ईंधन दहन प्रक्रियाओं की सामान्य विशेषताएं। दहन के सिद्धांत के ईंधन और बुनियादी बातों। फायरबॉक्स डिजाइन
दहन एक ऑक्सीकरण एजेंट के साथ ईंधन की बातचीत की प्रक्रिया है, जिसमें गर्मी की रिहाई होती है। ज्यादातर मामलों में ऑक्सीकरण एजेंट की भूमिका वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा निभाई जाती है।
दहन होने के लिए, ईंधन और ऑक्सीडाइज़र के अणुओं के बीच घनिष्ठ संपर्क सुनिश्चित करना आवश्यक है, अर्थात ईंधन को हवा के साथ मिलाना आवश्यक है।
इसलिए, दहन प्रक्रिया में दो चरण होते हैं:
1. हवा के साथ ईंधन मिलाना;
2. ईंधन का दहन।
दूसरे चरण के दौरान, पहले प्रज्वलन होता है, और फिर ईंधन का दहन होता है।
दहन के दौरान, एक ज्वाला बनती है जिसमें ईंधन घटकों की दहन प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है, और गर्मी निकलती है। प्रौद्योगिकी में, गैसीय, तरल और ठोस चूर्णित ईंधन को जलाते समय, तथाकथित ज्वाला दहन विधि का उपयोग किया जाता है। टार्च है निजी दृश्यएक लौ जो तब बनती है जब जेट के रूप में भट्ठी के कार्य स्थान पर ईंधन और हवा की आपूर्ति की जाती है, धीरे-धीरे एक दूसरे के साथ मिश्रित होती है।
प्रज्वलित ईंधन दहन में, प्रक्रिया का वायुगतिकीय आधार जेट धाराएं हैं। चूंकि ज्वाला दहन के दौरान जेट गति की प्रकृति लैमिनार और अशांत हो सकती है, आणविक और अशांत प्रसार प्रक्रियाओं को मिलाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
लामिनार आंदोलन को ऐसे आंदोलन कहा जाता है जब गैस की धाराएं एक दूसरे के समानांतर, बिना प्रतिच्छेदन के प्रवाहित होती हैं। अशांत शासन में, प्रवाह में कई भंवर दिखाई देते हैं, जिससे गैस का सघन मिश्रण होता है।
व्यवहार में, ईंधन के दहन (बर्नर, नोजल) के लिए उपकरण बनाते समय, विभिन्न रचनात्मक साधनों का उपयोग किया जाता है (जेट को एक दूसरे से कोण पर निर्देशित करने वाले उपकरण, घूमने वाले जेट के लिए उपकरण, आदि) ताकि हवा के साथ ईंधन के मिश्रण को व्यवस्थित किया जा सके। प्रत्येक विशिष्ट मामले के लिए आवश्यक।
सजातीय और विषम दहन हैं। सजातीय दहन में, शरीर के बीच गर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण होता है जो एकत्रीकरण की एक ही स्थिति में होते हैं। सजातीय दहन गैसीय ईंधन की विशेषता है और मात्रा में होता है।
विषम दहन में, एकत्रीकरण के विभिन्न राज्यों में निकायों के बीच गर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण होता है (गैस और ईंधन कणों की सतह के बीच विनिमय होता है)। ऐसा दहन तरल और ठोस ईंधन की विशेषता है।
सजातीय दहन गतिज और प्रसार क्षेत्रों में आगे बढ़ सकता है।
काइनेटिक दहन में, हवा के साथ ईंधन का पूर्ण मिश्रण पहले से किया जाता है, और एक पूर्व-तैयार ईंधन, एक हवा का मिश्रण, दहन क्षेत्र में आपूर्ति की जाती है। प्रसार सजातीय दहन में, दहन और मिश्रण की प्रक्रिया अलग नहीं होती है और लगभग एक साथ होती है।
जैविक ईंधन (गैसीय, तरल और ठोस) का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है अलग तरह काथर्मल प्रतिष्ठान: भाप और गर्म पानी के बॉयलरों की भट्टियों में, भाप टरबाइन बिजली संयंत्रों सहित, औद्योगिक भट्टियों में और कृषि में, गैस टर्बाइनों और एयर-जेट इंजनों के दहन कक्षों में, पारस्परिक दहन इंजनों के सिलेंडरों में, मैग्नेटोगैस डायनेमिक इलेक्ट्रिक जनरेटर आदि के दहन कक्ष। डी।
एक्ज़ोथिर्मिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप गर्मी प्राप्त करने के लिए और पूर्ण दहन (फ्लू गैसों) या गैसीफिकेशन उत्पादों के गरमागरम उत्पादों को प्राप्त करने के लिए किसी भी ताप इंजीनियरिंग प्रतिष्ठानों में ईंधन जलाया जाता है।
भाप बॉयलरों की भट्टियों में, औद्योगिक भट्टियों में (शाफ्ट भट्टियों को छोड़कर), आंतरिक दहन इंजनों में, गैस टर्बाइनों के दहन कक्षों में, दहन को सबसे बड़ी पूर्णता के साथ किया जाता है, जिससे पूर्ण दहन के उत्पाद प्राप्त होते हैं।
गैस जनरेटर में, गैसीकरण प्रक्रियाएं की जाती हैं, जिसमें ऑक्सीजन, वायु, जल वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड का ऑक्सीकरण एजेंटों के रूप में उपयोग किया जाता है। ऐसे उपकरणों में होने वाली प्रतिक्रियाएं प्रकृति में दहन प्रतिक्रियाओं के समान होती हैं, लेकिन इसके परिणामस्वरूप वे दहनशील गैसीय गैसीकरण उत्पादों का उत्पादन करते हैं।
ईंधन का दो चरणों में दहन भी होता है: 1 - सबसे पहले, ईंधन गैसीकृत होता है; 2 - तब (उसी उपकरण में) गैसीकरण उत्पाद पूरी तरह से जल जाते हैं।
विभिन्न ऊष्मा इंजीनियरिंग उपकरणों में ईंधन के दहन की स्थितियाँ और दहन के लिए उनकी तैयारी अलग-अलग होती है, जैसे कि ईंधन स्वयं अलग-अलग होते हैं। उदाहरण के लिए, भाप और गर्म पानी के बॉयलरों की भट्टियों में और औद्योगिक भट्टियों में, ईंधन जलता है वायुमण्डलीय दबाव, जबकि गैस टर्बाइनों के दहन कक्षों में और आंतरिक दहन इंजनों के सिलेंडरों में, वायुमंडलीय दबाव से कई गुना अधिक दबाव में ईंधन जलता है। उपरोक्त अंतरों के बावजूद, विभिन्न प्रकार के ईंधन की दहन प्रक्रियाओं में कई समानताएँ हैं। दहन प्रक्रियाओं और के बारे में संक्षिप्त जानकारी ईंधन उपकरणनीचे दिए गए।
2. दहन और गैसीकरण प्रतिक्रियाएँ
दहन प्रक्रियाओं को सजातीय में विभाजित किया जाता है, जब ईंधन और ऑक्सीडाइज़र एक ही चरण की स्थिति में होते हैं (उदाहरण के लिए, हवा के साथ मिश्रण में हाइड्रोजन का दहन), और विषम, ठोस कार्बन की सतह पर होने वाली (उदाहरण के लिए) , एक वायु धारा में कोक का दहन)। इन दहन प्रतिक्रियाओं में, ऑक्सीकरण एजेंट शुष्क हवा है, जिसमें लगभग 21% ऑक्सीजन और 79% नाइट्रोजन की मात्रा होती है, और इसलिए दहन उत्पादों में गिट्टी - नाइट्रोजन होती है, जो उन्हें पतला करती है। जब शुद्ध ऑक्सीजन का उपयोग ऑक्सीडाइज़र के रूप में किया जाता है, तो कोई गिट्टी नहीं होगी।
3. सजातीय दहन। रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कैनेटीक्स
