Đặc điểm chung của các quá trình đốt cháy nhiên liệu. Nhiên liệu và nguyên tắc cơ bản của lý thuyết đốt cháy. Thiết kế hộp cứu hỏa

Đốt cháy là quá trình tương tác của nhiên liệu với chất oxy hóa, kèm theo sự giải phóng nhiệt. Vai trò của tác nhân oxy hóa trong hầu hết các trường hợp được thực hiện bởi oxy trong khí quyển.

Để quá trình đốt cháy xảy ra, cần đảm bảo sự tiếp xúc chặt chẽ giữa các phân tử của nhiên liệu và chất oxy hóa, tức là cần trộn nhiên liệu với không khí.

Do đó, quá trình đốt cháy bao gồm hai giai đoạn:

1. trộn nhiên liệu với không khí;

2. quá trình đốt cháy nhiên liệu.

Trong quá trình của giai đoạn thứ hai, quá trình đánh lửa xảy ra trước, sau đó là quá trình đốt cháy nhiên liệu.

Trong quá trình đốt cháy, một ngọn lửa được hình thành trong đó các phản ứng đốt cháy của các thành phần nhiên liệu diễn ra và nhiệt được giải phóng. Trong công nghệ, khi đốt nhiên liệu dạng khí, lỏng và rắn, người ta sử dụng cái gọi là phương pháp đốt bằng ngọn lửa. ngọn đuốc là chế độ xem riêng tư ngọn lửa hình thành khi nhiên liệu và không khí được cung cấp vào không gian làm việc của lò dưới dạng tia, dần dần trộn lẫn với nhau.

Trong quá trình đốt cháy nhiên liệu bùng phát, cơ sở khí động học của quá trình là các dòng phản lực. Do bản chất của chuyển động phản lực trong quá trình đốt cháy ngọn lửa có thể là tầng và hỗn loạn, nên sự khuếch tán phân tử và hỗn loạn đóng một vai trò quan trọng trong các quá trình trộn.

Chuyển động tầng được gọi là chuyển động như vậy khi các dòng khí chảy song song với nhau, không cắt nhau. Trong chế độ hỗn loạn, nhiều xoáy xuất hiện trong dòng chảy, dẫn đến sự trộn lẫn mạnh mẽ của khí.

Trong thực tế, khi chế tạo các thiết bị đốt cháy nhiên liệu (đầu đốt, vòi phun), nhiều phương tiện cấu trúc khác nhau được sử dụng (thiết bị điều khiển các tia theo một góc với nhau, thiết bị cho các tia xoáy, v.v.) để tổ chức quá trình trộn nhiên liệu với không khí. cần thiết cho từng trường hợp cụ thể.

Có quá trình đốt cháy đồng nhất và không đồng nhất. Trong quá trình đốt cháy đồng nhất, nhiệt và sự truyền khối xảy ra giữa các vật thể ở cùng trạng thái tổng hợp. Đốt cháy đồng nhất là đặc trưng của nhiên liệu khí và xảy ra trong khối lượng.

Trong quá trình đốt cháy không đồng nhất, nhiệt và sự truyền khối xảy ra giữa các vật thể ở các trạng thái kết tụ khác nhau (sự trao đổi xảy ra giữa khí và bề mặt của các hạt nhiên liệu). Quá trình đốt cháy như vậy là đặc trưng của nhiên liệu lỏng và rắn.

Quá trình cháy đồng nhất có thể diễn ra trong vùng động học và vùng khuếch tán.

Trong quá trình đốt cháy động học, việc trộn hoàn toàn nhiên liệu với không khí được thực hiện trước và nhiên liệu được chuẩn bị trước, hỗn hợp không khí, được cung cấp cho vùng đốt. Trong quá trình cháy đồng thể khuếch tán, quá trình cháy và trộn không tách rời nhau mà xảy ra gần như đồng thời.

Nhiên liệu hữu cơ (khí, lỏng và rắn) được sử dụng rộng rãi trong loại khác lắp đặt nhiệt: trong lò hơi và nồi hơi nước nóng, bao gồm cả nhà máy điện tuabin hơi, trong lò công nghiệp và trong nông nghiệp, trong buồng đốt của tuabin khí và động cơ phản lực không khí, trong xi lanh của động cơ đốt trong pittông, trong buồng đốt của máy phát điện từ khí động, v.v. d.

Nhiên liệu trong bất kỳ cơ sở lắp đặt kỹ thuật nhiệt nào được đốt cháy để thu nhiệt do các phản ứng hóa học tỏa nhiệt và để thu được các sản phẩm sợi đốt của quá trình đốt cháy hoàn toàn (khí thải) hoặc các sản phẩm khí hóa.

Trong lò của nồi hơi, trong lò công nghiệp (trừ lò trục), trong động cơ đốt trong, trong buồng đốt của tuabin khí, quá trình đốt cháy được thực hiện với mức độ hoàn thiện cao nhất, thu được sản phẩm cháy hoàn toàn.

Trong máy tạo khí, quá trình khí hóa được thực hiện, trong đó oxy, không khí, hơi nước và carbon dioxide được sử dụng làm chất oxy hóa. Các phản ứng diễn ra trong các thiết bị như vậy về bản chất tương tự như các phản ứng đốt cháy, nhưng kết quả là chúng tạo ra các sản phẩm khí hóa khí dễ cháy.

Ngoài ra còn có quá trình đốt cháy nhiên liệu hai giai đoạn: 1 - đầu tiên, nhiên liệu được khí hóa; 2 - sau đó (trong cùng một thiết bị) các sản phẩm khí hóa được đốt cháy hoàn toàn.

Các điều kiện để đốt cháy nhiên liệu trong các thiết bị kỹ thuật nhiệt khác nhau và quá trình chuẩn bị cho quá trình đốt cháy của chúng là khác nhau, cũng như bản thân các loại nhiên liệu là khác nhau. Ví dụ, trong các lò hơi và nồi hơi nước nóng và trong các lò công nghiệp, nhiên liệu cháy hết ở áp suất không khí, còn trong buồng đốt của tuabin khí và trong xi lanh của động cơ đốt trong, nhiên liệu cháy ở áp suất cao gấp nhiều lần áp suất khí quyển. Mặc dù có những khác biệt trên, nhưng có nhiều điểm tương đồng trong quá trình đốt cháy của các loại nhiên liệu. Thông tin tóm tắt về quá trình đốt cháy và thiết bị nhiên liệu nêu dưới đây.

2. Phản ứng đốt cháy và khí hóa

Các quá trình đốt cháy được chia thành đồng nhất, xảy ra trong thể tích khi nhiên liệu và chất oxy hóa ở cùng trạng thái pha (ví dụ: quá trình đốt cháy hydro trong hỗn hợp với không khí) và không đồng nhất, xảy ra trên bề mặt của carbon rắn (ví dụ: , quá trình đốt cháy than cốc trong luồng không khí). Trong các phản ứng đốt cháy này, tác nhân oxy hóa là không khí khô, bao gồm khoảng 21% oxy và 79% nitơ theo thể tích, do đó các sản phẩm cháy có chứa chấn lưu - nitơ, làm loãng chúng. Khi oxy tinh khiết được sử dụng làm chất oxy hóa, sẽ không có chấn lưu.

