3.1. Сжигание

Введение

Сжигание или горение представляет собой сложную последовательность экзотермических химических реакций между топливом и окислителем, происходящих с выделением тепловой и световой или только тепловой энергии, и сопровождающихся свечением или пламенем.

В случае полного сгорания все горючие вещества, содержащиеся в топливе, вступают в реакцию с окислителем с образованием соединений – продуктов сгорания. На практике сгорание никогда не бывает полным. Так, при сжигании углерода (угля) или его соединений (углеводородов, древесины и т.д.) в отходящих газах присутствует как элементарный углерод (сажа), так и продукты неполного сгорания (CO и др.). Кроме того, при использовании в качестве окислителя атмосферного воздуха часть азота окисляется с образованием различных оксидов азота (NOx), способных оказывать воздействие на окружающую среду [122, Wikipedia_Combustion, 2007].

Установки по сжиганию топлива

Установки по сжиганию, обсуждаемые в настоящем разделе, представляют собой устройства или установки, производящие тепловую энергию для отопления или использования в определенном технологическом процессе на основе сжигания топлива (в т.ч. отходов). К устройствам подобного рода относятся, в частности:

•котлы для производства пара или горячей воды (см. также раздел 3.2)

•источники тепловой энергии, необходимой для различных технологических процессов, например, дистилляции сырой нефти, парового крекинга в нефтехимическом производстве или парового риформинга при производстве водорода;

•печи или установки, в которых исходные материалы нагреваются с целью создания условий для химических превращений при повышенной температуре, например, цементные печи или плавильные печи в металлургии.

Во всех перечисленных случаях возможно влиять на затраты энергии как посредством управления параметрами энергопотребляющих процессов, так и посредством управления процессом сжигания. Подходы, которые могут применяться на стороне энергопотребляющих процессов, зависят от особенностей конкретного процесса и обсуждаются в Справочных документах для соответствующих отраслей.

Потери энергии при сжигании топлива

Тепловая энергия, выделяющаяся при сжигании топлива, передается рабочему телу. Потери энергии, имеющие место при сжигании, могут быть классифицированы следующим образом [125, EIPPCB]:

•потери с отходящими газами. Уровень этих потерь зависит от температуры отходящих газов, состава используемого топлива и воздуха (окислителя), а также степени зашлакованности поверхностей нагрева;