सभी ताप इंजीनियरिंग प्रतिष्ठानों में, वे दहन प्रक्रियाओं को उच्चतम गति से करने का प्रयास करते हैं, क्योंकि यह आपको छोटे आकार की मशीनों और उपकरणों को बनाने और उनमें उच्चतम उत्पादकता प्राप्त करने की अनुमति देता है। मौजूदा प्रतिष्ठानों में दहन प्रक्रिया ईंधन के दहन के दौरान और उच्च तापमान के साथ बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ उच्च गति से आगे बढ़ती है। जलने की दर पर विभिन्न कारकों के प्रभाव की बेहतर समझ के लिए, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कैनेटीक्स के तत्वों पर नीचे विचार किया गया है।
किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया की दर अभिकारकों की सांद्रता, तापमान और दबाव पर निर्भर करती है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि उच्च गति पर विभिन्न दिशाओं में जाने वाले गैस अणु एक दूसरे से टकराते हैं। जितनी बार वे टकराते हैं, उतनी ही तेजी से प्रतिक्रिया होती है। अणुओं के टकराव की आवृत्ति उनकी संख्या प्रति इकाई आयतन पर निर्भर करती है, अर्थात, एकाग्रता पर और इसके अलावा, तापमान पर। एकाग्रता को प्रति इकाई आयतन के पदार्थ के द्रव्यमान के रूप में समझा जाता है और इसे किग्रा / एम 3 में मापा जाता है, और अधिक बार - प्रति 1 एम 3 किलोमोल की संख्या।
4. गैसीय ईंधन के दहन की ख़ासियतें
गैसीय ईंधन की दहन प्रक्रिया समरूप होती है, अर्थात ईंधन और ऑक्सीकारक दोनों एक ही एकत्रीकरण की स्थिति में होते हैं और कोई चरण सीमा नहीं होती है। दहन शुरू करने के लिए, गैस को ऑक्सीकरण एजेंट के संपर्क में होना चाहिए। ऑक्सीकरण एजेंट की उपस्थिति में, दहन शुरू करने के लिए कुछ शर्तों का निर्माण किया जाना चाहिए। अपेक्षाकृत कम तापमान पर दहनशील घटकों का ऑक्सीकरण भी संभव है। इन शर्तों के तहत, रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर नगण्य है। जैसे ही तापमान बढ़ता है, प्रतिक्रियाओं की दर बढ़ जाती है।
जब एक निश्चित तापमान तक पहुँच जाता है, तो गैस-हवा का मिश्रण प्रज्वलित होता है, प्रतिक्रिया की दर तेजी से बढ़ती है, और सहज रूप से दहन को बनाए रखने के लिए गर्मी की मात्रा पर्याप्त हो जाती है। वह न्यूनतम तापमान जिस पर कोई मिश्रण प्रज्वलित होता है, ज्वलन तापमान कहलाता है। विभिन्न गैसों के लिए इस तापमान का मान समान नहीं है और दहनशील गैसों के थर्मोफिजिकल गुणों पर निर्भर करता है, मिश्रण में ईंधन सामग्री, प्रज्वलन की स्थिति, प्रत्येक विशेष उपकरण में गर्मी हटाने की स्थिति आदि। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन का प्रज्वलन तापमान 820-870 K की सीमा में है, और ऑक्साइड कार्बन और मीथेन - क्रमशः 870-930 K और 10201070 K।
ज्वलनशील गैस एक ऑक्सीकरण एजेंट के साथ मिलकर एक मशाल में जलती है। एक मशाल गतिमान गैसों की एक निश्चित मात्रा है जिसमें दहन प्रक्रियाएँ होती हैं। के अनुसार सामान्य प्रावधानदहन के सिद्धांत एक मशाल में गैस जलाने के दो मूलभूत रूप से भिन्न तरीकों के बीच अंतर करते हैं - गतिज और विसरण। काइनेटिक दहन को ऑक्सीडाइज़र के साथ गैस के प्रारंभिक (दहन से पहले) मिश्रण की विशेषता है। गैस और ऑक्सीडेंट को पहले बर्नर के मिक्सिंग डिवाइस में फीड किया जाता है। मिश्रण का दहन मिक्सर के बाहर किया जाता है। इस मामले में, प्रक्रिया की दर दहन की रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर से सीमित होगी और
τहोर, रसायन।
दहनशील गैस को हवा के साथ मिलाने की प्रक्रिया में प्रसार दहन होता है। गैस हवा से अलग से कार्यशील मात्रा में प्रवेश करती है। इस मामले में प्रक्रिया की गति हवा और τगर्म के साथ गैस के मिश्रण की दर से सीमित होगी
प्रसार दहन की एक किस्म मिश्रित (प्रसार-गतिज) दहन है। गैस को हवा की कुछ मात्रा (पूर्ण दहन के लिए पर्याप्त नहीं) के साथ पूर्व-मिश्रित किया जाता है। इस वायु को प्राथमिक कहते हैं। परिणामी मिश्रण को कार्यशील मात्रा में खिलाया जाता है। शेष वायु (द्वितीयक वायु) वहां से अलग होकर प्रवेश करती है।
बॉयलर इकाइयों की भट्टियों में, काइनेटिक और मिश्रित सिद्धांतईंधन दहन। प्रसार विधिसबसे अधिक बार औद्योगिक भट्टियों की प्रक्रिया में उपयोग किया जाता है।
मशाल की संरचना और लंबाई, अन्य चीजें समान होने पर, प्रवाह व्यवस्था पर निर्भर करती हैं। लामिनार और अशांत गैस मशालें हैं। कम मिश्रण प्रवाह दर पर एक लैमिनार लौ बनती है (बर्नर आउटलेट के पास 3000 रुपये की लौ पहले से ही अशांत है।
गैस का दहन एक संकीर्ण क्षेत्र में होता है जिसे दहन मोर्चा कहा जाता है। ऑक्सीडाइज़र के साथ पूर्व-मिश्रित गैस दहन के मोर्चे पर जलती है, जिसे गतिज मोर्चा कहा जाता है। यह मोर्चा ताजा गैस-वायु मिश्रण और दहन उत्पादों के बीच का अंतरफलक है। गतिज दहन मोर्चे का सतह क्षेत्र रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर से निर्धारित होता है।
गैस के प्रसार दहन के मामले में, एक प्रसार दहन मोर्चा बनता है, जो दहन उत्पादों और दहन उत्पादों के साथ गैस के मिश्रण के बीच इंटरफ़ेस है जो गैस प्रवाह की ओर फैलता है। इस मोर्चे का सतह क्षेत्र ऑक्सीडाइज़र के साथ गैस के मिश्रण की दर से निर्धारित होता है।
गैस का प्रसार-गतिज दहन दो मोर्चों की उपस्थिति की विशेषता है। काइनेटिक दहन के दौरान, गैस के साथ मिश्रण में आपूर्ति किए गए ऑक्सीडाइज़र का सेवन किया जाता है; प्रसार के दौरान, गैस का वह हिस्सा जल जाता है जो ऑक्सीडाइज़र की कमी के कारण गतिज दहन के दौरान नहीं जलता था।
अंजीर पर। 1 जलती हुई मशालों की संरचना को दर्शाता है विभिन्न तरीकेदहनशील गैस का दहन और दहन के मोर्चे की योजना।
चावल। 1. : काइनेटिक (ए), मिश्रित (बी) और प्रसार (सी), साथ ही दहन मोर्चे का आरेख
आने वाली ताजी गैस-हवा के मिश्रण को दहन मोर्चे से चालन और विकिरण द्वारा गर्मी हस्तांतरण द्वारा गरम किया जाता है। प्रज्वलन तापमान पर गर्म किया गया मिश्रण दहन के मोर्चे पर जलता है, और दहन उत्पाद इस क्षेत्र को छोड़ देते हैं और आने वाले मिश्रण में आंशिक रूप से फैल जाते हैं। बर्नर निकास के ऊपर दहन मोर्चे की स्थिति दहनशील गैस की भौतिक प्रकृति, मिश्रण में इसकी एकाग्रता, प्रवाह दर और अन्य कारकों पर निर्भर करती है। दहन मोर्चा सामान्य दिशा में अपनी सतह पर तब तक आगे बढ़ सकता है जब तक प्रति यूनिट सामने की सतह पर जले और आने वाले मिश्रण की मात्रा के बीच समानता स्थापित नहीं हो जाती। इस मामले में, थर्मल संतुलन भी पूरा हो जाता है: दहन के मोर्चे से गर्मी का प्रवाह हस्तांतरित शीत स्रोत गैस के विपरीत प्रवाह से संतुलित होता है।
