Газификация при диффузионном горении

ВОСПЛАМЕНЕНИЕ В ПОЖАРНОМ ДЕЛЕ, возникновение пламенного горения прн воздействии на горючую систему источника зажигания (это определение отличается от принятого в научной литературе по горению-см. Воспламенение). Воспламенение (В.) твердых горючих материалов, склонных к тлению, наз. возгоранием. Источник зажигания - нагретая пов-сть, открытое пламя, искры, электрич. дуга и т. п. При В. в-во нагревается локально (с пов-сти). В. обусловливается выделением из горючего материала (испарением в случае жидкости, газификацией прн наличии твердого в-ва) газообразной горючей среды, а также энергией источника зажигания и характеризуется т-рой В.-наинизшей т-рой, прн к-рой в-во выделяет горючие пары или газообразные продукты разложения в кол-ве, достаточном для устойчивого диффузионного горения. Для характеристики горючих газов термин т-ра В. не применяется В. газов определяется составом газовой смеси и типом источника зажигания. Т-ра В. обычно лишь на неск. градусов (для нек-рых в-в-на десятки градусов) превышает вспышки температуру. [c.427]

Получают сажу печным, канальным (или диффузионным) и термическим методами. Наиболее распространен печной способ (более 90%), осуществляемый в реакторах за 0,01—0,07 с. Сажа образуется в результате процессов испарения и горения, газификации и термического разложения нефтяного сырья с последующим взаимодействием частиц сажи с газообразными продуктами реакций. Канальный способ заключается в осаждении сажи из диффузионного пламени на холодную поверхность. Термическим разложением сырья без доступа воздуха получают термическую и ацетиленовую сажи. Ее выход в зависимости от вида сырья и метода производства составляет 40—70%. [c.396]

Впервые роль физических факторов (диффузии) в гетерогенных процессах горения и газификации углеродистых материалов была установлена в 1934 г. в СССР [91] и одновременно в США [120], что положило начало разработке основ диффузионной кинетики гетерогенных процессов. Большое значение для развития физико-химических основ теории горения и газификации углерода имели работы [88, 90 [c.12]

Диффузионно-кинетическая теория горения углерода, разработанная А. С. Предводителевым и другими советскими учеными на основе советских и зарубежных работ, создала прочную научную базу при изучении процессов горения и газификации твердых топлив, прежде всего потому, что дала возмоя ность отчетливо выделить основные физические и химические факторы, влияющие па процесс. [c.11]

ДИФФУЗИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ПРОЦЕССАХ ГОРЕНИЯ И ГАЗИФИКАЦИИ ТОПЛИВА [c.56]

Если скорость химической реакции велика, то процесс реагирования будет определяться более медленной чисто физической стадией. Эта область реагирования, где определяющую роль играют диффузионные явления, называется диффузионной областью. Например, процесс горения газообразного топлива, вводимого в камеру горения без предварительного смешения с окислителем, протекает в диффузионной области. Опыты показывают, что горючие смеси с достаточно большой теплотой сгорания развивают в зоне реакции высокие температуры и сгорают практически мгновенно, поэтому скорость процесса горения будет определяться только скоростью смесеобразования. При достаточно высоких температурах скорости реакций горения и газификации углерода настолько высоки, что процесс обычно определяется скоростью подвода газообразных реагентов к реагирующей поверхности, т. в. он протекает в диффузионной области. [c.69]

Выведенные простые соотношения позволяют установить основные положения диффузионно-кинетической теории в отношении гетерогенных процессов горения и газификации. [c.70]

Итак, интенсификация процессов горения и газификации в условиях диффузионной области, помимо повышения концентраций реагирующих веществ, возможна путем увеличения линейной скорости газов и уменьшения размера частиц твердого топлива. [c.73]

Следует заметить, что сложность процесса горения и газификации углерода заключается также в том, что при одной и той же температуре одни реакции могут находиться в диффузионной области, в то время как другие реакции — в кинетической. Так, при горении и газификации в газогенераторах при температурах 1000—1100° С процесс взаимодействия углерода с кислородом протекает в диффузионной области, а при тех же условиях реакция восстановления углекислоты находится в I области реагирования, близкой к кинетической. [c.73]

