ТЕПЛОФИЗИКА И ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ
ТЕПЛОТЕХНИКИ
29
температуре 2235
0
С (немного ниже, чем у окиси углерода). Водород отличается
высокой реакционной способностью. Газы с высоким содержанием водорода
отличаются
большой
скоростью
распространения
пламени.
Водородовоздушные смеси имеют широкие пределы воспламеняемости и
весьма взрывоопасны.
Метан (СН
4
) – бесцветный нетоксичный газ, без запаха и вкуса.
Молекулярная масса 16,04; плотность 0,717 кг/м
3
при НФУ. Теплота сгорания
Q
в
= 39739 кДж/м
3
и
Q
н
= 35831 кДж/м
3
при НФУ. 1 м
3
метана при НФУ сгорает
при теоретически необходимом количестве воздуха по реакции
CH
4
+ 2 O
2
+ 7,52 N
2
= CO
2
+ 2 H
2
O + 7,52 N
2
(2.8)
образует 10,52 м
3
при НФУ
4CH
R
= 3400 кДж/м
3
. Метан является составной
частью почти всех видов газообразного топлива. Содержание его в природных
газах достигает 95…98%, в нефтяных – 30...45%; в газах, получаемых
дистилляцией твердых топлив, – 10…50%; в генераторном газе – 12…17%, в
доменном – 0,5…2,0%.
Метан имеет низкую реакционную способность и скорость
распространения пламени в смеси метана с воздухом в 6 – 7 раз ниже, чем в
смеси водорода с воздухом. Для достижения полноты сгорания метана
необходимы хорошее перемешивание его с воздухом и небольшой избыток
воздуха (
α
= 1,10 – 1,15), а также высокая температура в зоне горения.
Горение тяжелых углеводородов (С
n
Н
m
) можно выразить так:
С
n
Н
m
+ (
n
+ 0,25
⋅
m
)(O
2
+ 3,76N
2
)=
n
CO
2
+ 0,5
m
H
2
O +
+3,76(
n
+ 0,25
m
)N
2
.
(2.9)
1м
3
образует (
n
+ 0,25
m
) + 3,76(
n
+ 0,25
m
) м
3
продуктов горения.
mn
HC
R
колеблется в пределах 3508 - 3863 кДж/м
3
при НФУ (при
n
≤
6).
При сжигании газа с большим количеством метана и тяжелых
углеводородов потери тепла от химической неполноты горения
обусловливаются в большей степени содержанием в продуктах горения
водорода и метана, а не только окиси углерода, как при сжигании других видов
топлива. Наличие в продуктах горения продуктов неполного горения метана
обычно не сопровождается выделением сажистого углерода, как при неполном
горении мазута и тяжелых углеводородов. Поэтому могут быть значительные
потери от химической неполноты горения при вполне прозрачных продуктах
горения. Наличие же одного процента метана в продуктах горения вызывает
потерю
Q
3
= 10%. Поэтому при сжигании газа с большим содержанием метана
необходим тщательный контроль отходящих продуктов горения.
Для увеличения излучательной способности пламени метана можно его
предварительно подогреть или сжигать с подогретым до высокой температуры
воздухом. Это способствует разложению метана с выделением сажистого
углерода и обеспечивает увеличение излучательной способности факела.
Изменение коэффициента расхода воздуха также меняет характер пламени.