गैसीय ईंधन के दहन की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता सामान्य ज्वाला प्रसार की दर है, वह दर जिस पर दहन का अग्र भाग सामान्य के साथ-साथ आने वाली गैस-वायु मिश्रण की दिशा में सतह की ओर बढ़ता है। अगर तथा सामने की सतह पर सामान्य पर प्रवाह वेग वेक्टर के प्रक्षेपण के बराबर हैं, तो यह मोर्चा बर्नर निकास के संबंध में स्थिर होगा। जिन मुख्य कारकों पर सामान्य ज्वाला प्रसार की गति निर्भर करती है वे हैं जेटगैस, मिश्रण में इसकी सांद्रता और मिश्रण का प्रीहीटिंग तापमान।
गैस की प्रतिक्रियाशीलता सक्रियण ऊर्जा के मान से निर्धारित होती है। जाहिर है, कम सक्रियण ऊर्जा वाली गैसें उच्च दर पर ऑक्सीकरण एजेंट के साथ प्रतिक्रिया करती हैं, और इन गैसों को उच्च ज्वाला प्रसार दर (हाइड्रोजन, एसिटिलीन) की विशेषता होती है। दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा और दहन के सामने का तापमान गैस और मिश्रण की सांद्रता पर निर्भर करता है। मिश्रण के प्रारंभिक ताप से सामने का तापमान बढ़ जाता है। यदि मिश्रण बहिर्वाह दर लौ प्रसार दर से काफी अधिक है, तो मशाल को अलग किया जा सकता है। यदि निकास वेग लौ प्रसार वेगों की तुलना में काफी कम है, तो बर्नर में लौ का पीछे हटना (ओवरशूट) होता है।
5. ज्वलनशील गैसों की निचली और ऊपरी विस्फोटक सीमा
अन्य महत्वपूर्ण विशेषतागैस-वायु मिश्रण का दहन एकाग्रता सीमा की उपस्थिति है। ज्वलनशील गैसें प्रज्वलित या विस्फोट कर सकती हैं यदि उन्हें हवा के साथ निश्चित (प्रत्येक गैस के लिए) अनुपात में मिलाया जाता है और कम से कम उनके प्रज्वलन तापमान तक गर्म किया जाता है। आग के स्रोत (यहां तक कि एक चिंगारी) की उपस्थिति में गैस और हवा के निश्चित अनुपात में गैस-वायु मिश्रण का प्रज्वलन और आगे सहज दहन संभव है।
निचले और ऊपरी के बीच अंतर करें एकाग्रता सीमाविस्फोटकता (ज्वलनशीलता) - मिश्रण में गैस का न्यूनतम और अधिकतम प्रतिशत जिस पर वह प्रज्वलित और विस्फोट कर सकता है।
निचली सीमा न्यूनतम, और ऊपरी - मिश्रण में गैस की अधिकतम मात्रा से मेल खाती है, जिस पर वे प्रज्वलित होते हैं (प्रज्वलन के दौरान) और सहज (बाहर से गर्मी के प्रवाह के बिना) लौ प्रसार (आत्म-प्रज्वलन)। गैस-वायु मिश्रण की विस्फोटकता की शर्तों के अनुरूप समान सीमाएं।
निचली विस्फोटक सीमा हवा के साथ मिश्रण में ईंधन वाष्प की न्यूनतम सांद्रता से मेल खाती है, जिस पर ज्वाला ऊपर लाने पर विस्फोट होता है। ऊपरी विस्फोटक सीमा हवा के मिश्रण में ईंधन वाष्प की अधिकतम सांद्रता से मेल खाती है, जिसके ऊपर हवा में ऑक्सीजन की कमी के कारण प्रकोप नहीं होता है। ज्वलनशीलता सीमा (जिसे विस्फोटक सीमा भी कहा जाता है) की व्यापक सीमा और निचली सीमा जितनी कम होगी, गैस उतनी ही अधिक विस्फोटक होगी। अधिकांश हाइड्रोकार्बन की विस्फोटक सीमा कम होती है। CH4 मीथेन के लिए, निचली और ऊपरी विस्फोटक सीमाएँ क्रमशः मात्रा के अनुसार 5% और 15% हैं।
कई गैसों में व्यापक विस्फोटक (ज्वलनशीलता) सीमा होती है: हाइड्रोजन (4.0 - 75%), एसिटिलीन (2.0 - 81%) और कार्बन मोनोऑक्साइड (12.5 - 75%)। गैस-हवा के मिश्रण में ज्वलनशील गैस की वॉल्यूमेट्रिक सामग्री, जिसके नीचे लौ इस मिश्रण में अनायास नहीं फैल सकती है जब इसमें कोई स्रोत डाला जाता है उच्च तापमान, को प्रज्वलन की निचली सांद्रता सीमा (लौ प्रसार) या किसी दी गई गैस की निचली विस्फोटक सीमा कहा जाता है। इस प्रकार, गैस और हवा का मिश्रण तभी विस्फोटक होता है जब उसमें ज्वलनशील गैस की मात्रा निचली और ऊपरी विस्फोटक सीमा के बीच की सीमा में हो।
ज्वलनशीलता (विस्फोटक) सीमा का अस्तित्व दहन के दौरान गर्मी के नुकसान के कारण होता है। जब एक ज्वलनशील मिश्रण हवा, ऑक्सीजन या गैस से पतला होता है उष्मा का क्षयवृद्धि, ज्वाला प्रसार की गति कम हो जाती है और प्रज्वलन स्रोत को हटा दिए जाने के बाद दहन बंद हो जाता है।
मिश्रण के तापमान में वृद्धि के साथ, ज्वलनशीलता सीमा का विस्तार होता है, और एक तापमान पर ऑटोइग्निशन तापमान से अधिक होता है, हवा या ऑक्सीजन के साथ गैस का मिश्रण किसी भी मात्रा के अनुपात में जलता है।
ज्वलनशीलता (विस्फोटक) सीमा न केवल दहनशील गैसों के प्रकारों पर निर्भर करती है, बल्कि प्रयोगों की शर्तों (पोत की क्षमता, प्रज्वलन स्रोत का ताप उत्पादन, मिश्रण तापमान, लौ प्रसार ऊपर, नीचे, क्षैतिज रूप से, आदि) पर भी निर्भर करती है। यह विभिन्न साहित्यिक स्रोतों में इन सीमाओं के कुछ भिन्न मूल्यों की व्याख्या करता है। जब लौ ऊपर से नीचे या क्षैतिज रूप से फैलती है, तो निचली सीमा थोड़ी बढ़ जाती है, और ऊपरी सीमा कम हो जाती है।
अनुमानित उच्च्दाबावइस तरह के मिश्रण के विस्फोट में निम्नलिखित: प्राकृतिक गैस- 0.75 एमपीए, प्रोपेन और ब्यूटेन - 0.86 एमपीए, हाइड्रोजन - 0.74 एमपीए, एसिटिलीन - 1.03 एमपीए। वास्तविक परिस्थितियों में, विस्फोट का तापमान अधिकतम मूल्यों तक नहीं पहुंचता है और परिणामी दबाव संकेतित की तुलना में कम होते हैं, हालांकि, वे न केवल बॉयलरों, इमारतों की परत को नष्ट करने के लिए पर्याप्त हैं, बल्कि विस्फोट होने पर धातु के कंटेनर भी हैं। उनमे।
विस्फोटक गैस-वायु मिश्रण के निर्माण का मुख्य कारण गैस आपूर्ति प्रणालियों और इसके व्यक्तिगत तत्वों से गैस का रिसाव है (वाल्वों का रिसाव बंद होना, स्टफिंग बॉक्स सील का घिस जाना, गैस पाइपलाइनों का टूटना, रिसाव थ्रेडेड कनेक्शनआदि), साथ ही बॉयलर और भट्टियों के कमरे, भट्टियों और गैस नलिकाओं के अपूर्ण वेंटिलेशन, बेसमेंटऔर विभिन्न भूमिगत उपयोगिता कुएं। संचालन कर्मियों का कार्य गैस सिस्टमऔर स्थापना गैस रिसाव और सख्त कार्यान्वयन का समय पर पता लगाने और उन्मूलन है उत्पादन निर्देशगैसीय ईंधन के उपयोग के साथ-साथ अनुसूचित निवारक निरीक्षण और गैस आपूर्ति प्रणालियों और गैस उपकरणों की मरम्मत के बिना शर्त उच्च गुणवत्ता वाले कार्यान्वयन पर।