Значительные исследования проведены по изучению отдельных деталей механизма и кинетики взаимодействия СО2 с углеродом. Большинство советских ученых (Франк-Каменецкий, В -лис, Колодцев, Канторович и др.) считают, что реакции восстановления в газогенераторах и топках находятся в диффузионной или переходной областях. При нормальных условиях процесса газификации реакция восстановления СО2 будет первого порядка, т. е. протекает пропорционально первой степени давления или концентрации реагирующего газа. По сравнению с реакцией горения углерода реакция восстановления СО2 протекает более медленно. Этим объясняется распространение процесса вглубь частиц топлива (т. е. имеет место внутреннее реагирование), особенно при более низких температурах и малых размерах кусков. [c.108]

Так, при горении и газификации в газогенераторах при температурах 1000—1100°С процесс взаимодействия углерода с кислородом протекает в диффузионной области, а при этих же условиях реакция восстановления углекислоты находится в кинетической области реагирования. [c.65]

Итак, интенсификация процесса горения и газификации в условиях диффузионной области возможна путем увеличения линейной скорости газов и уменьшения размера частиц твердого топлива. [c.68]

При сжигании и газификации твердых топлив существенной стороной этого процесса является проникновение реакции между углеродом и кислородом внутрь пористой угольной массы, что получило название объемного или внутреннего горения углерода. В зависимости от характера подвода кислорода к реагирующей поверхности и структурных особенностей углерода течение газа по его порам подчиняется законам диффузии, эффузии, фильтрации. В соответствии с этим различают внутреннее горение углерода, диффузионное, эффузионное и фильтрационное. [c.222]

Так как в химико-технологическом процессе всегда участвует несколько веществ (два минимум), то уравнение (У.16) соответственно усложняется, поскольку появляется несколько коэффициентов диффузии, плотностей и т. п. Поэтому аналитический расчет коэффициента массопередачи практически невозможен и для его определения в каждом конкретном случае нужна постановка специального эксперимента. Сложная зависимость ( .16) может быть упрощена исключением ряда переменных, если известно, в какой области идет процесс — диффузионной, кинетической или переходной. Лимитирующую стадию можно определить, изучая влияние параметров технологического режима на общую скорость процесса и. Если и возрастает с повышением температуры в соответствии с законом Аррениуса (рис. 46) и температурный коэффициент > 1,5, то, как прав 1ло, лимитирующая стадия — химическая реакция, и процесс идет в кинетической области. Если же и растет с увеличением скоростей потоков реагирующих фаз, то лимитирующая стадия — это массообмен между фазами, и процесс идет во внешнедиффузионной области. На рис. 46 показано влияние температуры и скорости газового потока на кинетику процесса в системе Т—Г для обжига, горения, газификации. Из рис. 46 видно, что в области низких температур скорость процесса резко повышается с ростом температуры, так как определяющей стадией служит химическая реакция. В области высоких температур скорость химических реакций настолько возрастает, что процесс переходит в диффузионную область и общую скорость процесса лимитирует степень турбулизации газового потока (пропорциональная скорости газа гш ). Такой вид кривых зависимости скорости процесса или выхода продукта от температуры и скоростей реагирующих фаз (или от степени их перемешивания) характерен и для других гетерогенных систем. [c.109]

Горение — диффузионный процесс и для его интенсификации необходима турбулизация потока, которая создается тангенциальным вводом газа. При подборе длины реакционной камеры расчет ведется по кинетике испарения капель сырья. Их диаметр 50 мкм. Испарение капель — наиболее медленная стадия. Горение, термическое разложение сырья и газификация сажи протекают очень быстро. Правильное определение длины реакционной камеры имеет большое значение, так как при малой длине в саже остается большое количество неиспарившихся масел, а при большой длине происходит газификация полученной сажи парами воды и двуокиси углерода с ухудшением структуры поверхности сажевых частиц. [c.122]

Основной целью этих работ было нахождение связи между концентрацией сажи в факеле и его излучательной способностью. Концентрация сажи в различных точках факела определяется просасыванием продуктов горения через охлаждаемый фильтр из пористой бронзы. Большинство авторов измеряли концентрацию сажи на оси факела. Как и у ламинарного факела, концентрация сажи по длине турбулентного диффузионного факела имеет максимум. Уменьшение концентрации сажи к концу факела объясняется газификацией и сгоранием сажевых частиц. [c.39]

Рис. 56. Константы скорости процессов горения угля и его газификации СО2. О — без учета диффузионного сопротивления 1, 2 при Ре даф die, равном 100 и 10 (оплошные линии — для канала диаметром 10 мм пунктирные — для канала диаметром 4 мм).