3. Đốt cháy đồng nhất. Động học của các phản ứng hóa học

Trong tất cả các cài đặt kỹ thuật nhiệt, họ cố gắng thực hiện các quá trình đốt cháy ở tốc độ cao nhất, bởi vì điều này cho phép bạn tạo ra các máy móc và thiết bị có kích thước nhỏ và đạt năng suất cao nhất trong đó. Các quá trình đốt cháy trong các cơ sở lắp đặt hiện có diễn ra ở tốc độ cao với việc giải phóng một lượng nhiệt lớn trong quá trình đốt cháy nhiên liệu và ở nhiệt độ cao. Để hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến tốc độ cháy, các yếu tố động học của các phản ứng hóa học được xem xét dưới đây.

Tốc độ của bất kỳ phản ứng hóa học nào phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng, nhiệt độ và áp suất. Điều này được giải thích là do các phân tử khí, di chuyển theo các hướng khác nhau với tốc độ cao, va chạm với nhau. Chúng va chạm càng thường xuyên thì phản ứng diễn ra càng nhanh. Tần suất va chạm của các phân tử phụ thuộc vào số lượng của chúng trên một đơn vị thể tích, tức là vào nồng độ và ngoài ra, vào nhiệt độ. Nồng độ được hiểu là khối lượng của một chất trên một đơn vị thể tích và được đo bằng kg / m3, và thường xuyên hơn - số kilomol trên 1 m3.

4. Đặc điểm đốt cháy nhiên liệu khí

Quá trình cháy của nhiên liệu khí là đồng nhất, tức là cả nhiên liệu và chất oxy hóa đều ở trạng thái tổng hợp như nhau và không có ranh giới pha. Để quá trình đốt cháy bắt đầu, khí phải tiếp xúc với chất oxy hóa. Với sự có mặt của chất oxy hóa, một số điều kiện nhất định phải được tạo ra để bắt đầu quá trình đốt cháy. Quá trình oxy hóa các thành phần dễ cháy cũng có thể xảy ra ở nhiệt độ tương đối thấp. Trong những điều kiện này, tốc độ của các phản ứng hóa học là không đáng kể. Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng.

Khi đạt đến một nhiệt độ nhất định, hỗn hợp khí-không khí sẽ bốc cháy, tốc độ phản ứng tăng mạnh và lượng nhiệt trở nên đủ để duy trì quá trình cháy một cách tự nhiên. Nhiệt độ tối thiểu mà tại đó hỗn hợp bốc cháy được gọi là nhiệt độ bốc cháy. Giá trị của nhiệt độ này đối với các loại khí khác nhau là không giống nhau và phụ thuộc vào tính chất vật lý nhiệt của khí dễ cháy, hàm lượng nhiên liệu trong hỗn hợp, điều kiện đánh lửa, điều kiện loại bỏ nhiệt trong từng thiết bị cụ thể, v.v. Ví dụ, nhiệt độ bắt cháy của hydro nằm trong khoảng 820-870 K, và các oxit carbon và metan - tương ứng là 870-930 K và 10201070 K.

Khí dễ cháy được trộn với chất oxy hóa sẽ cháy trong ngọn đuốc. Ngọn đuốc là một thể tích khí chuyển động nhất định trong đó quá trình đốt cháy diễn ra. phù hợp với các quy định chung Các lý thuyết về quá trình đốt cháy phân biệt hai phương pháp đốt khí khác nhau cơ bản trong ngọn đuốc - động học và khuếch tán. Quá trình đốt cháy động học được đặc trưng bởi sự trộn sơ bộ (trước khi đốt cháy) khí với chất oxy hóa. Đầu tiên khí và chất oxy hóa được đưa vào thiết bị trộn của vòi đốt. Quá trình đốt cháy hỗn hợp được thực hiện bên ngoài máy trộn. Trong trường hợp này, tốc độ của quá trình sẽ bị giới hạn bởi tốc độ phản ứng hóa học của quá trình đốt cháy và
τhor, τchem.

Quá trình cháy khuếch tán xảy ra trong quá trình trộn khí cháy với không khí. Khí đi vào thể tích làm việc riêng biệt với không khí. Tốc độ của quá trình trong trường hợp này sẽ bị giới hạn bởi tốc độ trộn khí với không khí và τnóng

Một loạt các quá trình đốt cháy khuếch tán là quá trình đốt cháy hỗn hợp (khuếch tán động học). Khí được trộn sẵn với một lượng không khí (không đủ để đốt cháy hoàn toàn). Không khí này được gọi là sơ cấp. Hỗn hợp thu được được đưa vào thể tích làm việc. Phần còn lại của không khí (không khí thứ cấp) đi vào đó riêng biệt với nó.

Trong các lò của các đơn vị nồi hơi, động học và nguyên tắc hỗn hợp sự cháy nhiên liệu. phương pháp khuếch tán thường được sử dụng trong các lò công nghiệp chế biến.

Cấu trúc và chiều dài của ngọn đuốc, những thứ khác không đổi, phụ thuộc vào chế độ dòng chảy. Có những ngọn đuốc khí tầng và hỗn loạn. Ngọn lửa tầng được hình thành ở tốc độ dòng hỗn hợp thấp (ngọn lửa Re 3000 đã hỗn loạn gần đầu ra của đầu đốt.

Quá trình đốt cháy khí diễn ra trong một vùng hẹp gọi là mặt cháy. Khí được trộn sẵn với chất oxy hóa sẽ cháy ở phía trước quá trình đốt cháy, được gọi là phía trước động học. Mặt trước này là giao diện giữa hỗn hợp khí-không khí tươi và các sản phẩm đốt cháy. Diện tích bề mặt của mặt trước đốt cháy động học được xác định bởi tốc độ phản ứng hóa học.

Trong trường hợp đốt cháy khí khuếch tán, một mặt trận cháy khuếch tán được hình thành, là mặt phân cách giữa các sản phẩm cháy và hỗn hợp khí với các sản phẩm cháy khuếch tán theo hướng dòng khí. Diện tích bề mặt của mặt trước này được xác định bởi tốc độ trộn của khí với chất oxy hóa.

Quá trình đốt cháy khuếch tán-động học của khí được đặc trưng bởi sự hiện diện của hai mặt trước. Trong quá trình đốt cháy động học, chất oxy hóa được cung cấp trong hỗn hợp với khí được tiêu thụ, trong quá trình khuếch tán, phần khí đó bị cháy hết mà không cháy trong quá trình đốt cháy động học do thiếu chất oxy hóa.

Trên hình. 1 cho thấy cấu trúc của ngọn đuốc đang cháy ở nhiều cách khác nhauđốt cháy khí dễ cháy và sơ đồ của mặt trận đốt cháy.

Cơm. 1. : động học (a), hỗn hợp (b) và khuếch tán (c), cũng như sơ đồ của quá trình đốt cháy

Hỗn hợp khí-không khí sạch đi vào được làm nóng bằng cách truyền nhiệt bằng cách dẫn và bức xạ từ phía trước quá trình đốt cháy. Hỗn hợp được làm nóng đến nhiệt độ đánh lửa sẽ cháy ở phía trước quá trình đốt cháy và các sản phẩm cháy rời khỏi vùng này và khuếch tán một phần vào hỗn hợp đến. Vị trí của mặt trước đốt phía trên lối ra của đầu đốt phụ thuộc vào bản chất vật lý của khí dễ cháy, nồng độ của nó trong hỗn hợp, tốc độ dòng chảy và các yếu tố khác. Mặt trước quá trình đốt cháy có thể di chuyển theo hướng vuông góc với bề mặt của nó cho đến khi thiết lập được sự cân bằng giữa lượng hỗn hợp được đốt cháy và hỗn hợp đi vào trên một đơn vị bề mặt phía trước. Trong trường hợp này, trạng thái cân bằng nhiệt cũng được thực hiện: dòng nhiệt từ phía trước quá trình đốt cháy được cân bằng bởi dòng ngược của khí nguồn lạnh được truyền.

