книги из ГПНТБ / Эм П.А. Мастер по обжигу извести в печах на газовом топливе

Если также рассмотреть реакцию горения воздуха, можно установить следующие весо­ вые отношения:

т. е. 1 кг водорода требует для горения 8 кг кислорода и. реакция дает 9 кг водяного пара. При горении серы получаются следующие ве­ совые отношения:

каких газов получится при горении.

Понятие о давлении. Силу, приходящуюся на единицу площади, называют давлением. В международной системе единиц за единицу

давлений. Эта разность и есть избыточное дав­ ление, т. е.

Окружающее давление воздуха — баромет­ рическое (Р6ар) определяют по показаниям ба­ рометра, внутреннее давление (Р внутр) называ­ ется абсолютным (Рабс). а избыточное давле­ ние — манометрическим, т. е.

поэтому

^ман -^абс ^бар

или

Р абс = ^бар "Ь Р изб*

Разрежение, или вакуум, т. е. давление меньше атмосферного, может быть получено и в закрытом сосуде путем частичного или полного удаления из него воздуха:

Температура. Температура тела есть мера его нагретости. Тепловое состояние тела, или степень его нагретости, определяемое темпера­ турой, характеризуется скоростью движения молекул. Для точного определения температу­ ры тела служат специальные приборы: термо­ метры— для измерения относительно невысо­ ких температур и пирометры — для измере­ ния высоких температур. Для измерения

температуры применяют стоградусную шкалу. В качестве двух постоянных точек этой шкалы выбраны точка плавления чистого льда и точ­ ка кипения чистой воды при нормальном ат­ мосферном давлении.

Интервал между двумя точками — сто гра­ дусов. Кроме стоградусной применяют абсо­ лютную термодинамическую температурную шкалу, нуль которой лежит на 273,16° ниже нуля стоградусной шкалы. Нуль этой шкалы называют абсолютным нулем. Переход от аб­ солютной шкалы температур к стоградусной

иобратно делают при помощи формул:

*= Т — 273,16°С;

7, = ^ + 273,16°К.

Кроме стоградусной и абсолютной шкалы в некоторых странах применяют шкалу Фарен­ гейта (П7), у которой нуль смещен ниже на 32° нуля стоградусной шкалы, а точка кипения по шкале Фаренгейта 212° И. Для перехода к стоградусной шкале от шкалы Фаренгейта и обратно пользуются формулами:

°С = -|-(0Р — 32);

Д? = — °С + 32.

5

2. ГОРЮ ЧИ Е ГАЗЫ И ИХ СВОЙСТВА

Применяемые как топливо горючие газы по происхождению разделяются на естественные и искусственные. К естественным газам отно­ сится природный нефтяной газ, образующий самостоятельные газовые месторождения в недрах земли, к искусственным — коксовый, генераторный, водяной, доменный, газ подзем­

12

ной газификации и др. Естественные горючие газы представляют собой смесь различных уг­ леводородов: метана С Н 4 (от 35 .до 98% по объему), этана С 2Н 4, протана С 3Н 8, бутана С 4Н 10 и других углеводородов. В состав горю­ чих газов кроме углеводородов входят серово­ дород Н 25 и негорючие газы (азот N2, углекис­ лый газ СОг и кислород Ог). Природные газы условно делят на две группы: сухие (бедные), состоящие в основном из метана (до75—98%) и почти не содержащие бензиновых углеводо­ родов, и жирные (богатые), состоящие из 30— 50% метана, 7—20% этана и 10— 15% протана (содержание в них легкого газового бензина

10% ) .

Низшая теплота сгорания природных га­ зов 900— 1200 ккал!кг (или 37,5—50,2 Мдж1кг) ; 1000 ккал/кг= 4,2 Мдж!кг.

Искусственные газы, состоящие в основном из углеводородных газов и водорода, имеют

высокую температуру сгорания (до 1200

ккал/кг, или до 50,2 Мдж[кг).

В горючую часть газообразных топлив вхо­ дят:

1) водород Н2— газ без цвета, вкуса и за­ паха, самый легкий в природе; низшая тепло­

творная способность его 2579 ккал/нм3, или

28 667 ккал/кг;

2)метан СН 4—-газ без цвета, вкуса и запа­ ха, является основной горючей частью природ­ ных газов; низшая теплотворная способность его 8555 ккал/нм3, или 11 935 ккал/кг;

3)окись углерода СО — газ без цвета, вку­ са и запаха; получается при неполном сгора­ нии любого топлива; очень ядовит; низшая

.теплотворная способность его 3018 ккал/нм3,

или 2415 ккал/кг;

13

су, деленному на удельный вес воздуха, т. е.