6. तरल ईंधन के दहन की विशेषताएं
वर्तमान में उपयोग किया जाने वाला मुख्य तरल ईंधन ईंधन तेल है। छोटी क्षमता के प्रतिष्ठानों में, हीटिंग ऑयल का भी उपयोग किया जाता है, जो रेजिन के साथ तकनीकी मिट्टी के तेल का मिश्रण है। परमाणु अवस्था में तरल ईंधन के दहन की विधि का सबसे बड़ा व्यावहारिक अनुप्रयोग है। ईंधन और ऑक्सीडाइज़र के बीच संपर्क के सतह क्षेत्र में वृद्धि के कारण ईंधन के परमाणुकरण से इसके दहन में तेजी लाने और दहन कक्षों की मात्रा में उच्च तापीय तनाव प्राप्त करना संभव हो जाता है।
तरल ईंधन का क्वथनांक हमेशा उनके स्व-ज्वलन तापमान से कम होता है, यानी पर्यावरण का न्यूनतम तापमान, जिससे ईंधन प्रज्वलित होता है और फिर बाहरी ताप स्रोत के बिना जलता है। यह तापमान ज्वलन तापमान से अधिक होता है, जिस पर ईंधन केवल बाहरी प्रज्वलन स्रोत (चिंगारी, गर्म कुंडल, आदि) की उपस्थिति में जलता है। इस वजह से, एक ऑक्सीकारक की उपस्थिति में, तरल ईंधन का दहन केवल वाष्प अवस्था में ही संभव है। तरल ईंधन दहन प्रक्रिया के तंत्र को समझने के लिए यह परिस्थिति मुख्य है।
तरल ईंधन को जलाने की प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण शामिल हैं: 1 - नोजल की मदद से परमाणुकरण (छिड़काव); 2 - ईंधन का वाष्पीकरण और थर्मल अपघटन; 3 - परिणामी उत्पादों को हवा के साथ मिलाकर; 4 - मिश्रण प्रज्वलन; 5 - वास्तविक दहन।
परमाणुकरण का उद्देश्य हवा और गैसों के साथ तरल की संपर्क सतह को बढ़ाना है। इस मामले में सतह कई हजार गुना बढ़ जाती है। जलती हुई मशाल के तेज विकिरण के कारण, बूंदें बहुत जल्दी वाष्पित हो जाती हैं और थर्मल अपघटन (दरार) से गुजरती हैं।
तरल ईंधन की एक बूंद जो एक गर्म मात्रा में गिर गई है, जिसका तापमान आत्म-प्रज्वलन तापमान से अधिक है, आंशिक रूप से वाष्पित होने लगती है। ईंधन वाष्प हवा के साथ मिश्रित होते हैं, और वाष्प-वायु मिश्रण बनता है। प्रज्वलन उस समय होता है जब मिश्रण में वाष्प की सांद्रता प्रज्वलन की कम सांद्रता सीमा पर इसके मूल्य से अधिक हो जाती है। दहनशील मिश्रण के दहन से बूंद द्वारा प्राप्त गर्मी के कारण दहन स्वचालित रूप से बनाए रखा जाता है। प्रज्वलन के क्षण से, वाष्पीकरण प्रक्रिया की दर बढ़ जाती है, क्योंकि दहनशील वाष्प-वायु मिश्रण का दहन तापमान मात्रा के प्रारंभिक तापमान से काफी अधिक हो जाता है जहां परमाणु ईंधन पेश किया जाता है।
इस प्रकार, तरल ईंधन का दहन दो परस्पर संबंधित प्रक्रियाओं की विशेषता है: जलती हुई वाष्प-वायु मिश्रण से गर्मी की रिहाई के कारण ईंधन का वाष्पीकरण और बूंद की सतह के पास इस मिश्रण का वास्तविक दहन। वाष्प-वायु मिश्रण का सजातीय दहन है रासायनिक प्रक्रिया, और वाष्पीकरण प्रक्रिया प्रकृति में भौतिक है। परिणामी दर और तरल ईंधन के जलने का समय भौतिक या रासायनिक प्रक्रिया की तीव्रता से निर्धारित किया जाएगा।
तरल ईंधन जलाते समय, मशाल में तीन चरण होते हैं: 1 - तरल; 2 - ठोस (तरल हाइड्रोकार्बन के अपघटन से फैला हुआ कार्बन); 3 - गैसीय।
दहनशील गैसों के दहन के रूप में दहन दर, मिश्रण के गठन की स्थिति, प्रारंभिक वातन की डिग्री, मशाल की अशांति की डिग्री, दहन कक्ष के तापमान और मशाल के विकास की शर्तों पर निर्भर करती है। उच्च-आणविक हाइड्रोकार्बन गैसें, उच्च तापमान पर सरल यौगिकों में विघटित होकर, काले कार्बन का उत्सर्जन करती हैं, जिसके कण आकार बहुत छोटे (~ 0.3 माइक्रोन) होते हैं। गर्म होने पर ये कण ज्वाला की चमक प्रदान करते हैं। भारी हाइड्रोकार्बन लपटों की चमक को कम करना संभव है। ऐसा करने के लिए, आंशिक पूर्व-मिश्रण किया जाना चाहिए, यानी नोजल को एक निश्चित मात्रा में हवा की आपूर्ति की जानी चाहिए। ऑक्सीजन कार्बनिक अणुओं के अपघटन की प्रकृति को बदलता है: कार्बन ठोस रूप में नहीं, बल्कि कार्बन मोनोऑक्साइड के रूप में निकलता है, जो एक नीली पारदर्शी लौ के साथ जलता है।
यदि परिणामस्वरूप वाष्प की दहन दर ईंधन वाष्पीकरण दर से काफी अधिक हो जाती है, तो वाष्पीकरण दर को दहन दर के रूप में लिया जाता है, और फिर τबर्न = τभौतिक + τकेम।
अन्यथा, जब ऑक्सीडाइज़र के साथ वाष्प के रासायनिक संपर्क की दर ईंधन के वाष्पीकरण की दर से बहुत कम होती है, तो दहन प्रक्रिया की तीव्रता पूरी तरह से वाष्प-वायु मिश्रण और छोटी बूंदों के वाष्पीकरण की रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर पर निर्भर करेगी - तरल ईंधन दहन का सबसे लंबा चरण। इसलिए, तरल ईंधन के सफल और किफायती दहन के लिए स्प्रे के फैलाव को बढ़ाना आवश्यक है।
7. ठोस ईंधन का दहन (विषम दहन)
ईंधन जलाने के लिए, आपको चाहिए भारी संख्या मेहवा, ईंधन की मात्रा के वजन से कई गुना अधिक। जब ईंधन की परत को हवा से उड़ाया जाता है, तो प्रवाह P के वायुगतिकीय दबाव का बल ईंधन G के एक टुकड़े के वजन से कम या इसके विपरीत, इससे अधिक हो सकता है। भट्टियों में "द्रवित बिस्तर" के साथ, "उबलना" ईंधन कणों के पृथक्करण से जुड़ा होता है, जो परत की मात्रा को 1.5-2.5 गुना बढ़ा देता है। ईंधन कणों की गति (आमतौर पर वे 2 से 12 मिमी तक होती है) एक उबलते तरल के आंदोलन के समान होती है, यही वजह है कि इस तरह की परत को "उबलना" कहा जाता है।
भट्टियों में "द्रवित" बिस्तर के साथ, गैस-वायु प्रवाह परत क्षेत्र में प्रसारित नहीं होता है, लेकिन सीधे परत के माध्यम से उड़ता है। परत में प्रवेश करने वाला वायु प्रवाह गैर-समान मंदी का अनुभव करता है, जो एक जटिल वेग क्षेत्र बनाता है जिसमें कण प्रवाह में अपनी स्थिति के आधार पर हर समय अपने वाइंडेज को बदलते हैं। इस मामले में, कण एक घूर्णी-स्पंदन गति प्राप्त करते हैं, जो उबलते तरल की छाप बनाता है।
दहन प्रक्रिया ठोस ईंधनसशर्त रूप से चरणों में विभाजित किया जा सकता है जो एक दूसरे को ओवरलैप करते हैं। ये चरण अलग-अलग तापमान और तापीय स्थितियों के तहत आगे बढ़ते हैं और अलग-अलग मात्रा में ऑक्सीकरण एजेंट की आवश्यकता होती है।