Đặc điểm quan trọng nhất của quá trình đốt cháy nhiên liệu khí là tốc độ lan truyền ngọn lửa bình thường, tốc độ mà mặt trước quá trình đốt cháy di chuyển dọc theo phương bình thường đến bề mặt của nó theo hướng của hỗn hợp khí-không khí sắp tới. Nếu và bằng với hình chiếu của vectơ vận tốc dòng chảy trên pháp tuyến với bề mặt trước, thì mặt trước này sẽ đứng yên đối với lối ra của vòi đốt. Các yếu tố chính mà tốc độ lan truyền ngọn lửa bình thường phụ thuộc vào là phản ứng khí, nồng độ của nó trong hỗn hợp và nhiệt độ gia nhiệt trước của hỗn hợp.

Khả năng phản ứng của khí được xác định bởi giá trị của năng lượng kích hoạt. Rõ ràng, các khí có năng lượng kích hoạt thấp phản ứng với tác nhân oxy hóa ở tốc độ cao hơn và các khí này được đặc trưng bởi tốc độ lan truyền ngọn lửa cao (hydro, axetylen). Lượng nhiệt giải phóng trong quá trình đốt cháy và nhiệt độ ở phía trước quá trình đốt cháy phụ thuộc vào nồng độ của khí và hỗn hợp. Sự đun nóng ban đầu của hỗn hợp làm tăng nhiệt độ ở phía trước. Nếu tốc độ chảy ra của hỗn hợp cao hơn đáng kể so với tốc độ lan truyền ngọn lửa thì có thể tháo mỏ hàn ra. Nếu vận tốc khí thải nhỏ hơn đáng kể so với vận tốc lan truyền ngọn lửa, thì sẽ có sự rút lại (vượt quá) của ngọn lửa vào đầu đốt.

5. Giới hạn nổ dưới và giới hạn trên của khí cháy

Khác tính năng quan trọngđốt cháy hỗn hợp khí-không khí là sự hiện diện của giới hạn nồng độ. Các khí dễ cháy có thể bốc cháy hoặc phát nổ nếu chúng được trộn với không khí theo một tỷ lệ nhất định (đối với mỗi loại khí) và được làm nóng đến ít nhất nhiệt độ bắt cháy của chúng. Có thể đánh lửa và đốt cháy tự phát hơn nữa hỗn hợp khí-không khí ở các tỷ lệ khí và không khí nhất định khi có nguồn lửa (thậm chí là tia lửa).

Phân biệt giữa hạ và thượng giới hạn nồng độđộ nổ (tính dễ cháy) - tỷ lệ phần trăm tối thiểu và tối đa của khí trong hỗn hợp mà tại đó nó có thể bốc cháy và phát nổ.

Giới hạn dưới tương ứng với mức tối thiểu và giới hạn trên tương ứng với lượng khí tối đa trong hỗn hợp mà chúng bốc cháy (trong quá trình đánh lửa) và sự lan truyền ngọn lửa tự phát (không có dòng nhiệt từ bên ngoài) (tự bốc cháy). Các giới hạn tương tự tương ứng với các điều kiện nổ của hỗn hợp khí-không khí.

Giới hạn nổ dưới tương ứng với nồng độ tối thiểu của hơi nhiên liệu trong hỗn hợp với không khí, tại đó xảy ra vụ nổ khi ngọn lửa được đưa lên. Giới hạn cháy nổ trên tương ứng với nồng độ tối đa của hơi nhiên liệu trong hỗn hợp với không khí, trên ngưỡng đó sự bùng phát không còn xảy ra do thiếu oxy trong không khí. Dải giới hạn cháy (còn gọi là giới hạn nổ) càng rộng và giới hạn dưới càng thấp thì khí càng dễ nổ. Hầu hết các hydrocacbon có giới hạn nổ thấp. Đối với CH4 metan, giới hạn nổ dưới và trên lần lượt là 5% và 15% theo thể tích.

Một số khí có giới hạn nổ (độ cháy) rộng nhất: hydro (4,0 - 75%), axetylen (2,0 - 81%) và carbon monoxide (12,5 - 75%). Hàm lượng thể tích của khí dễ cháy trong hỗn hợp khí-không khí, dưới mức đó ngọn lửa không thể tự lan truyền trong hỗn hợp này khi một nguồn được đưa vào nó nhiệt độ cao, được gọi là giới hạn nồng độ dưới của sự bắt lửa (sự lan truyền ngọn lửa) hoặc giới hạn nổ dưới của một loại khí nhất định. Do đó, hỗn hợp khí và không khí chỉ nổ nếu hàm lượng khí dễ cháy trong đó nằm trong khoảng giữa giới hạn nổ dưới và trên.

Sự tồn tại của giới hạn cháy (nổ) là do tổn thất nhiệt trong quá trình đốt cháy. Khi hỗn hợp dễ cháy được pha loãng với không khí, oxy hoặc khí mất nhiệt tăng, tốc độ lan truyền ngọn lửa giảm và quá trình cháy dừng lại sau khi loại bỏ nguồn đánh lửa.

Với sự gia tăng nhiệt độ của hỗn hợp, các giới hạn dễ cháy mở rộng và ở nhiệt độ vượt quá nhiệt độ tự bốc cháy, hỗn hợp khí với không khí hoặc oxy sẽ cháy ở bất kỳ tỷ lệ thể tích nào.

Giới hạn cháy (nổ) không chỉ phụ thuộc vào loại khí dễ cháy mà còn phụ thuộc vào điều kiện thí nghiệm (dung tích bình, nhiệt lượng tỏa ra của nguồn đánh lửa, nhiệt độ hỗn hợp, ngọn lửa lan truyền lên, xuống, theo chiều ngang, v.v.). Điều này giải thích các giá trị hơi khác nhau của các giới hạn này trong các nguồn văn học khác nhau. Khi ngọn lửa lan từ trên xuống dưới hoặc theo chiều ngang, giới hạn dưới tăng nhẹ và giới hạn trên giảm.

Ước lượng quá áp suất trong vụ nổ của các hỗn hợp như vậy như sau: khí tự nhiên- 0,75 MPa, propan và butan - 0,86 MPa, hydro - 0,74 MPa, axetylen - 1,03 MPa. Trong điều kiện thực tế, nhiệt độ vụ nổ không đạt đến giá trị tối đa và áp suất tạo ra thấp hơn so với chỉ định, tuy nhiên, chúng đủ để phá hủy không chỉ lớp lót của nồi hơi, tòa nhà mà cả các thùng chứa kim loại nếu xảy ra vụ nổ trong chúng.

Lý do chính cho sự hình thành hỗn hợp khí-không khí dễ nổ là rò rỉ khí từ hệ thống cung cấp khí và các bộ phận riêng lẻ của nó (đóng van bị rò rỉ, mòn đệm hộp, vỡ đường ống dẫn khí, rò rỉ kết nối ren v.v.), cũng như thông gió phòng, lò nung và ống dẫn khí của nồi hơi và lò nung không hoàn hảo, tầng hầm và các giếng tiện ích ngầm khác nhau. Nhiệm vụ của nhân viên vận hành hệ thống gas và lắp đặt là việc phát hiện và loại bỏ kịp thời các sự cố rò rỉ khí và thực hiện nghiêm ngặt hướng dẫn sản xuất về việc sử dụng nhiên liệu khí, cũng như thực hiện chất lượng cao vô điều kiện việc kiểm tra phòng ngừa theo lịch trình và sửa chữa hệ thống cung cấp khí đốt và thiết bị khí đốt.

