Продукты сгорания топлива

Состав продуктов сгорания. При сжигании топлива образуются продукты сгорания, содержащие следующие компоненты: углекислый газ СО ₂, водяные пары Н₂О, сернистый ангидрид SО₂, кислород О_2, азот N₂, а также основной продукт химической неполноты сгорания окись углерода CО.

Также в продуктах сгорания в небольших количествах присутствуют окислы азота NO, NO₂, серный ангидрид SO₃, водород, метан и углеводороды. Однако из-за малого количества влиянием этих компонентов на объем и теплоту сгорания пренебрегают.

Применяя к продуктам неполного сгорания законы газовой смеси, их объем можно выразить суммой парциальных объемов отдельных компонентов смеси:

V_Г = V_CО2 + V_SO2 + V_N2 + V_О2 + V_Н2О + V_CО (4.9)

Все объемы в уравнении (4.9) выражаются в м³ при нормальных физических условиях в расчете на 1 кг сгоревшего топлива (для природного газа – на 1 м ³). При этом объем каждого компонента находится при давлении, равном давлению смеси. Очевидно, что при полном сгорании топлива в уравнении (4.9) будет отсутствовать объем окиси углерода V_CО.

Для удобства сопоставления расчетных и опытных данных продукты сгорания топлива условно разделяют на сухие газы и водяные пары.

Состав продуктов сгорания выражается в процентах по объему сухих газов V_СГи обозначается химическими символами их компонентов. Например: содержание углекислого газа находится по формуле СО₂ = 100 V_СО2 / V_СГ %, азота по формуле N₂ = 100V_N2 / V_СГ и т.д. Отсюда можно получить балансовое уравнение состава сухих газов при полном сгорании топлива:

СО₂ +SО₂ + N₂ +О₂ = 100% (4.10)

Котельные газоанализаторы показывают суммарное содержание углекислого и сернистого газов, которое называется сухими трех атомными газами RО₂. Тогда уравнение (4.10) примет вид:

RО₂ + N₂ +О₂ = 100% (4.11)

При неполном сгорании в уравнение добавляется содержание окиси углерода

СО в %:

RО₂ + N₂ +О₂ + СО = 100% (4.12)

Результаты газового анализа, полученные наладочной организацией при теплобалансовых испытаниях котлов, приводятся в режимных картах котлов. При повседневной работе данные текущего газового контроля сравниваются с данными режимной карты котла и персонал своевременно принимает меры по обеспечению экономичного режима горения.

Содержание вредных примесей в продуктах сгорания. К вредным примесям относятся токсичные вещества, такие как: сернистый ангидрид SO₂, серный ангидрид SO₃, окислы азота NO и NO₂, бенз(а)пирен C₂₀ H₁₂, окись ванадия V₂O₅ и др., а также загрязняющие вещества: сажа, летучая зола, частицы несгоревшего топлива. В зависимости от вида и способа сжигаемого топлива концентрация в продуктах сгорания, например, окислов азота достигает 3 – 4 г/ м³, окислов азота до 0,35 г/ м³, окиси углерода до 0,3 г/ м³, бенз(а)пирена – до 50 · 10 ^{– 8} г/ м³; золы до 0,1 г/ м³.

Приведенные значения превышают предельно допустимые концентрации (ПДК) этих вредных веществ в приземном слое в десятки и сотни раз.