भट्ठी में प्रवेश करने वाले ताजा ईंधन को कम या ज्यादा तेजी से गर्म किया जाता है, इससे नमी का वाष्पीकरण होता है और वाष्पशील पदार्थ निकलते हैं - ईंधन के शुष्क आसवन के उत्पाद। इसके साथ ही कोक बनने की प्रक्रिया आगे बढ़ती है। कोक को जलाया जाता है और आंशिक रूप से ग्रेट पर गैसीकृत किया जाता है, और गैसीय उत्पादों को भट्टी स्थान में जलाया जाता है। ईंधन के दहन के दौरान ईंधन का गैर-दहनशील खनिज भाग लावा और राख में बदल जाता है।
8. विभिन्न भट्टियों के डिजाइन
एक दहन उपकरण या भट्टी एक बॉयलर इकाई का एक हिस्सा है, जिसे ईंधन को जलाने और उसमें रासायनिक रूप से बंधी हुई गर्मी को छोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसी समय, भट्ठी एक हीट एक्सचेंज डिवाइस है जिसमें ईंधन के दहन के दौरान निकलने वाली गर्मी का हिस्सा विकिरण द्वारा हीटिंग सतहों को दिया जाता है। इसके अलावा, जब भट्ठी में ठोस ईंधन जलाया जाता है, तो परिणामी राख में से कुछ बाहर गिर जाती है।
जलने वाले ईंधन के प्रकार के अनुसार, ठोस, तरल और गैसीय ईंधन जलाने के लिए भट्टियां प्रतिष्ठित हैं। इसके अलावा, ऐसी भट्टियां हैं जिनमें आप एक साथ जला सकते हैं विभिन्न प्रकारईंधन: तरल या गैसीय, तरल और गैसीय के साथ ठोस।
ईंधन जलाने के तीन मुख्य तरीके हैं: एक परत में, एक मशाल और एक बवंडर (चक्रवात)। इसके अनुसार, भट्टियों को तीन बड़े वर्गों में बांटा गया है: स्तरित, मशाल और भंवर। भड़कना और भंवर भट्टियों को अक्सर कक्ष भट्टियों के एक सामान्य वर्ग में जोड़ा जाता है।
चावल। 2. : ए - घनी परत; बी - "उबलते" परत; सी और डी - निलंबित परत (विषम पंख)
परत में, बॉयलर इकाइयों के तहत ईंधन को 20-35 t/h तक के भाप उत्पादन के साथ जलाया जाता है। परत में केवल ठोस ढेलेदार ईंधन जलाया जा सकता है, उदाहरण के लिए: भूरे और कठोर कोयले, ढेलेदार पीट, ऑयल शेल, लकड़ी। परत में जलाए जाने वाले ईंधन को ग्रेट पर लोड किया जाता है, जिस पर यह घनी परत में रहता है। ईंधन का दहन इस परत में प्रवेश करने वाली हवा की एक धारा में होता है, आमतौर पर नीचे से ऊपर की ओर।
एक परत में ईंधन जलाने की भट्टियों को तीन वर्गों में बांटा गया है (चित्र 3):
1 - एक निश्चित भट्ठी के साथ भट्टियां और उस पर तय की गई ईंधन की एक परत (चित्र 3, ए और बी);
2 - एक चलती हुई भट्टी के साथ भट्टियां जो उस पर पड़ी ईंधन की परत को हिलाती हैं (चित्र 3, सी, डी);
3 - एक निश्चित भट्ठी के साथ भट्टियां और इसके साथ चलने वाली ईंधन की एक परत (चित्र 3, ई, एफ, जी)।
चावल। 3. परत में ईंधन जलाने के लिए भट्टियों की योजनाएँ: ए - मैनुअल क्षैतिज भट्ठी; बी - एक निश्चित परत पर ढलाईकार के साथ भट्ठी; में - एक श्रृंखला यांत्रिक जाली के साथ एक अग्नि कक्ष; जी - एक यांत्रिक रिवर्स चेन ग्रेट और एक ढलाईकार के साथ एक भट्टी; डी - एक कटिंग बार के साथ एक फायरबॉक्स; ई - एक भट्ठी के साथ एक फायरबॉक्स; जी - पोमेरेन्त्सेव प्रणाली का फायरबॉक्स
एक निश्चित भट्ठी और ईंधन की एक निश्चित परत के साथ सबसे सरल भट्ठी एक मैनुअल क्षैतिज भट्ठी (चित्र 3, ए) के साथ एक भट्ठी है। इस भट्ठी पर सभी प्रकार के ठोस ईंधन जलाए जा सकते हैं, लेकिन मैनुअल रखरखाव की आवश्यकता बहुत कम भाप उत्पादन (1-2 टी / एच तक) वाले बॉयलरों में इसके दायरे को सीमित करती है।
अधिक वाष्प क्षमता वाले बॉयलरों के तहत ईंधन के स्तरीकृत दहन के लिए, भट्ठी का रखरखाव मशीनीकृत होता है और सबसे बढ़कर, इसमें ताजा ईंधन की आपूर्ति होती है।
एक निश्चित भट्ठी और ईंधन की एक निश्चित परत वाली भट्टियों में, कैस्टर 1 का उपयोग करके लोडिंग का मशीनीकरण किया जाता है, जो लगातार यांत्रिक रूप से ताजा ईंधन लोड करता है और इसे ग्रेट 2 (चित्र 3, बी) की सतह पर बिखेरता है। ऐसी भट्टियों में, 6.5-10.0 t / h तक के भाप उत्पादन के साथ बॉयलरों के नीचे कठोर और भूरे रंग के कोयले और कभी-कभी एन्थ्रेसाइट को जलाना संभव है।
एक चलती हुई भट्टी के साथ भट्टियों का वर्ग जो उस पर पड़ी ईंधन की परत को हिलाता है, उसमें एक यांत्रिक श्रृंखला की भट्टी (चित्र 3, सी) के साथ भट्टियाँ शामिल हैं, जो विभिन्न संशोधनों में की जाती हैं। इस भट्टी में, फ़ीड फ़नल 1 से ईंधन धीरे-धीरे चलने वाली अंतहीन चेन ग्रेट 2 के सामने गुरुत्वाकर्षण द्वारा प्रवाहित होता है, जो इसे भट्टी में भरता है। जलता हुआ ईंधन लगातार भट्टी के साथ-साथ जालीदार चादर के साथ चलता है। उसी समय, यह पूरी तरह से जल जाता है, जिसके बाद ग्रेट के अंत में बने स्लैग को स्लैग हॉपर 3 में डाला जाता है।
चेन ग्रेट फायरबॉक्स ईंधन की गुणवत्ता के प्रति संवेदनशील हैं। वे अपेक्षाकृत उच्च राख पिघलने बिंदु और वाष्पशील पदार्थ उपज वीजी = 10-25% प्रति ज्वलनशील द्रव्यमान के साथ सॉर्ट किए गए, गैर-केकिंग, मध्यम नम और मध्यम राख कोयले को जलाने के लिए सबसे उपयुक्त हैं। ऐसी भट्टियों में छाँटे गए एन्थ्रेसाइट को जलाना भी संभव है। सिंटरिंग कोयले पर काम करने के लिए, साथ ही कम पिघलने वाली राख वाले कोयले पर, चेन ग्रेट वाली भट्टियां अनुपयुक्त हैं। इन भट्टियों को 10 से 150 t/h भाप उत्पादन वाले बॉयलरों के नीचे स्थापित किया जा सकता है, लेकिन रूस में इन्हें निम्न के तहत स्थापित किया जाता है भाप बॉयलरमुख्य रूप से ग्रेडेड एन्थ्रेसाइट के दहन के लिए 10-35 t/h की भाप क्षमता के साथ।
उच्च नमी सामग्री के साथ ईंधन को जलाने के लिए, विशेष रूप से सॉड पीट में, चेन ग्रेट को शाफ्ट प्री-फर्नेस के साथ जोड़ा जाता है, जो ईंधन को पूर्व-सुखाने के लिए आवश्यक होता है। सबसे आम शाफ़्ट-चेन फ़ायरबॉक्स फ़ायरबॉक्स प्रोफ है। टी एफ मकारिवा।