6. Đặc điểm đốt cháy nhiên liệu lỏng

Nhiên liệu lỏng được sử dụng chủ yếu hiện nay là dầu mazut. Khi lắp đặt công suất nhỏ, dầu sưởi cũng được sử dụng, là hỗn hợp của dầu hỏa kỹ thuật với nhựa. Phương pháp đốt cháy nhiên liệu lỏng ở trạng thái nguyên tử hóa có ứng dụng thực tế lớn nhất. Quá trình nguyên tử hóa nhiên liệu giúp tăng tốc đáng kể quá trình đốt cháy và thu được ứng suất nhiệt cao trong thể tích buồng đốt do tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa nhiên liệu và chất oxy hóa.

Nhiệt độ sôi của nhiên liệu lỏng luôn thấp hơn nhiệt độ tự bốc cháy của chúng, tức là nhiệt độ tối thiểu của môi trường mà từ đó nhiên liệu bắt cháy rồi cháy mà không cần nguồn nhiệt bên ngoài. Nhiệt độ này cao hơn nhiệt độ đánh lửa, tại đó nhiên liệu chỉ cháy khi có nguồn đánh lửa bên ngoài (tia lửa, cuộn dây nóng, v.v.). Do đó, với sự có mặt của chất oxy hóa, quá trình đốt cháy nhiên liệu lỏng chỉ có thể xảy ra ở trạng thái hơi. Tình huống này là cơ sở chính để hiểu cơ chế của quá trình đốt cháy nhiên liệu lỏng.

Quá trình đốt cháy nhiên liệu lỏng bao gồm các giai đoạn sau: 1 - nguyên tử hóa (phun) với sự trợ giúp của vòi phun; 2 - bay hơi và phân hủy nhiệt của nhiên liệu; 3 - trộn các sản phẩm thu được với không khí; 4 - đánh lửa hỗn hợp; 5 - quá trình đốt cháy thực tế.

Mục đích của nguyên tử hóa là làm tăng bề mặt tiếp xúc của chất lỏng với không khí và các chất khí. Trong trường hợp này, bề mặt tăng lên vài nghìn lần. Do bức xạ mạnh của ngọn đuốc đang cháy, các giọt nước bay hơi rất nhanh và trải qua quá trình phân hủy nhiệt (nứt vỡ).

Một giọt nhiên liệu lỏng rơi vào một thể tích nóng, nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tự bốc cháy, bắt đầu bay hơi một phần. Hơi nhiên liệu được trộn lẫn với không khí và tạo thành hỗn hợp hơi-không khí. Đánh lửa xảy ra tại thời điểm nồng độ hơi trong hỗn hợp đạt đến giá trị vượt quá giá trị của nó ở giới hạn đánh lửa nồng độ thấp hơn. Quá trình đốt cháy sau đó được duy trì một cách tự nhiên do nhiệt lượng nhận được từ sự sụt giảm từ quá trình đốt cháy hỗn hợp dễ cháy. Bắt đầu từ thời điểm đánh lửa, tốc độ của quá trình bay hơi tăng lên, do nhiệt độ đốt cháy của hỗn hợp hơi-không khí dễ cháy vượt quá đáng kể nhiệt độ ban đầu của thể tích nơi nhiên liệu nguyên tử hóa được đưa vào.

Do đó, quá trình đốt cháy nhiên liệu lỏng được đặc trưng bởi hai quá trình liên quan đến nhau: sự bay hơi của nhiên liệu do giải phóng nhiệt từ hỗn hợp hơi-không khí đang cháy và quá trình đốt cháy thực tế của hỗn hợp này gần bề mặt của giọt. Quá trình đốt cháy đồng nhất hỗn hợp hơi-không khí là quá trình hóa học và quá trình bay hơi có bản chất vật lý. Tỷ lệ kết quả và thời gian đốt cháy nhiên liệu lỏng sẽ được xác định bởi cường độ của quá trình vật lý hoặc hóa học.

Khi đốt cháy nhiên liệu lỏng, ngọn đuốc bao gồm ba giai đoạn: 1 - chất lỏng; 2 - rắn (cacbon phân tán từ quá trình phân hủy hydrocacbon lỏng); 3 - khí.

Tốc độ đốt cháy, như trong quá trình đốt cháy các khí dễ cháy, phụ thuộc vào điều kiện hình thành hỗn hợp, mức độ sục khí sơ bộ, mức độ nhiễu loạn của ngọn đuốc, nhiệt độ của buồng đốt và các điều kiện để phát triển ngọn đuốc. Khí hydrocarbon phân tử cao, phân hủy ở nhiệt độ cao thành các hợp chất đơn giản, thải ra carbon đen, kích thước hạt rất nhỏ (~ 0,3 micron). Những hạt này khi được nung nóng sẽ tạo ra ánh sáng của ngọn lửa. Có thể giảm độ sáng của ngọn lửa hydrocarbon nặng. Để làm được điều này, phải tiến hành trộn sơ bộ một phần, tức là phải cung cấp một lượng không khí nhất định cho vòi phun. Oxy làm thay đổi bản chất của quá trình phân hủy các phân tử hữu cơ: carbon được giải phóng không phải ở dạng rắn mà ở dạng carbon monoxide, cháy với ngọn lửa trong suốt hơi xanh.

Nếu tốc độ đốt cháy của hơi tạo thành vượt quá đáng kể tốc độ bay hơi của nhiên liệu, thì tốc độ bay hơi được coi là tốc độ đốt cháy, sau đó τburn = τvật lý + τhóa học.

Mặt khác, khi tốc độ tương tác hóa học của hơi với chất oxy hóa thấp hơn nhiều so với tốc độ bay hơi của nhiên liệu, cường độ của quá trình đốt cháy sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào tốc độ phản ứng hóa học của quá trình đốt cháy hỗn hợp hơi-không khí và sự bay hơi của giọt - giai đoạn dài nhất của quá trình đốt cháy nhiên liệu lỏng. Do đó, để đốt nhiên liệu lỏng thành công và tiết kiệm, cần tăng độ phân tán của vòi phun.

7. Đốt nhiên liệu rắn (cháy dị thể)

Để đốt cháy nhiên liệu, bạn cần một số lượng lớn không khí, vượt quá nhiều lần trọng lượng của lượng nhiên liệu. Khi lớp nhiên liệu được thổi bằng không khí, lực của áp suất khí động học của dòng chảy P có thể nhỏ hơn trọng lượng của một mẩu nhiên liệu G hoặc ngược lại, lớn hơn trọng lượng của nó. Trong các lò có "tầng sôi", "sôi" có liên quan đến việc tách các hạt nhiên liệu, làm tăng thể tích của lớp lên 1,5-2,5 lần. Chuyển động của các hạt nhiên liệu (thường là từ 2 đến 12 mm) tương tự như chuyển động của chất lỏng sôi, đó là lý do tại sao một lớp như vậy được gọi là "sôi".