1 »

Очень важной характеристикой горючих газов является предел взрываемости или вос­ пламеняемости:

а) нижний предел взрываемости или вос­ пламеняемости^— это наименьшее содержание данного газа в смеси с воздухом, при котором возможен взрыв или горение смеси;

б) верхний предел взрываемости или вос­ пламеняемости— это наибольшее содержание газа в смеси с воздухом, выше которого газо­ воздушная смесь становится негорючей. Пре­ дел взрываемости природных газов от 3—6 до

12-16% .

Газовоздушная смесь при содержании в ней горючего газа меньше нижнего предела взрываемости может гореть только около ис­ точника открытого огня без распространения пламени, а при содержании газа в смеси боль­ ше верхнего предела взрываемости — только при дополнительном подводе воздуха.

Другой важной характеристикой горючих газов является их токсичность, т. е. способ­ ность вызывать отравление организма. Наи­ более опасны в этом отношении окись углеро­ да, сероводород, аммиак, цианистый водород и сероуглерод. Однопроцентное содержание в воздухе помещений окиси углерода может при­ вести через 1—2 мин к смерти. Поэтому горю­ чие газы до подачи в газовые сети должны быть освобождены от сероводорода, аммиака, цианистого водорода и сероуглерода.

Для быстрого обнаружения утечки из га-

. зопровода природным газам придают неприят­ ный и резкий запах впрыскиванием в магист­

15

Диффузионное горение достаточно устой­ чиво при двух условиях: если скорость исте­ чения струи газа не превышает определенного предела и если нет потоков воздуха, способ­ ных сорвать горение;

2) горение газа, , предварительно переме­ шанного лишь с частью воздуха, необходимого для полного его сгорания. Воздух, поступаю­ щий в горелку для смешения с газом, называ­ ется первичным, а воздух, поступающий к га­

газа с воздухом факел состоит из двух основ­ ных зон; холодной газовоздушной смеси, не нагретой до температуры воспламенения (внутренний конус), и горящей газовоздуш­ ной смеси (наружный конус). Часть газов сго­ рает в условиях диффузионного горения. Бла­ годаря высокой скорости сгорания пламя получается полусветящееся и сравнительно короткое; температура продуктов сгорания вы­ ше, чем при диффузионном горении;

3) горение газа при полном предваритель­ ном смешении его с воздухом, факел значи­ тельно укорачивается, пламя несветящееся.

Если газовоздушную смесь сжигать в ок­ ружении раскаленных стенок, горение будет беспламенным, а продукты сгорания — проз­ рачными. Горение происходит с большими теп­ ловыми напряжениями.

Признаками ненормального горения газа являются:

1) желтый цвет пламени, коптящий, светя­ щийся и непрозрачный факел (при недостаточ­ ном поступлении воздуха);

2) факел с желтоватыми кончиками, недо­ статочно прозрачный, с расплывчатым ядром

I НАУЧИО-ТЕХНИНгСКАЯ

голубовато-зеленого цвета (при значительном избытке воздуха);

3) неустойчивое пламя вплоть до отрыв его от горелки.

Чтобы процесс горения топлива был устой­ чивым, необходимы непрерывное поступление воздуха, непрерывная подача его в достаточ­ ном количестве и непрерывное поддержание необходимой для горения температуры.

Опытами установлено, что любое газооб­ разное топливо сгорает наиболее полно и быст­ ро, когда оно нагрето до температуры воспла­ менения (500—800° С ).

Для горючих газов количество воздуха, не­ обходимое для полного сгорания топлива, рав­

ва давать в топки теоретически необходимое количество воздуха, добиться полного сгора­ ния невозможно. Поэтому для полного сгора­ ния топлива требуется подавать воздух в топ­ ку больше теоретически необходимого количе­ ства; при этом часть его проходит через топку, не соединяясь с топливом. Рекомендуется из­ быток воздуха 1,2— 1,3 в зависимости от обо­ рудования установки, конструкции горелок и условий сжигания.

Тяга и дутье, тягодутьевые устройства. Не­ обходимым условием для нормальной работы теплового агрегата, в котором сжигается га­ зообразное топливо, является непрерывная подача в горелки и топки достаточного коли­ чества воздуха. Образующиеся при сгорании продукты, проходя по печи, отдают значи­

18