В случае диффузионного горения пластины полимера рост давления, по-видимому, может заметно увеличивать скорость газификации (каким образом при этом меняется температура новерхности пластины, не было исследовано). Помимо косвенных данных (увеличение с ростом давления скорости выгорания жидкостей со свободной поверхности (см. 3, Б) и скорости горения капель (см. 4, Б)), об этом свидетельствует результат, полученный в работе [124] для пластины винилнласта, контактирую-ш ей со слоем КСЮ4 (см. 18). В интервале 10—40 атм для линейной скорости газификации [ш) было найдено ги— [c.77]

Рассмотрим теперь газификацию при диффузионном горении слоя горючего в газообразном окислителе. В работе [122] изучено выгоранне канала в блоке полимера нри заданном расходе кислорода через канал вычис.тялось по потере в весе за время горения т). Для плексигласа (прн 1 ата) W p 0,1 мм1сек, Та [c.80]

Следует учесть, что и без того замедленно доставляемый кислород будет усиленно перехватываться окисью углерода еще на подступах к углеродной поверхности. Это обстоятельство приведет к добавочной задержке в поступательном движении кислорода к месту гетерогенной реакции, а следовательно, и к замедлению этой реакции. Помимо этого самое наличие образующейся мертвой для твердой углеродной поверхности окисеуглеродной среды (с возникновением двух объемов окиси из одного объема углекислоты) уже само по себе должно способствовать созданию добавочного торможения диффузии кислорода через газовый слой, прилегающий к этой поверхности. Таким образом, имеются серьезные основания считать, что неизбежно сопровождающая процесс горения углерода гомогенная реакция горения окиси углерода является добавочным тормозящим началом для скорости протекания суммарной реакции. Поскольку при этом ухудшается работа диффузионных факторов процесса, становится особенно существенным улучшение условий газообмена вблизи углеродной поверхности. Грубо схематически характер протекания суммарного процесса газификации и горения углеродной поверхности может быть [c.80]

В основе работы современных газогенераторов с кипящим слоем лежат диффузионно-кинетическая теория газификации и горения твердого топлива, теория массобмена и основные законы гидродинамики кипящего слоя. [c.150]

Таким образом, если основываться на этих работах, то может сложиться такая точка зрения, что термоокислительная деструкция играет главенствующую роль при газификации полимеров в условиях их диффузионного горения. Тем не менее, многие авторы считают, что кислород не влияет или, по крайней мере, почти не влияет на предпламен-ную деструкцию полимеров. [c.18]

Важной особенностью газификации жидких топлив является выделение элементарного углерода (сажи) при недостатке окислителей. Выше говорилось о зависимости выделения сажи от давления, температуры и состава дутья. Однако в практике действуют и другие факторы, от которых зависит выход сажи даже при одинаковых режимах процесса газификации. К этим факторам относятся прежде всего такие свойства жидких топлив, как групповой углеводородный состав, или отношение С Н (в элементарном составе), а также коксуемость по Конрадсону. П. А. Теснер и И. С. Рафалькес 5, изучая процесс сажеобразования при диффузионном горении различных углеводородов, пришли к следующим выводам [c.26]

ЛекшяЛ . Диффузионно-кинетическая теория горения и газификации. [c.317]

Задача о выгорании углерода (при сухой газификации) заключается в учете одновременного протекания трех гетерогенных реакций на углеродной поверхности и гомогенной реакиии горения СО в объеме около поверхности при наличии сопутствующих диффузионных пронессов. Закономерности диффузионного переноса определяем по аналогии с обменом тепла. Поток диффундирующего вещества [c.150]

В качестве примера рассмотрим довольно обычный для коп-денспровапных смесей случай, когда окислитель способен к самостоятельному гореппю, а горючее газифицируется иод влиянием теплового потока извне. Полупродукты, образовавшиеся при горении окислителя, смешиваются с полупродуктами, образовавшимися прн газификации горючего, и образуют пламя, которое вблизи носика является кинетическим, а выше — диффузионным. [c.113]