Trong các lò có tầng sôi, dòng khí không lưu thông trong vùng lớp mà thổi trực tiếp qua lớp. Luồng không khí xuyên qua lớp trải qua sự giảm tốc không đồng đều, tạo ra một trường vận tốc phức tạp trong đó các hạt luôn thay đổi hướng gió tùy thuộc vào vị trí của chúng trong luồng. Trong trường hợp này, các hạt thu được chuyển động quay xung quanh, tạo ra ấn tượng về một chất lỏng đang sôi.

quá trình đốt nhiên liệu rắn có thể được chia thành các giai đoạn chồng lên nhau một cách có điều kiện. Các giai đoạn này tiến hành trong các điều kiện nhiệt độ và nhiệt độ khác nhau và yêu cầu lượng chất oxy hóa khác nhau.

Nhiên liệu tươi đi vào lò ít nhiều phải chịu sự gia nhiệt nhanh chóng, hơi ẩm bốc hơi khỏi nó và các chất dễ bay hơi được giải phóng - sản phẩm của quá trình chưng cất nhiên liệu khô. Đồng thời, quá trình hình thành than cốc tiến hành. Than cốc được đốt cháy và khí hóa một phần trên ghi, và các sản phẩm khí được đốt cháy trong không gian lò. Phần khoáng chất không cháy của nhiên liệu biến thành xỉ và tro trong quá trình đốt cháy nhiên liệu.

8. Thiết kế các loại lò

Thiết bị đốt hoặc lò đốt là một phần của bộ nồi hơi, được thiết kế để đốt nhiên liệu và giải phóng nhiệt liên kết hóa học trong đó. Đồng thời, lò là một thiết bị trao đổi nhiệt, trong đó một phần nhiệt thoát ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu được bức xạ tỏa ra các bề mặt gia nhiệt. Ngoài ra, khi đốt cháy nhiên liệu rắn trong lò, một phần tro thải ra ngoài.

Theo loại nhiên liệu được đốt cháy, các lò đốt nhiên liệu rắn, lỏng và khí được phân biệt. Ngoài ra, có những lò mà bạn có thể đốt đồng thời các loại khác nhau nhiên liệu: rắn với lỏng hoặc khí, lỏng và khí.

Có ba cách đốt cháy nhiên liệu chính: theo lớp, đốt đuốc và quay cuồng (lốc xoáy). Theo điều này, các lò được chia thành ba lớp lớn: lớp, ngọn đuốc và xoáy. Lò lửa và lò xoáy thường được kết hợp thành một loại lò buồng chung.

Cơm. 2. : a - lớp dày đặc; b - lớp "sôi"; c và d - lớp lơ lửng (các đám khói không đồng nhất)

Trong lớp, nhiên liệu được đốt cháy dưới các đơn vị nồi hơi với công suất hơi lên tới 20-35 t/h. Chỉ có thể đốt cháy nhiên liệu rắn dạng cục trong lớp, ví dụ: than nâu và than cứng, than bùn vón cục, đá phiến dầu, gỗ. Nhiên liệu được đốt cháy trong lớp được nạp vào lưới, trên đó nó nằm trong một lớp dày đặc. Quá trình đốt cháy nhiên liệu xảy ra trong dòng không khí xuyên qua lớp này, thường là từ dưới lên.

Lò đốt nhiên liệu trong một lớp được chia thành ba lớp (Hình 3):

1 - lò có lưới cố định và lớp nhiên liệu cố định trên đó (Hình 3, a và b);

2 - lò có lưới chuyển động di chuyển lớp nhiên liệu nằm trên nó (Hình 3, c, d);

3 - lò có lưới cố định và lớp nhiên liệu di chuyển dọc theo nó (Hình 3, e, f, g).

Cơm. 3. Sơ đồ lò đốt nhiên liệu trong một lớp: a - lưới ngang thủ công; b - lò có bánh xe trên một lớp cố định; trong - buồng lửa với lưới cơ học chuỗi; g - lò có ghi xích ngược cơ học và bánh xe; d - hộp cứu hỏa có thanh cắt; e - hộp cứu hỏa có lưới; g - hộp cứu hỏa của hệ thống Pomerantsev

Lò đơn giản nhất với một tấm lưới cố định và một lớp nhiên liệu cố định là lò có một tấm lưới ngang thủ công (Hình 3, a). Tất cả các loại nhiên liệu rắn có thể được đốt cháy trên lưới này, nhưng nhu cầu bảo trì thủ công giới hạn phạm vi của nó trong các nồi hơi có sản lượng hơi rất thấp (lên đến 1-2 t / h).

Để đốt nhiên liệu phân tầng trong nồi hơi có công suất hơi lớn hơn, việc bảo dưỡng lò được cơ giới hóa và trên hết là cung cấp nhiên liệu tươi cho lò.

Trong các lò có lưới cố định và lớp nhiên liệu cố định, quá trình cơ giới hóa được thực hiện bằng cách sử dụng bánh xe 1, liên tục nạp nhiên liệu tươi một cách cơ học và phân tán nó lên bề mặt của lưới 2 (Hình 3, b). Trong các lò như vậy, có thể đốt than cứng và nâu, và đôi khi than antraxit dưới nồi hơi có công suất hơi lên tới 6,5-10,0 t / h.

Loại lò có lưới chuyển động di chuyển lớp nhiên liệu nằm trên nó bao gồm các lò có lưới xích cơ học (Hình 3, c), được thực hiện theo nhiều cách sửa đổi khác nhau. Trong lò này, nhiên liệu từ phễu cấp liệu 1 chảy theo trọng lực đến phía trước của lưới xích vô tận di chuyển chậm 2, cung cấp nhiên liệu vào lò. Nhiên liệu đốt liên tục di chuyển dọc theo lò cùng với tấm ghi. Đồng thời, nó được đốt cháy hoàn toàn, sau đó xỉ hình thành ở cuối ghi được đổ vào phễu xỉ 3.

Hộp cứu hỏa ghi xích rất nhạy cảm với chất lượng nhiên liệu. Chúng thích hợp nhất để đốt các loại than đã được phân loại, không đóng bánh, có độ ẩm vừa phải và tro vừa phải với nhiệt độ nóng chảy của tro tương đối cao và hiệu suất chất dễ bay hơi VG = 10-25% trên mỗi khối lượng cháy được. Cũng có thể đốt than antraxit đã phân loại trong các lò như vậy. Đối với công việc thiêu kết than, cũng như than có tro nóng chảy thấp, lò có ghi xích là không phù hợp. Những lò này có thể được lắp đặt dưới nồi hơi có công suất hơi từ 10 đến 150 t/h, nhưng ở Nga, chúng được lắp đặt dưới Nồi hơi với công suất hơi 10-35 t/h, chủ yếu để đốt than antraxit phân loại.

Để đốt cháy nhiên liệu có độ ẩm cao, đặc biệt là than bùn, lưới xích được kết hợp với lò sơ bộ trục, cần thiết để làm khô sơ bộ nhiên liệu. Hộp cứu hỏa chuỗi trục phổ biến nhất là hộp cứu hỏa prof. T. F. Makarieva.

Một loại hộp cứu hỏa khác trong lớp này là hộp cứu hỏa có lưới xích ngược và bánh xe đẩy. Trong các lò này, tấm ghi lò di chuyển theo hướng ngược lại, tức là từ bức tường phía sau của lò ra phía trước. Bánh xe được đặt trên bức tường phía trước của lò, liên tục cung cấp nhiên liệu cho bạt. Xỉ đã cháy được đổ từ ghi vào thùng chứa xỉ nằm dưới mặt trước của lò. Các lò thuộc loại đang được xem xét ít nhạy cảm hơn nhiều với chất lượng nhiên liệu so với các lò có ghi thẳng, do đó, chúng được sử dụng để đốt cả than cứng và nâu đã phân loại và chưa phân loại trong nồi hơi có công suất hơi từ 10-35 tấn / h.