इस वर्ग में एक अन्य प्रकार का फायरबॉक्स एक रिवर्स चेन ग्रेट और एक ढलाईकार के साथ फायरबॉक्स है। इन भट्टियों में, ग्रेट शीट विपरीत दिशा में चलती है, यानी भट्टी की पिछली दीवार से सामने की ओर। भट्टी की सामने की दीवार पर कैस्टर लगाए जाते हैं, जो कैनवास को लगातार ईंधन की आपूर्ति करते हैं। भट्ठी से जले हुए धातुमल को भट्टी के सामने स्थित धातुमल बिन में डाला जाता है। विचाराधीन प्रकार की भट्टियां सीधे चलने वाली भट्टियों की तुलना में ईंधन की गुणवत्ता के प्रति बहुत कम संवेदनशील होती हैं; इसलिए, उनका उपयोग बॉयलर के नीचे 10-35 t / के भाप उत्पादन के साथ सॉर्ट किए गए और अनसोर्टेड हार्ड और ब्राउन कोयले दोनों को जलाने के लिए किया जाता है। एच।
एक निश्चित भट्ठी और इसके साथ चलती ईंधन की एक परत के साथ फायरबॉक्स, ईंधन के संचलन और दहन की प्रक्रियाओं को व्यवस्थित करने के लिए विभिन्न सिद्धांतों पर आधारित हैं। एक पेंचिंग बार के साथ भट्टियों में, ईंधन एक निश्चित क्षैतिज जाली के साथ एक विशेष आकार के एक विशेष बार के साथ चलता है, जो कि जाली के साथ घूमता है। उनका उपयोग 6.5 t / h तक की भाप क्षमता वाले बॉयलरों के नीचे भूरे कोयले को जलाने के लिए किया जाता है। स्क्रूइंग बार के साथ एक प्रकार का फ़ायरबॉक्स प्रोफेसर का मशाल-परत फ़ायरबॉक्स है। एस वी तातिशचेव, जिसका उपयोग 75 टी / एच तक की भाप क्षमता वाले बॉयलरों के नीचे मिल्ड पीट जलाने के लिए किया जाता था। यह शाफ्ट प्री-फर्नेस की उपस्थिति से चिमनी बार के साथ एक पारंपरिक भट्टी से भिन्न होता है, जिसमें मिल्ड पीट को एक विशेष बेदखलदार द्वारा शाफ्ट में चूसे गए ग्रिप गैसों द्वारा पूर्व-सूखा जाता है। यह फायरबॉक्स भूरे और सख्त कोयले को भी जला सकता है।
V.V. पोमेरेन्त्सेव प्रणाली की झुकी हुई भट्टी और उच्च गति वाली भट्टियों में, ईंधन, ऊपर से भट्टी में प्रवेश कर रहा है, दहन के दौरान भट्ठी के निचले हिस्से में गुरुत्वाकर्षण की कार्रवाई के तहत स्लाइड करता है, जिससे ईंधन के नए हिस्से प्रवेश कर सकते हैं। भट्ठी। इन भट्टियों का उपयोग जलाने के लिए किया जाता है लकड़ी का कचरा 2.5 से 20 t/h तक स्टीम आउटपुट वाले बॉयलर के तहत, और माइन फर्नेस और ढेलेदार पीट जलाने के लिए - 6.5 t/h तक स्टीम आउटपुट वाले बॉयलर के तहत।
रूस में ईंधन संतुलन की ख़ासियत के संबंध में, जिसमें मुख्य रूप से कठोर और आंशिक रूप से भूरे रंग के कोयले का उपयोग किया जाता है, कैस्टर और मैकेनिकल चेन ग्रेट्स के साथ भट्टियां सबसे आम हैं। पीट, शेल और लकड़ी जलाने के लिए डिज़ाइन की गई भट्टियाँ बहुत कम आम हैं, क्योंकि इस प्रकार के ईंधन रूस के ईंधन संतुलन में द्वितीयक भूमिका निभाते हैं।
भड़कना प्रक्रिया ठोस, तरल और गैसीय ईंधन को जला सकती है। जिसमें:
गैसीय ईंधन को किसी प्रारंभिक तैयारी की आवश्यकता नहीं होती है;
ठोस ईंधन को विशेष चूर्णीकरण प्रतिष्ठानों में एक महीन पाउडर में पहले से पीसना चाहिए, जिनमें से मुख्य तत्व कोयला मिलें हैं;
तरल ईंधन को विशेष नलिका में बहुत महीन बूंदों में मिलाया जाना चाहिए।
तरल और गैसीय ईंधन को किसी भी भाप क्षमता के बॉयलर के नीचे जलाया जाता है, और चूर्णित ईंधन को बॉयलर इकाइयों के तहत 35-50 t/h और उससे अधिक की भाप क्षमता के साथ जलाया जाता है।
तीन प्रकार के ईंधन में से प्रत्येक का प्रज्वलन विशिष्ट विशेषताओं में भिन्न होता है, लेकिन सामान्य सिद्धान्तदहन की फ्लेयर विधि किसी भी ईंधन के लिए समान रहती है।
भड़कना भट्टी (चित्र 4) एक आयताकार कक्ष 1 है जो दुर्दम्य ईंटों से बना है, जिसमें ईंधन और इसके दहन के लिए आवश्यक हवा, यानी ईंधन-वायु मिश्रण, बर्नर 2 के माध्यम से निकट संपर्क में पेश किए जाते हैं। यह मिश्रण परिणामी लौ में प्रज्वलित और जलता है। दहन के गैसीय उत्पाद भट्ठी को उसके ऊपरी भाग में छोड़ देते हैं। जब इन दहन उत्पादों के साथ चूर्णित ईंधन को जलाया जाता है, तो ईंधन राख का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बॉयलर के गैस नलिकाओं में भी ले जाया जाता है, और बाकी राख भट्ठी के निचले हिस्से (स्लैग फ़नल) में गिर जाती है। लावा का।
चावल। चार। : ए - ठोस लावा हटाने के साथ चूर्णित ईंधन के लिए एकल-कक्ष भट्ठी; बी - तरल लावा हटाने के साथ चूर्णित ईंधन के लिए एकल-कक्ष भट्ठी; सी - तरल और गैसीय ईंधन के लिए भट्ठी; जी - चूर्णित ईंधन को जलाने के लिए अर्ध-खुले दहन कक्ष के साथ एक भट्टी
दहन कक्ष की दीवारें अंदर से वाटर-कूल्ड पाइप - फर्नेस वॉटर स्क्रीन की एक प्रणाली से ढकी होती हैं। इन स्क्रीनों का उद्देश्य मशाल और पिघले हुए लावा के उच्च तापमान की कार्रवाई के तहत दहन कक्ष के अस्तर को टूट-फूट से बचाना है, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि वे हैं प्रभावी सतहताप, मशाल द्वारा उत्सर्जित ऊष्मा की एक बड़ी मात्रा को मानते हुए। इसलिए, ये फर्नेस स्क्रीन बहुत हो जाते हैं प्रभावी उपकरणठंडा फ्लू गैसदहन कक्ष में।
चूर्णित ईंधन के लिए भड़काने वाली भट्टियों को लावा हटाने की विधि के अनुसार दो वर्गों में विभाजित किया जाता है: क) ठोस अवस्था में राख हटाने वाली भट्टियाँ; बी) तरल स्लैग हटाने के साथ भट्टियां।
ठोस अवस्था में स्लैग को हटाने के साथ भट्ठी का कक्ष 1 (चित्र 4, ए) एक स्लैग फ़नल 3 द्वारा नीचे से सीमित है, जिसकी दीवारें स्क्रीन पाइप द्वारा संरक्षित हैं। इस फ़नल को "कोल्ड" कहा जाता है। टार्च से गिरने वाले स्लैग की बूंदें, इस कीप में गिरने से, इसमें माध्यम का अपेक्षाकृत कम तापमान होने के कारण, ठोस होकर, अलग-अलग दानों में दानेदार हो जाता है। ठंडे फ़नल से, गर्दन के माध्यम से लावा के दाने 4 लावा प्राप्त करने वाले उपकरण 5 में प्रवेश करते हैं, जिससे उन्हें एक विशेष तंत्र द्वारा राख-राख हटाने की प्रणाली में हटा दिया जाता है।
भट्ठी कक्ष 1 तरल स्लैग हटाने के साथ (चित्र। 4, बी) एक क्षैतिज या थोड़ा झुका हुआ चूल्हा 3 द्वारा नीचे से सीमित है, जिसके पास भट्ठी स्क्रीन के निचले हिस्से के थर्मल इन्सुलेशन के परिणामस्वरूप तापमान से अधिक है राख पिघलने का तापमान बनाए रखा जाता है। इसके परिणामस्वरूप, इस चूल्हे पर टार्च से गिरा हुआ स्लैग पिघला हुआ अवस्था में रहता है और भट्टी से नल-छिद्र 4 के माध्यम से स्लैग-रिसीविंग बाथ 5 में पानी से भर जाता है, जहाँ, सख्त होने पर, यह छोटे कांच के कणों में टूट जाता है।