Введем каталитическую добавку, которая, нанример, ускоряет горение окислителя (пе меняя ни температуру, пи состав полупродуктов). Это немедленно должно изменить форму поверхности заряда и форму диффузионного пламени. Пусть, например, первоначально газификация горючего и окислителя завершалась в одной и той же плоскости. После введения добавки, которая активирует разложение окислителя, но не влияет па газификацию горючего, частицы окислителя будут образовывать впадины, а частицы горючего — выступы. Соответственно изменится форма диффузионного пламени. Изменится и скорость горепия, так как нет никакого условия, сог.11асно которому она оставалась бы постоянной при двух различных конфигурациях зоны горения. [c.113]

Однако при этом необходимо учесть также скорость передачи горения от одного кристалла окислителя к другому через прослойку горючего. В этой связи представляет некоторый интерес изложить следующую элементарную модель горепия. Пусть кристаллы окислителя, одинаковые но размеру, равномерно распределены в горючем. Время горения участка заряда длиной doK + + dr равно d juiv, + djw, где Ur, — скорость горения кристалла окислптеля ( с учетом теплоподвода от пламени) w — скорость газификации прослойки горючего за счет подвода тепла от диффузионного пламени. Средняя скорость горения состава [c.118]

Наконец, при введении в Ntl4 104 небольших добавок горючего скорость горения может не только не возрастать, но даже существенно уменьшаться вплоть до затухания горения (так как в этом случае диффузионное иламя слабо выражено и не компенсирует затрат тепла на прогрев и газификацию горючего). [c.188]

Причины такого снижения скорости горепия нами уже рассматривались в начале этого параграфа. Оледует обратить внимание, что в случае малых добавок уротропина (табл. 58) наиболее значительное снижение скорости горения происходит при высоких дав.чениях (100 атм), а при низких давлениях (5 — 10 а//ш), скорость горепия может вообще не снижаться. Этот результат естествен, так как чем выше давление, тем меньше ширина зоны влияния (см. 10, Б) и тем менее благоприятно соотношение между затратами тепла на прогрев и газификацию частиц горючего и подводом тепла из зоны диффузионного пламени Отметим, что в работе [103] приводятся данные о сужении пределов горения и уменьшении скорости горения при небольшой добавке нелетучих горючих. При этом решающая роль отводится радиационным потерям, в связи с чем подчеркивается влияние цвета горючего (при данном проценте черные частицы могут подавлять горение, а белые частицы не мешают горению). [c.199]

Суммарная кинетика горения полимера весьма сложна и включает такие разные типы реакций, как газофазные, поверхностные и подповерхностные реакции в конденсированной фазе. Химический механизм газофазных реакций при горении полимера подобен механизму реакций в диффузионных пламенах углеводородов, поэтому горение полимера можно интерпретировать как реакцию на твердой поверхности, приводящую к формированию углеводородного пламени. Реакции в конденсированной фазе включают поверхностные и подповерхностные реакции. Подповерхностные реакции представлены реакциями разложения твердой фазы, которые протекают по той причине, что разложение начинается раньше газификации. Для поверхностных реакций возможны две ситуации когда поверхность жидкая и когда она твердая и обугленная. В работе [26] проведено исследование поверхностного пиролиза ПБККГ, ПБКГГ, ПБАН, полиуретана и других связующих и обнаружено, что в широком диапазоне изменения тепловых потоков и давлений на их поверхности образуется кипящий расплавленный слой и происходит обугливание материала. [c.68]

В работе [83, 84] было высказано предположение, что на скорость горения смесевых топлив влияет не вся область превращения исходной смеси в конечные продукты сгорания, а только некоторая часть этой области, зона влияния , примыкающая к поверхности. Характер смешения продуктов разложения окислителя и горюче-связующего вещества, последовательность стадий и режим, горения определяются размерами частиц ПХА. По мере увеличения размеров кристалло1В окислителя все большее значение приобретает конвективное перемешивание продуктов газификации компонентов. Влияние диффузионных факторов на скорость горения смесевых топлив проявляется в зависимости последней от Дисперсности окислителя [85]. Влияние кинетических факторов на скорость горения смесевых систем находит отражение в зависимости скорости горения от стехиометрического коэффициента смеси Ост [83, 84]. [c.296]

Диффузионно-кинетическая теория горения углерода, наиболее полно развитая в известном труде А. С. Предводптелева, Л. Н. Хитрина, О. А. Цу-ханово , X. И. Колодцева и М. К. Гродзовского, вышедшем в 1949 г., по-прежнему является прочной базой для изучения процессов горения и газификации твердого топлива. [c.5]