Hộp cứu hỏa với một tấm lưới cố định và một lớp nhiên liệu di chuyển dọc theo nó dựa trên các nguyên tắc khác nhau để tổ chức các quá trình chuyển động và đốt cháy nhiên liệu. Trong các lò có thanh vặn, nhiên liệu di chuyển dọc theo một tấm lưới ngang cố định với một thanh đặc biệt có hình dạng đặc biệt, di chuyển qua lại dọc theo tấm lưới. Chúng được sử dụng để đốt than nâu trong nồi hơi có công suất hơi lên tới 6,5 tấn / h. Một loại hộp cứu hỏa có thanh vặn là hộp cứu hỏa lớp ngọn đuốc của prof. S. V. Tatishchev, được sử dụng để đốt than bùn nghiền dưới nồi hơi có công suất hơi lên đến 75 t / h. Nó khác với lò nung thông thường có thanh ống khói bởi sự hiện diện của lò sơ bộ trục, trong đó than bùn nghiền được làm khô sơ bộ bằng khí thải được hút vào trục bằng một vòi phun đặc biệt. Hộp cứu hỏa này cũng có thể đốt cháy than nâu và cứng.

Trong các lò có lưới nghiêng và lò tốc độ cao của hệ thống V.V. Pomerantsev, nhiên liệu đi vào lò từ phía trên, trong quá trình đốt cháy, trượt dưới tác động của trọng lực vào phần dưới của lò, cho phép các phần nhiên liệu mới đi vào lò nung. Những lò này được sử dụng để đốt cháy chất thải gỗ dưới nồi hơi có công suất hơi từ 2,5 đến 20 t/h, và lò mỏ và để đốt than bùn vón cục - dưới nồi hơi có công suất hơi lên tới 6,5 t/h.

Liên quan đến đặc thù của cân bằng nhiên liệu ở Nga, trong đó chủ yếu sử dụng than cứng và một phần than nâu, lò nung có bánh xe và lưới xích cơ học là phổ biến nhất. Lò được thiết kế để đốt than bùn, đá phiến sét và gỗ ít phổ biến hơn nhiều, vì các loại nhiên liệu này đóng vai trò thứ yếu trong cân bằng nhiên liệu của Nga.

Quá trình ngọn lửa có thể đốt cháy nhiên liệu rắn, lỏng và khí. Trong đó:

Nhiên liệu khí không cần chuẩn bị sơ bộ;

Nhiên liệu rắn phải được nghiền trước thành bột mịn trong các cơ sở nghiền bột đặc biệt, thành phần chính là các nhà máy than;

Nhiên liệu lỏng phải được nguyên tử hóa thành những giọt rất mịn trong các vòi phun đặc biệt.

Nhiên liệu lỏng và khí được đốt trong các nồi hơi có công suất hơi bất kỳ, và nhiên liệu nghiền thành bột được đốt trong các bộ nồi hơi có công suất hơi từ 35-50 t/h trở lên.

Sự bùng phát của từng loại trong số ba loại nhiên liệu khác nhau ở các tính năng cụ thể, nhưng nguyên tắc chung Phương pháp đốt cháy ngọn lửa vẫn giữ nguyên đối với bất kỳ loại nhiên liệu nào.

Lò đốt (Hình 4) là một buồng hình chữ nhật 1 làm bằng gạch chịu lửa, trong đó nhiên liệu và không khí cần thiết cho quá trình đốt cháy của nó, tức là hỗn hợp nhiên liệu-không khí, được đưa vào tiếp xúc gần nhau qua đầu đốt 2. Hỗn hợp này bốc cháy và cháy trong ngọn lửa kết quả. Các sản phẩm khí của quá trình đốt cháy rời khỏi lò ở phần trên của nó. Khi nhiên liệu nghiền thành bột được đốt cháy cùng với các sản phẩm cháy này, một phần đáng kể tro của nhiên liệu cũng được đưa vào ống dẫn khí của lò hơi và phần tro còn lại rơi xuống phần dưới (phễu xỉ) của lò dưới dạng của xỉ.

Cơm. 4. : a - lò một buồng dùng nhiên liệu nghiền thành bột có loại bỏ xỉ rắn; b - lò một buồng dùng nhiên liệu nghiền thành bột có loại bỏ xỉ lỏng; c - lò đốt nhiên liệu lỏng và khí; g - lò có buồng đốt nửa hở để đốt nhiên liệu nghiền thành bột

Thành buồng đốt được bao bọc từ bên trong bằng hệ thống ống làm mát bằng nước - màn chắn nước lò. Những màn chắn này nhằm bảo vệ lớp lót của buồng đốt khỏi hao mòn dưới tác động của nhiệt độ cao của mỏ hàn và xỉ nóng chảy, nhưng quan trọng nhất là chúng bề mặt hiệu quả sưởi ấm, nhận thấy một lượng nhiệt lớn phát ra từ ngọn đuốc. Do đó, những màn hình lò này trở nên rất công cụ hiệu quả làm mát khí thải trong buồng đốt.

Lò đốt nhiên liệu nghiền thành bột được chia thành hai loại theo phương pháp loại bỏ xỉ: a) lò loại bỏ tro ở trạng thái rắn; b) lò có loại bỏ xỉ lỏng.

Buồng 1 của lò loại bỏ xỉ ở trạng thái rắn (Hình 4, a) được giới hạn từ bên dưới bởi phễu xỉ 3, các bức tường được bảo vệ bằng các ống chắn. Phễu này được gọi là "lạnh". Những giọt xỉ rơi ra từ ngọn đuốc, rơi vào phễu này, do nhiệt độ tương đối thấp của môi trường trong đó, đông đặc lại, tạo hạt thành các hạt riêng biệt. Từ phễu lạnh, các hạt xỉ qua cổ 4 đi vào thiết bị tiếp nhận xỉ 5, từ đó chúng được đưa ra ngoài bằng cơ cấu đặc biệt vào hệ thống khử tro xỉ.

Buồng lò 1 có loại bỏ xỉ lỏng (Hình 4, b) được giới hạn từ bên dưới bởi một lò sưởi 3 nằm ngang hoặc hơi nghiêng, gần đó, do cách nhiệt của phần dưới của màn hình lò, nhiệt độ vượt quá giới hạn cho phép. nhiệt độ nóng chảy của tro được duy trì. Do đó, xỉ rơi từ ngọn đuốc xuống lò sưởi này vẫn ở trạng thái nóng chảy và chảy ra khỏi lò qua lỗ vòi 4 vào bể tiếp nhận xỉ 5 chứa đầy nước, tại đây, sau khi đông cứng, nó nứt thành các hạt thủy tinh nhỏ.

Lò loại bỏ xỉ lỏng được chia thành một buồng (Hình 4, b) và hai buồng đối với nồi hơi lớn (Hình 4, d). Sau này, buồng đốt được chia thành hai buồng:

1 - buồng đốt trong đó nhiên liệu được đốt cháy;

2 - buồng làm mát trong đó các sản phẩm đốt cháy được làm mát.

Các tấm chắn của buồng đốt được phủ lớp cách nhiệt để

để tối đa hóa nhiệt độ đốt cháy để thu được xỉ lỏng một cách đáng tin cậy hơn và các tấm chắn của buồng làm mát được mở để chúng có thể hạ nhiệt độ của các sản phẩm đốt nhiều hơn.

