по курсу «История развития нефтегазового дела» Тема: «Горение и топливо» (стр. 3 из 3)
При горении происходит химическая реакция между горючим веществом и кислородом, следовательно, при сжигании топлива необходимо обеспечить достаточный приток кислорода к нему и тесное соприкосновение между этими веществами. Легче всего это достигается при сжигании газового топлива.
 |
| Газовые горелки: |
Рассмотрим в качестве примера, как происходит сжигание газа в горелках, применяемых в лабораториях. Существует много типов таких горелок, но в основном они сходны по устройству и действию. Такая горелка представляет собой металлическую трубку, укрепленную на подставке. В нижней части трубки имеется отверстие, которое можно уменьшать и совсем закрывать. Оно играет в горелке роль поддувала. Газ поступает в горелку снизу через узкое отверстие. Закроем поддувало, откроем кран и зажжем газ. Мы увидим, что пламя газа яркое, светящееся. Это говорит о том, что притекающего снаружи кислорода воздуха недостаточно для быстрого и полного сгорания газа, что в пламени задерживаются мелкие частицы угля, которые при накаливании светятся. Откроем поддувало – пламя становится несветящимся и приобретает синеватый цвет. Теперь кислорода достаточно для быстрого и полного сгорания, топливо целиком отдает скрытую в нем энергию в виде тепла. Температура такого пламени значительно выше, чем светящегося. Горючий газ, поднимаясь в горелке вверх, засасывает через поддувало наружный воздух, смешивается с ним, и теперь кислорода оказывается вполне достаточно для полного сгорания. Регулируя краном поступление горючего газа, а с помощью поддувала — поступление кислорода, легко осуществить полное сгорание газа и управлять его горением, получая пламя с различной температурой.
Во всех других газовых приборах – колонках, плитах, титанах — соблюдается в основном тот же принцип сжигания газового топлива, только продукты сгорания — углекислый газ и водяные пары — выводятся через трубу наружу.
Сжигание жидкого топлива, например мазута, проводится в условиях, близких к тем, какие имеются при сжигании газового топлива. Мазут вводят в топку печи или парового котла через форсунку. Форсунка состоит из металлической трубки, суживающейся у выходного отверстия. Через трубку с краном в задней части форсунки подается жидкое топливо, а через трубку сбоку — сжатый газ или водяной пар. При выходе из форсунки жидкое топливо распыляется током воздуха или водяного пара и сгорает, подобно газу. Регулируя поступление горючего и кислорода воздуха, легко добиться полного сгорания топлива и возможности управлять его горением.
Сложнее осуществить рациональное сжигание твердого топлива и управление этим процессом. Во-первых, твердое топливо во время его сжигания нельзя вводить столь же равномерно, как вводится газовое или жидкое. По мере его сгорания приходится периодически загружать топливо. Трудно добиться и достаточно тесного соприкосновения топлива с кислородом, потому что оно поступает в топку обычно не в распыленном состоянии, а большими компактными порциями: поленьями (дрова), кусками (каменный уголь) или же в виде спрессованных брикетов (торф). Для того чтобы твердое топливо сгорало полнее и равномернее, его помещают в топке на чугунную решетку — колосник. Воздух в топку поступает через поддувало — отверстие в стене печи ниже колосника, чтобы воздух проходил через весь слой топлива и горение происходило во всей его массе, а не только сверху.
Для более тесного соприкосновения с кислородом топливо размельчают. При этом, однако, учитывают, что сильно измельченное топливо, например угольная мелочь, может образовать на колоснике настолько уплотненный слой, что воздух не сможет проникнуть сквозь него, и сжигание поэтому будет затрудняться. В таких случаях приходится перемешивать уголь, «шуровать» его, чтобы обеспечивать поступление кислорода воздуха ко всем частям топлива.
 |
| Виды топок: |
Вещества, образующиеся при сжигании в топках топлива любого вида (углекислый газ, водяные пары, азот и топочные газы, как их называют), выводятся наружу через дымовые трубы. Эти газы имеют более высокую температуру, чем окружающий воздух, и потому поднимаются вверх, благодаря чему в трубах создается тяга. Тяга имеет большое значение при сжигании топлива. Она способствует удалению из топок продуктов сгорания, которые, оставаясь, мешали бы подходу кислорода к горящим веществам, и вызывает приток наружного воздуха в топку через поддувало: воздух входит на место газов и паров, удаляющихся из топок.
Человек сжигает топливо с различными целями. В одних случаях он использует получаемое тепло для выплавки металлов из руд, варки стекла, обжига известняка, в других случаях — для обогревания помещений и пр. В зависимости от цели сжигания топлива управление его горением проводится по-разному.
Для выплавки металлов и других химических процессов требуется высокая температура. Она достигается быстрым сжиганием топлива, когда выделяющееся тепло накапливается в одном месте и не успевает рассеяться, уйти на обогревание окружающего воздуха или стен печи. В доменной печи, например, при выплавке чугуна температура должна достигать 1700–1800 °С. В этом случае для ускорения сгорания топлива воздух вдувается в топку или печь с помощью воздуходувных машин. Для более энергичного горения к воздуху добавляется чистый кислород – воздух, как говорят, обогащается кислородом.
При сжигании топлива для отопления помещений, наоборот, требуется, чтобы горение протекало не так быстро и более равномерно, чтобы топочные газы не нагревались до очень высокой температуры и не уносили с собой тепло через дымовую трубу наружу, а по возможности отдавали это тепло на обогревание. Для этого дымоход печи для прохода этих газов в стенах делают возможно более длинным (коленчатым). В настоящее время применяется способ сжигания как твердого топлива, так и жидкого в распыленном состоянии. Измельченный в тонкий порошок каменный уголь или торф вдувается в топку в смеси с воздухом через форсунку.
В нашей стране с огромным населением, обширной промышленностью, сельским хозяйством, многообразным транспортом сжигается ежедневно много различного топлива. Правильное его использование – очень важно для экономики всего народного хозяйства.
Ученые и конструкторы работают над воплощением уже в ближайшее время идеи широкого использования в двигателях экологически чистого топлива – водорода – вместо нефтепродуктов.