तरल स्लैग हटाने वाली भट्टियों को एक- (चित्र 4, बी) और बड़े बॉयलरों के लिए दो-कक्ष (चित्र 4, डी) में विभाजित किया गया है। बाद में, दहन कक्ष को दो कक्षों में बांटा गया है:
1 - दहन कक्ष जिसमें ईंधन जलाया जाता है;
2 - शीतलन कक्ष जिसमें दहन उत्पादों को ठंडा किया जाता है।
दहन कक्ष के स्क्रीन थर्मल इन्सुलेशन के साथ कवर किए गए हैं
अधिक मज़बूती से तरल लावा प्राप्त करने के लिए दहन तापमान को अधिकतम करने के लिए, और शीतलन कक्ष की स्क्रीन खुली होती है ताकि वे दहन उत्पादों के तापमान को और अधिक कम कर सकें।
तरल और गैसीय ईंधन (चित्र 4, सी) के लिए भड़काने वाली भट्टियां क्षैतिज या थोड़े झुके हुए चूल्हे के साथ बनाई जाती हैं।
बहुत बड़ी बॉयलर इकाइयों में, प्रिज्मीय आकार के दहन कक्षों के साथ, तथाकथित अर्ध-खुले कक्ष बनाए जाते हैं, जो एक विशेष चुटकी की उपस्थिति की विशेषता होती है जो भट्ठी को दो क्षेत्रों में विभाजित करती है: दहन और शीतलन। अर्ध-खुले कक्षों का उपयोग चूर्णित (चित्र 4, डी), तरल और गैसीय ईंधन को जलाने के लिए किया जाता है।
ज्वाला भट्टियों को बर्नर के प्रकार के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है, जो प्रत्यक्ष-प्रवाह और घूमता है, और दहन कक्ष में बर्नर का स्थान। बर्नर को सामने (चित्र 4) और उसके पार्श्व की दीवारों पर और दहन कक्ष के कोनों पर रखा जाता है (चित्र 4)। बड़ी बॉयलर इकाइयों में, भट्टी के सामने और पीछे की दीवारों पर बर्नर के विपरीत स्थान का उपयोग करना भी संभव है (चित्र 4, डी)।
व्हर्लपूल (चक्रवात) भट्टियों में, वाष्पशील की एक उच्च सामग्री के साथ ठोस ईंधन को जलाना संभव है, धूल भरी अवस्था में या 4-6 मिमी के दाने के आकार के साथ-साथ (अभी भी दुर्लभ) ईंधन तेल को कुचल दिया जाता है।
चक्रवात भट्ठी के संचालन का सिद्धांत यह है कि लगभग क्षैतिज (चित्र 5, ए) या छोटे व्यास के एक ऊर्ध्वाधर बेलनाकार प्री-फर्नेस 1 में, एक गैस-वायु भंवर बनाया जाता है, जिसमें जलते हुए ईंधन के कण बार-बार घूमते हैं। जब तक वे संतुलित अवस्था में लगभग पूरी तरह से जल न जाएं।
चावल। पांच। : ए - क्षैतिज चक्रवात पूर्व-भट्टियों के साथ एक भट्टी; बी - ऊर्ध्वाधर चक्रवात पूर्व भट्टियों के साथ भट्ठी
ठोस ईंधन के दहन के दौरान पूर्व-भट्टियों से दहन उत्पाद आफ्टरबर्निंग चेंबर 2 में प्रवेश करते हैं, और इससे - कूलिंग चेंबर 3 में और फिर बॉयलर यूनिट के गैस नलिकाओं में। प्री-फर्नेस से स्लैग को टैपहोल 5 के माध्यम से तरल रूप में हटा दिया जाता है, और आफ्टरबर्नर और कूलिंग चैंबर के बीच या साइक्लोन प्री-फर्नेस और आफ्टरबर्नर के बीच फंसे हुए स्लैग की मात्रा को बढ़ाने के लिए पाइप 4 का स्लैग-ट्रैपिंग बंडल है स्थापित जब ईंधन तेल जल रहा है, और कभी-कभी ठोस ईंधन को कुचल दिया जाता है, तो आफ्टरबर्नर नहीं बनाए जाते हैं और दहन उत्पादों को प्री-फर्नेस से सीधे कूलिंग चेंबर में हटा दिया जाता है। चक्रवात भट्टियों का उपयोग बॉयलर इकाइयों में अपेक्षाकृत उच्च भाप उत्पादन के साथ किया जाता है।
ऊपर सूचीबद्ध ईंधन दहन के तीन मुख्य तरीकों के अलावा, कुछ और मध्यवर्ती तरीके भी हैं।
द्वारा विभिन्न रासायनिक संरचना ठोस सामग्री और पदार्थ अलग तरह से जलाओ। सरल वाले (कालिख, लकड़ी का कोयला, कोक, एन्थ्रेसाइट), जो रासायनिक रूप से शुद्ध कार्बन हैं, चिंगारी, लपटों और धुएं के गठन के बिना गर्म या सुलगते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ संयोजन में प्रवेश करने से पहले उन्हें विघटित करने की आवश्यकता नहीं होती है। इस तरह (ज्वलनहीन) दहन आमतौर पर धीमा होता है और इसे कहा जाता है विजातीय(या सतह) दहन। रासायनिक रूप से जटिल ठोस ज्वलनशील सामग्रियों (लकड़ी, कपास, रबर, रबर, प्लास्टिक, आदि) का दहन दो चरणों में होता है: 1) अपघटन, जिसकी प्रक्रिया लौ और प्रकाश उत्सर्जन के साथ नहीं होती है; 2) उचित दहन, एक लौ या सुलगने की उपस्थिति की विशेषता। इस प्रकार, जटिल पदार्थ स्वयं नहीं जलते हैं, लेकिन उनके अपघटन के उत्पाद जलते हैं। यदि वे गैसीय अवस्था में जलते हैं, तो ऐसे दहन को कहा जाता है सजातीय.
रासायनिक रूप से जटिल सामग्रियों और पदार्थों के दहन की एक विशिष्ट विशेषता लौ और धुएं का निर्माण है। ज्वाला चमकदार गैसों, वाष्प और ठोस पदार्थों से बनती है, जिसमें दहन के दोनों चरण आगे बढ़ते हैं।
धुआँ दहन उत्पादों का एक जटिल मिश्रण है जिसमें ठोस कण होते हैं। दहनशील पदार्थों की संरचना के आधार पर, उनका पूर्ण या अधूरा दहन, धुआं होता है निश्चित रंगऔर गंध।
अधिकांश प्लास्टिक और मानव निर्मित फाइबर ज्वलनशील होते हैं। वे तरलीकृत रेजिन के निर्माण के साथ जलते हैं, कार्बन मोनोऑक्साइड, हाइड्रोजन क्लोराइड, अमोनिया, हाइड्रोसायनिक एसिड और अन्य विषाक्त पदार्थों की एक महत्वपूर्ण मात्रा का उत्सर्जन करते हैं।
दहनशील तरल पदार्थ ठोस दहनशील पदार्थों की तुलना में अधिक ज्वलनशील, क्योंकि वे अधिक आसानी से प्रज्वलित होते हैं, अधिक तीव्रता से जलते हैं, और विस्फोटक वाष्प-वायु मिश्रण बनाते हैं। दहनशील तरल पदार्थ अपने आप नहीं जलते हैं। उनके वाष्प तरल की सतह के ऊपर जल रहे हैं। वाष्प की मात्रा और उनके गठन की दर तरल की संरचना और तापमान पर निर्भर करती है। हवा में वाष्प का दहन केवल कुछ सांद्रता पर ही संभव है, जो तरल के तापमान पर निर्भर करता है।
डिग्री को चिह्नित करने के लिए आग से खतरादहनशील तरल पदार्थ, यह फ्लैश बिंदु का उपयोग करने के लिए प्रथागत है। फ्लैश बिंदु जितना कम होगा, आग के मामले में तरल उतना ही खतरनाक होगा। फ्लैश बिंदु द्वारा निर्धारित किया जाता है विशेष तकनीकऔर आग के खतरे की डिग्री के अनुसार ज्वलनशील तरल पदार्थों को वर्गीकृत करने के लिए उपयोग किया जाता है।
दहनशील तरल (GZh)यह प्रज्वलन स्रोत को हटाने और 61 डिग्री सेल्सियस से अधिक का फ्लैश बिंदु होने के बाद अपने आप जलने में सक्षम तरल है। ज्वलनशील तरल (ज्वलनशील तरल)यह 61 डिग्री सेल्सियस तक फ्लैश बिंदु वाला तरल है। सबसे कम फ़्लैश बिंदु (-50 ?C) में कार्बन डाइसल्फ़ाइड होता है, उच्चतम - बिनौले का तेल(300? सी)। एसीटोन का फ्लैश प्वाइंट माइनस 18, एथिल अल्कोहल - प्लस 13 है?
ज्वलनशील तरल पदार्थों के लिए, प्रज्वलन तापमान आमतौर पर फ्लैश बिंदु से कई डिग्री अधिक होता है, और FL के लिए - 30…35?सी।
इग्निशन तापमान की तुलना में ऑटोइग्निशन तापमान बहुत अधिक है। उदाहरण के लिए, एसीटोन अनायास 500 ° C, गैसोलीन - लगभग 300 ° C के तापमान पर प्रज्वलित हो सकता है।
दूसरों के लिए महत्वपूर्ण गुण(आग के संदर्भ में) ज्वलनशील तरल पदार्थों को जिम्मेदार ठहराया जाना चाहिए उच्च घनत्ववाष्प (हवा से भारी); तरल पदार्थों का कम घनत्व (पानी से हल्का) और पानी में उनमें से अधिकांश की अघुलनशीलता, जो बुझाने के लिए पानी के उपयोग की अनुमति नहीं देता है; आंदोलन के दौरान स्थैतिक बिजली जमा करने की क्षमता; उच्च गर्मी और दहन दर।
ज्वलनशील गैसें (Y Y)एक बड़े खतरे का प्रतिनिधित्व करते हैं न केवल इसलिए कि वे जलते हैं, बल्कि इसलिए भी कि वे हवा या अन्य गैसों के साथ विस्फोटक मिश्रण बनाने में सक्षम हैं। इस प्रकार, सभी ज्वलनशील गैसें विस्फोटक होती हैं। हालांकि, दहनशील गैस एक निश्चित एकाग्रता पर ही हवा के साथ विस्फोटक मिश्रण बना सकती है। हवा में ज्वलनशील गैस की न्यूनतम सांद्रता जिस पर पहले से ही प्रज्वलन (विस्फोट) संभव है, कहलाती है कम सांद्रता ज्वलनशील सीमा (एलईएल). हवा में ज्वलनशील गैस की उच्चतम सांद्रता जिस पर अभी भी प्रज्वलन संभव है, कहलाती है ऊपरी सांद्रता ज्वलनशील सीमा (यूसीएल). इन सीमाओं के भीतर स्थित सघनता क्षेत्र कहलाता है इग्निशन क्षेत्र. LEL और VKVV को दहनशील मिश्रण की मात्रा के% में मापा जाता है। जब दहनशील गैस की सांद्रता LEL से कम और LEL से अधिक होती है, तो दहनशील गैस और वायु का मिश्रण प्रज्वलित नहीं होता है। ज्वलनशील गैस विस्फोट और आग के मामले में अधिक खतरनाक होती है, ज्वलन क्षेत्र जितना बड़ा होता है और एलईएल कम होता है। उदाहरण के लिए, अमोनिया का प्रज्वलन क्षेत्र 16...27%, हाइड्रोजन 4...76%, मीथेन 5...16%, एसिटिलीन 2.8...93%, कार्बन मोनोऑक्साइड 12.8...75 है। %। इस प्रकार, एसिटिलीन, जिसमें सबसे बड़ा प्रज्वलन क्षेत्र और सबसे कम एलईएल है, में सबसे बड़ा विस्फोट खतरा है। ज्वलनशील गैसों के अन्य खतरनाक गुणों में विस्फोट की बड़ी विनाशकारी शक्ति और पाइपों के माध्यम से चलते समय स्थैतिक बिजली उत्पन्न करने की क्षमता शामिल है।
ज्वलनशील धूल कुछ कठोर और रेशेदार सामग्रियों के प्रसंस्करण के दौरान निर्माण प्रक्रिया के दौरान बनते हैं और आग लगने का एक महत्वपूर्ण खतरा पैदा करते हैं। गैसीय माध्यम में अत्यधिक कुचली हुई और लटकी हुई अवस्था में ठोस एक परिक्षिप्त तंत्र का निर्माण करते हैं। जब परिक्षिप्त माध्यम वायु होता है, तो ऐसी प्रणाली कहलाती है एयरोसोल. वायु से निकलने वाली धूल कहलाती है airgel. एरोसोल विस्फोटक मिश्रण बना सकते हैं, जबकि एरोजेल सुलग सकते हैं और जल सकते हैं।
आग के खतरे के संदर्भ में, धूल उस उत्पाद से कई गुना बेहतर होती है जिससे उन्हें प्राप्त किया जाता है, क्योंकि धूल का एक बड़ा विशिष्ट सतह क्षेत्र होता है। धूल के कण जितने महीन होते हैं, उसकी सतह उतनी ही अधिक विकसित होती है और प्रज्वलन और विस्फोट के मामले में धूल उतनी ही खतरनाक होती है रासायनिक प्रतिक्रियाएक गैस और एक ठोस के बीच, एक नियम के रूप में, बाद की सतह पर बहती है और सतह बढ़ने पर प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है। उदाहरण के लिए, 1 किलो कोयले की धूल एक सेकंड के एक अंश में जल सकती है। एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, जस्ता अखंड राज्यआमतौर पर जलने में अक्षम होते हैं, लेकिन धूल के रूप में वे हवा में विस्फोट करने में सक्षम होते हैं। एल्युमिनियम पाउडर एयरगेल अवस्था में अनायास प्रज्वलित हो सकता है।
धूल के एक बड़े सतह क्षेत्र की उपस्थिति इसकी उच्च सोखने की क्षमता को निर्धारित करती है। इसके अलावा, धूल में एक दूसरे के खिलाफ कणों के घर्षण और प्रभावों के कारण, इसके आंदोलन की प्रक्रिया में स्थैतिक बिजली के प्रभार प्राप्त करने की क्षमता होती है। पाइपलाइनों के माध्यम से धूल का परिवहन करते समय, इसके द्वारा संचित चार्ज बढ़ सकता है और पदार्थ, एकाग्रता, कण आकार, गति की गति, पर्यावरण की आर्द्रता और अन्य कारकों पर निर्भर करता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज की उपस्थिति से चिंगारी बन सकती है, धूल-हवा के मिश्रण का प्रज्वलन हो सकता है।
हालांकि, धूल के ज्वलनशील और विस्फोटक गुण मुख्य रूप से इसके आत्म-प्रज्वलन तापमान और कम सांद्रता विस्फोटक सीमा से निर्धारित होते हैं।
स्थिति के आधार पर, किसी भी धूल में दो स्व-प्रज्वलन तापमान होते हैं: एयरजेल के लिए और एरोसोल के लिए। स्वयं जलने का तापमानएरोसोल की तुलना में एयरजेल बहुत कम होता है, क्योंकि। एयरजेल में ज्वलनशील पदार्थ की उच्च सांद्रता गर्मी के संचय का पक्ष लेती है, और एरोसोल में धूल के कणों के बीच की दूरी की उपस्थिति आत्म-प्रज्वलन के दौरान ऑक्सीकरण प्रक्रिया में गर्मी के नुकसान को बढ़ाती है। स्वत: प्रज्वलन तापमान पदार्थ की सूक्ष्मता की डिग्री पर भी निर्भर करता है।
कम विस्फोटक सीमा(ईएलएल) हवा में धूल की सबसे छोटी मात्रा (जी/एम3) है जिस पर एक प्रज्वलन स्रोत की उपस्थिति में विस्फोट होता है। सभी धूल को दो समूहों में बांटा गया है। सेवा समूह और 65 g/m3 तक LEL के साथ विस्फोटक धूल शामिल करें। पर समूह बी 65 g/m3 से अधिक LEL वाली ज्वलनशील धूल शामिल हैं।
पर औद्योगिक परिसरधूल की सांद्रता आमतौर पर निचली विस्फोटक सीमा से काफी नीचे होती है। धूल की ऊपरी विस्फोटक सीमा इतनी अधिक है कि वे व्यावहारिक रूप से अप्राप्य हैं। तो, चीनी धूल के विस्फोट की ऊपरी सीमा की एकाग्रता 13500, और पीट है - 2200 ग्राम / एम 3।
एरोसोल अवस्था में प्रज्वलित महीन धूल गैस-वायु मिश्रण के दहन की दर से जल सकती है। इस मामले में, गैसीय दहन उत्पादों के निर्माण के कारण दबाव बढ़ सकता है, जिसकी मात्रा ज्यादातर मामलों में मिश्रण की मात्रा से अधिक होती है, और उच्च तापमान पर उनके गर्म होने के कारण, जिससे उनकी मात्रा में भी वृद्धि होती है। विस्फोट करने के लिए धूल की क्षमता और विस्फोट के दौरान दबाव का परिमाण काफी हद तक प्रज्वलन स्रोत के तापमान, धूल और हवा की नमी, राख सामग्री, धूल के फैलाव, हवा की संरचना और तापमान पर निर्भर करता है। धूल-हवा का मिश्रण। ज्वलन स्रोत का तापमान जितना अधिक होगा, धूल की सघनता उतनी ही कम होगी। हवा और धूल में नमी की मात्रा बढ़ने से विस्फोट की तीव्रता कम हो जाती है।
गैसों, तरल पदार्थों और के ज्वलनशील गुणों पर ठोसद्वारा आंका जा सकता है ज्वलनशीलता गुणांकसेवा, जो सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है (यदि पदार्थ का रासायनिक सूत्र है या इसे मौलिक संरचना से प्राप्त किया जा सकता है)
कश्मीर = 4C + 1H + 4S - 2O - 2CI - 3F - 5 बीआर,
जहाँ C, H, S, O, Cl, F, Br क्रमशः कार्बन, हाइड्रोजन, सल्फर, ऑक्सीजन, क्लोरीन, फ्लोरीन और ब्रोमीन परमाणुओं की संख्या है। रासायनिक सूत्रपदार्थ।
के साथ? 0 पदार्थ गैर-दहनशील है, K > 0 पर यह ज्वलनशील है। उदाहरण के लिए, C5HO4 सूत्र वाले पदार्थ का ज्वलनशीलता गुणांक इसके बराबर होगा: K \u003d 4 5 + 1 1-2 4 \u003d 13।
ज्वलनशीलता गुणांक का उपयोग करना, सूत्र द्वारा कई हाइड्रोकार्बन के ज्वलनशील गैसों के प्रज्वलन की कम सांद्रता सीमा को सटीक रूप से निर्धारित करना संभव है एनकेपीवी = 44 / के.
जीवन सुरक्षा का सारांश