Lò đốt cho nhiên liệu lỏng và khí (Hình 4, c) được chế tạo với lò sưởi nằm ngang hoặc hơi nghiêng.

Trong các đơn vị nồi hơi rất lớn, cùng với các buồng đốt hình lăng trụ, cái gọi là buồng bán mở được tạo ra, được đặc trưng bởi sự hiện diện của một chốt đặc biệt chia lò thành hai vùng: đốt và làm mát. Buồng bán mở được sử dụng để đốt nhiên liệu dạng bột (Hình 4, d), dạng lỏng và dạng khí.

Lò đốt cũng có thể được phân loại theo loại đầu đốt, đó là dòng chảy trực tiếp và xoáy, và vị trí của đầu đốt trong buồng đốt. Đầu đốt được đặt ở mặt trước (Hình 4) và các bức tường bên của nó và ở các góc của buồng đốt (Hình 4). Trong các đơn vị nồi hơi lớn, cũng có thể sử dụng vị trí đối diện của đầu đốt ở các bức tường phía trước và phía sau của lò (Hình 4, d).

Trong lò xoáy nước (lốc xoáy), có thể đốt cháy nhiên liệu rắn có hàm lượng chất bay hơi cao, được nghiền thành bụi hoặc kích thước hạt 4-6 mm, cũng như dầu nhiên liệu (vẫn còn hiếm).

Nguyên lý hoạt động của lò lốc xoáy là ở dạng gần như nằm ngang (Hình 5, a) hoặc trong lò trước hình trụ thẳng đứng 1 có đường kính nhỏ, một xoáy khí-không khí được tạo ra, trong đó các hạt nhiên liệu đang cháy quay liên tục cho đến khi chúng cháy gần như hoàn toàn ở trạng thái cân bằng.

Cơm. 5. : a - lò có tiền lò lốc xoáy nằm ngang; b - lò có tiền lò lốc xoáy thẳng đứng

Các sản phẩm đốt từ các lò sơ bộ trong quá trình đốt cháy nhiên liệu rắn đi vào buồng đốt sau 2, và từ đó - vào buồng làm mát 3, sau đó vào các ống dẫn khí của bộ phận nồi hơi. Xỉ từ các lò trước được loại bỏ ở dạng lỏng thông qua lỗ vòi 5, và để tăng lượng xỉ bị mắc kẹt giữa lò đốt sau và buồng làm mát hoặc giữa lò đốt trước và lò đốt sau, một bó ống bẫy xỉ 4 là đã lắp đặt. Khi đốt dầu nhiên liệu, và đôi khi là nhiên liệu rắn bị nghiền nát, quá trình đốt sau không được thực hiện và các sản phẩm đốt được đưa trực tiếp từ lò sơ bộ vào buồng làm mát. Lò lốc xoáy được sử dụng trong các đơn vị nồi hơi với sản lượng hơi nước tương đối cao.

Ngoài ba phương pháp đốt cháy nhiên liệu chính được liệt kê ở trên, còn có một số phương pháp trung gian hơn.

khác nhau bởi Thành phần hóa học vật liệu rắn và các chất cháy khác nhau. Những thứ đơn giản (bồ hóng, than củi, than cốc, than antraxit), là carbon tinh khiết về mặt hóa học, nóng lên hoặc cháy âm ỉ mà không tạo thành tia lửa, ngọn lửa và khói. Điều này là do thực tế là chúng không cần phải bị phân hủy trước khi kết hợp với oxy trong khí quyển. Quá trình đốt cháy (không có ngọn lửa) như vậy thường diễn ra chậm và được gọi là không đồng nhất(hoặc bề mặt) đốt cháy. Quá trình đốt cháy các vật liệu rắn dễ cháy phức tạp về mặt hóa học (gỗ, bông, cao su, cao su, nhựa, v.v.) diễn ra theo hai giai đoạn: 1) phân hủy, các quá trình không kèm theo ngọn lửa và phát xạ ánh sáng; 2) đốt cháy thích hợp, được đặc trưng bởi sự hiện diện của ngọn lửa hoặc âm ỉ. Do đó, các chất phức tạp không tự cháy mà các sản phẩm phân hủy của chúng bị cháy. Nếu chúng cháy ở pha khí thì sự cháy như vậy được gọi là đồng nhất.

Một tính năng đặc trưng của quá trình đốt cháy các vật liệu và chất phức tạp về mặt hóa học là sự hình thành ngọn lửa và khói. Ngọn lửa được hình thành bởi các khí, hơi và chất rắn phát sáng, trong đó cả hai giai đoạn đốt cháy đều diễn ra.

Khói là một hỗn hợp phức tạp của các sản phẩm đốt cháy có chứa các hạt rắn. Tuỳ thuộc vào thành phần chất cháy, sự cháy hoàn toàn hay không hoàn toàn của chúng mà khói có màu nhất định và mùi.

Hầu hết nhựa và sợi nhân tạo đều dễ cháy. Chúng cháy với sự hình thành nhựa hóa lỏng, thải ra một lượng đáng kể carbon monoxide, hydro clorua, amoniac, axit hydrocyanic và các chất độc hại khác.

chất lỏng dễ cháy dễ cháy hơn các chất rắn dễ cháy, vì chúng bắt lửa dễ dàng hơn, cháy mạnh hơn và tạo thành hỗn hợp hơi-không khí dễ nổ. Chất lỏng dễ cháy không tự cháy. Hơi của chúng đang cháy trên bề mặt chất lỏng. Lượng hơi và tốc độ hình thành của chúng phụ thuộc vào thành phần và nhiệt độ của chất lỏng. Quá trình đốt cháy hơi trong không khí chỉ có thể xảy ra ở một số nồng độ nhất định, phụ thuộc vào nhiệt độ của chất lỏng.

Để đặc trưng cho mức độ nguy cơ hỏa hoạn chất lỏng dễ cháy, người ta thường sử dụng điểm chớp cháy. Điểm chớp cháy càng thấp, chất lỏng càng nguy hiểm về lửa. Điểm chớp cháy được xác định bởi kỹ thuật đặc biệt và được sử dụng để phân loại chất lỏng dễ cháy theo mức độ nguy hiểm cháy nổ của chúng.

Chất lỏng dễ cháy (GZh) Nó là chất lỏng có khả năng tự cháy sau khi loại bỏ nguồn đánh lửa và có điểm chớp cháy trên 61 °C. Chất lỏng dễ cháy (chất lỏng dễ cháy) Nó là chất lỏng có điểm chớp cháy lên tới 61°C. Điểm chớp cháy thấp nhất (-50 ° C) có carbon disulfide, cao nhất - dầu hạt lanh(300?C). Acetone có điểm chớp cháy âm 18, rượu etylic - cộng 13?

Đối với chất lỏng dễ cháy, nhiệt độ bốc cháy thường cao hơn điểm chớp cháy vài độ và đối với FL bằng - 30…35?С.

Nhiệt độ tự cháy cao hơn nhiều so với nhiệt độ bốc cháy. Ví dụ, axeton có thể tự bốc cháy ở nhiệt độ hơn 500 ° C, xăng - khoảng 300 ° C.

