в начале горения сильно ограничена (процесс сводится к молекулярной диффузии), а в хвостовой части факела процесс протекает в условиях кинетической области. [c.121]

Выгорание сажи внешне во многом сходно с хоройю исследованным процессом горения пылевидных твердых топлив, в особенности, если иметь в виду стадию, следующую за выгоранием летучих, т.е. горение коксовых (углеродных) частиц. Однако можно показать, что по существу протекающих процессов, по количественным характеристикам процесс выгорания частиц сажи сильно отличается от горенм коксовых частиц. [c.70]

Кислород не достигает углеродной поверхности, расходуясь полностью на догорание На и СО. В этом случае выгорание углерода происходит по реакциям С -Н НоО = СО + На и С + СОо = 2СО, а пограничный слой делится на негорящую и горящую части. Такую схему выгорания называют схемой двойного горящего пограничного слоя, обычно она имеет место при высокой температуре процесса и при горении довольно крупных частиц или при слоевом горении. [c.154]

Возможно, что наиболее важным наблюдением, сделанным в этой области в последние годы, является то, что при соприкосновении паров органического вещества с фтором на частицах металлической насадки, реакция протекает спокойно и в большинстве случаев без горения. Это позволяет управлять реакциями фторирования различных газообразных органических веществ и таким образом изучать продукты этих реакций. Было показано, что при определенных условиях большое число углеводородов и, в частности, углеводородных масел дает хороший выход соответствующих фторуглеродных соединений, сохраняющих исходный углеродный скелет при более жестких условиях молекулы фторируемого соединения, подвергаясь воздействию активного атома фтора, изменяются с образованием сложных смесей фторсодержащих полимерных соединений. Некоторые из этих очень устойчивых продуктов фторирования обладают физическими свойствами, характерными для высококачественных смазочных веществ. В мягких условиях образуются более или менее сложные смеси частично фторированных продуктов. Фторированные ароматические соединения подобным образом получены быть не могут, так как ароматические ядра сначала всегда вступают в реакцию присоединения, а затем уже в реакцию замещения. Этим методом легко могут быть превращены в соответствующие, сполна фторированные соединения хлор- и кисло-родпроизводные, такие, например, как хлористый этил и ацетон в процессе фторирования частично замещается хлор, замещение же кислорода не происходит. [c.314]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология