Потребность в воздухе для горения

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Современные паровозы отапливаются преимущественно углём. Каменный уголь может содержать до 80% углерода. Углерод — основное горючее вещество любого топлива. Кроме углерода, горючими являются водород и частично сера.

Содержащиеся в топливе азот и кислород, а также влага при горении топлива тепла не выделяют, а влага требует ещё и тепла для своего испарения.

Минеральные примеси, находящиеся в топливе, при полном сгорании его претерпевают ряд химических превращений. В результате после сгорания топлива из минеральных примесей образуется негорючий остаток, называемый золой.

Зола и влага являются вредными примесями, так как они загрязняют топливо и осложняют его горение. Поэтому их называют балластом топлива.

При достаточно высокой температуре горючая часть топлива — углерод, водород, сера — быстро соединяется с кислородом воздуха, подводимого в топку. Быстро протекающее химическое соединение горючих элементов с кислородом воздуха, сопровождаемое выделением тепла и света, называется горением.

В воздухе содержится более х/5 кислорода (20,91%) и почти 4/5 азота (78,15%). Небольшой процент (0,94%) падает на долю углекислоты и водяных паров.

Горение поддерживает только кислород. Азот, как показывает само название этого газа («азот» — слово древнегреческое, обозначающее «безжизненный»), горения не поддерживает. Поэтому когда мы говорим о подводе в топку необходимого для горения воздуха, мы, собственно, подразумеваем подвод содержащегося в нём кислорода.

Сколько же нужно подвести в топку воздуха, чтобы топливо сгорело наиболее полно?

Здесь нам на помощь приходит химия. Она позволяет определить теоретически потребное количество воздуха. Установлено, что для полного сгорания 1 кг обычного каменного угля требуется около 10 кг воздуха. Так как 1 кг воздуха занимает объём примерно 0,8 м*, то для сжигания 1 кг каменного угля должно быть подведеноприблизительно 8 м3 воздуха. Например, если в час на колосниковой решётке сжигается 3 ООО кг каменного угля, то за это время нужно подать в топку около 24 ООО м3 воздуха.

Практически в топку подводится несколько большее количество воздуха, чем требуется по теоретическим подсчётам. Это объясняется тем, что процесс перемешивания воздуха с частицами топлива (особенно твёрдого топлива) и горючими газами происходит несовершенно. Вследствие этого некоторые частицы не успевают войти в соприкосновение с воздухом. Следовательно, если в топку подводить только теоретически необходимое количество воздуха, то сгорание будет неполным, а значит и тепла при этом выделится значительно меньше.

Однако чрезмерно увеличивать количество подводимого воздуха невыгодно: слишком обильный его приток, хотя и обеспечивает наиболее полное сгорание топлива, но в то же время избыточный воздух, нагреваясь, отнимает у топлива тепло и температура в огневой коробке уменьшается.

Практика показывает, что для полного сгорания углей выгоднее подавать воздуха в 1,2 —1,3 раза больше теоретически необходимого количества. Следовательно, для полного сжигания 3000 кг каменного угля нужно в течение часа подать в огневую коробку не 24 000 м3 воздуха, как указано в нашем примере, а около 30 000 м3.

Чтобы заставить такое большое количество воздуха непрерывно поступать в топку, в котле паровоза создаётся сильная тяга (см. главу III).

⇐ | 5. Экипировочные устройства | | Как устроен и работает паровоз | | 2. Процесс горения | ⇒