Cho người khác tính chất quan trọng(về lửa) chất lỏng dễ cháy nên được quy cho mật độ cao hơi (nặng hơn không khí); mật độ thấp của chất lỏng (nhẹ hơn nước) và tính không hòa tan của hầu hết chúng trong nước, không cho phép sử dụng nước để dập tắt; khả năng tích tụ tĩnh điện trong quá trình di chuyển; nhiệt độ cao và tốc độ đốt cháy.

khí dễ cháy (YY) thể hiện mối nguy hiểm lớn không chỉ vì chúng cháy mà còn vì chúng có thể tạo thành hỗn hợp nổ với không khí hoặc các loại khí khác. Vì vậy, tất cả các khí dễ cháy nổ. Tuy nhiên, khí dễ cháy có thể tạo thành hỗn hợp nổ với không khí chỉ ở một nồng độ nhất định. Nồng độ thấp nhất của khí dễ cháy trong không khí mà tại đó có thể bắt lửa (nổ) được gọi là giới hạn cháy nồng độ thấp hơn (LEL). Nồng độ cao nhất của khí cháy được trong không khí mà tại đó vẫn có thể bắt lửa được gọi là giới hạn cháy nồng độ trên (UCL). Vùng tập trung nằm bên trong các ranh giới này được gọi là khu vực đánh lửa. LEL và VKVV được đo bằng % thể tích của hỗn hợp cháy được. Khi nồng độ khí dễ cháy nhỏ hơn LEL và nhiều hơn LEL, hỗn hợp khí dễ cháy và không khí không bắt lửa. Khí dễ cháy càng nguy hiểm về cháy nổ, diện tích bắt lửa càng lớn và LEL càng thấp. Ví dụ, diện tích bắt lửa của amoniac là 16...27%, hydro 4...76%, metan 5...16%, axetylen 2,8...93%, carbon monoxide 12,8...75 %. Do đó, axetylen, có diện tích bắt lửa lớn nhất và LEL thấp nhất, có nguy cơ nổ lớn nhất. Các đặc tính nguy hiểm khác của khí dễ cháy bao gồm lực phá hủy lớn của vụ nổ và khả năng tạo ra tĩnh điện khi di chuyển qua các đường ống.

bụi dễ cháy được hình thành trong quá trình sản xuất trong quá trình xử lý một số vật liệu cứng và dạng sợi và gây ra nguy cơ hỏa hoạn đáng kể. Các chất rắn ở trạng thái bị nghiền nhỏ và lơ lửng trong môi trường khí tạo nên hệ phân tán. Khi môi trường phân tán là không khí, một hệ thống như vậy được gọi là sol khí. Bụi lắng xuống từ không khí được gọi là aerogel. Bình xịt có thể tạo thành hỗn hợp nổ, trong khi bình xịt có thể cháy âm ỉ và cháy.

Về nguy cơ hỏa hoạn, bụi cao gấp nhiều lần so với sản phẩm mà chúng thu được, vì bụi có diện tích bề mặt riêng lớn. Các hạt bụi càng mịn, bề mặt của nó càng phát triển và bụi càng nguy hiểm về khả năng bắt lửa và nổ, vì phản ứng hóa học giữa chất khí và chất rắn, theo quy luật, chảy trên bề mặt của chất rắn và tốc độ phản ứng tăng khi bề mặt tăng. Ví dụ, 1 kg than cám có thể cháy trong tích tắc. Nhôm, magie, kẽm trạng thái nguyên khối thường không có khả năng cháy, nhưng ở dạng bụi chúng có khả năng phát nổ trong không khí. Bột nhôm có thể tự bốc cháy ở trạng thái aerogel.

Sự hiện diện của diện tích bề mặt lớn của bụi quyết định khả năng hấp phụ cao của nó. Ngoài ra, bụi có khả năng thu được điện tích tĩnh trong quá trình chuyển động của nó, do ma sát và tác động của các hạt với nhau. Khi vận chuyển bụi qua đường ống, điện tích do nó tích lũy có thể tăng lên và phụ thuộc vào chất, nồng độ, kích thước hạt, tốc độ chuyển động, độ ẩm của môi trường và các yếu tố khác. Sự hiện diện của các điện tích tĩnh điện có thể dẫn đến sự hình thành tia lửa, đánh lửa hỗn hợp bụi-không khí.

Tuy nhiên, tính chất dễ cháy nổ của bụi được xác định chủ yếu bởi nhiệt độ tự bốc cháy và nồng độ thấp hơn giới hạn nổ của nó.

Tùy thuộc vào trạng thái, bất kỳ loại bụi nào cũng có hai nhiệt độ tự bốc cháy: đối với aerogel và đối với aerosol. Nhiệt độ tự bốc cháy aerogel thấp hơn nhiều so với aerosol, bởi vì. nồng độ cao của chất dễ cháy trong aerogel tạo điều kiện thuận lợi cho sự tích tụ nhiệt và sự hiện diện của khoảng cách giữa các hạt bụi trong sol khí làm tăng sự mất nhiệt trong quá trình oxy hóa trong quá trình tự bốc cháy. Nhiệt độ tự bốc cháy cũng phụ thuộc vào độ mịn của chất.

Giới hạn nổ thấp hơn(ELL) là lượng bụi nhỏ nhất (g/m3) trong không khí tại đó xảy ra vụ nổ khi có nguồn lửa. Tất cả bụi được chia thành hai nhóm. ĐẾN nhóm MỘT bao gồm bụi nổ với LEL lên tới 65 g/m3. TRONG nhóm b bao gồm các loại bụi dễ cháy với LEL cao hơn 65 g/m3.

TRONG cơ sở công nghiệp nồng độ bụi thường thấp hơn nhiều so với giới hạn nổ thấp hơn. Giới hạn nổ trên của bụi cao đến mức thực tế không thể đạt được. Vì vậy, nồng độ giới hạn trên của bụi đường nổ là 13500 và than bùn - 2200 gam/m3.

Bụi mịn bốc cháy ở trạng thái sol khí có thể cháy với tốc độ đốt cháy hỗn hợp khí-không khí. Trong trường hợp này, áp suất có thể tăng lên do sự hình thành các sản phẩm đốt cháy dạng khí, trong hầu hết các trường hợp, thể tích của chúng vượt quá thể tích của hỗn hợp và do chúng được nung nóng ở nhiệt độ cao, điều này cũng gây ra sự gia tăng thể tích của chúng. Khả năng phát nổ của bụi và cường độ áp suất trong quá trình nổ phần lớn phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn đánh lửa, độ ẩm của bụi và không khí, hàm lượng tro, sự phân tán của bụi, thành phần của không khí và nhiệt độ của bụi. hỗn hợp bụi-không khí. Nhiệt độ của nguồn đánh lửa càng cao thì nồng độ bụi có thể gây nổ càng thấp. Tăng độ ẩm của không khí và bụi làm giảm cường độ của vụ nổ.

Về đặc tính dễ cháy của chất khí, chất lỏng và chất rắn có thể được đánh giá bởi hệ số cháyĐẾN, được xác định theo công thức (nếu chất có công thức hóa học hoặc có thể suy ra từ thành phần nguyên tố)

K = 4C + 1H + 4S - 2O - 2CI - 3F - 5 Br,

trong đó C, H, S, O, Cl, F, Br lần lượt là số nguyên tử cacbon, hiđro, lưu huỳnh, oxi, clo, flo và brom trong công thức hóa học vật liệu xây dựng.

Với K? 0 chất không cháy, ở K > 0 chất cháy được. Ví dụ: hệ số cháy của chất có công thức C5HO4 sẽ bằng: K \u003d 4 5 + 1 1-2 4 \u003d 13.

Sử dụng hệ số dễ cháy, có thể xác định khá chính xác giới hạn nồng độ dưới bắt lửa của khí dễ cháy của một số hydrocacbon theo công thức NKPV = 44/K.

Tóm tắt về an toàn tính mạng