Для непосредственного наблюдения за процессом коксообразования и визуализации тепло- и массопереноса применяли метод высокотемпературной газификации, с помощью которого стало возможным прямое исследование процесса коксообразования в процессе пиролиза полимерных материалов в атмосфере азота и в условиях внешнего нагревания, идентичных кон-калориметрическим [34, 82]. В таких условиях тепловые эффекты газофазных реакций высокотемпературного окисления не влияли на физическое состояние поверхности коксующегося нанокомпозита. Проведенные эксперименты позволили установить, что при горении нанокомпозита ПА 6 большая часть поверхности покрывалось коксом, служащим тепловым и диффузионным барьером для фронта горения материала. Дополнительные доказательства формирования специфической углерод-керами-ческой структуры — результаты исследований твердофазных продуктов сгорания полимерных нанокомпозитов методами РСА и ПЭМ [34]. Было доказано образование интеркалированной слоистой структуры [86, 87]. Так, результаты ПЭМ-анализа [87] углеродсодержащих производных, полученных после сжигания нанокомпозитов на основе ПА 6.6 (рис. 6.13), показали наличие интеркали- [c.181]

В водяйой газ в результате диффузионного обмена на контакте между продуктами горения и газования. Поэтому циклические способы газификации жидких топлив представляют больший интерес для производства азотоводородной смеси, чем для получения технического водорода. [c.201]

Следует признать, что наиболее систематическое и четкое изложение совре.менная диффузионно-кинетическая теория горения получила в трудах Предводителева, Хитрина, Цухано-вой, Колодцева и Гродзовского [14], работы которых больше других отвечают практике слоевого горения и газификации. Со- [c.108]

Теория де Риса имеет существенный недостаток — она игнорирует влияние кинетики химических реакций, которое может быть весьма существенно вблизи от ведущей кромки пламени. В этой области приближение горения к модели диффузионного пламени может быть ие вполне верным. Ряд исследователей пытались обобщить модель де Риса с учетом газификации полимера в предпламенной зоне и его взаимодействия с окислителем. Примером такого исследования может служить работа Ластрина и др. [46, с. 935]. Авторы постулировали, что Vp определяется процессами, происходящими в зоне воспламенения, смежной с поверхностью. В этой области температура поверхности возрастает от Tq до Tg за счет химической реакции в газовой фазе. Другие предположения тепловой поток, параллельный поверхности топлива, ничтожен по сравнению с потоком, перпендикулярным поверхности скорость химической реакции зависит от локальной концентрации реагентов и температуры, [c.26]

Во-вторых, процесс горения твердого топлива сопровохсдается так называемым внутренним реагированием — вовлечением в процесс горе-ния внутренних поверхностей частицы, вследствие чего интегральная скорость вьпюрания топлива резко увеличивается. Дпя частиц сажи вследствие их малых размеров этого не происходит. В- третьих, при изучении процессов горения частиц твердого топлива и сажи необходимо различать относительную роль гетерогенных реакций С + О2, С + СО2, С + Н2О вследствие значительной разницы в размерах этих частиц и вызванного этим отличия в режимах их горения. При горении крупных частиц твердого топлива определяющим является диффузионное торможение и разница (даже очень большая) в самих скоростях химического реагирования не оказывает существенного влияния на интегральные скорости окисления и газификации, поэтому все три реакцш оказываются почти равнозначными. [c.72]

Вьпие при сравнении режимов горения твердого топлива и частиц сажи отмечалось, что скорости химических реакций углерода с двуокисью углерода и водяным паром могут бьггь на несколько порядков ниже по сравнению со скоростями реагирования в среде кислорода (при близких значениях концентраций сравниваемых реагентов). Анализ кинетических уравнений указывает на справедливость этих утверждений для процессов выгорания сажи. Так, для диапазона температур Т = = 1400. .. 1700 К, по опытным данным ИЛ. Марьясина и П.А. Теснера, скорости реагирования углерода с О2 превышают скорость газификации сажи на 3,5 порядка, по данным АЛ1. Цибулевского и ПЛ. Теснера, эти скорости различаются на три порядка (скорость реагирования углерода определялась по скорости расходования СО2). По данным Е.С. Головиной, константы скоростей этих реакций различаются в тех же условиях (по Т, р еаг) лишь на два порядка, чго объясняется, по-видимому, некоторым влиянием диффузионного торможения. [c.77]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология