количество воздуха (ΔLт и ΔLк, кг/с). При этом подсосанный в конвективный газоход воздух в процессе горения не участвует, то есть является полностью балластным.
Расходная часть материального баланса — газообразные продукты сгорания, покидающие котел, и твердые очаговые остатки – золошлаки (последние – только при сжигании твердого топлива). При этом шлак удаляется через холодную воронку или через летку (в топках с жидким шлакоудалением), а зола уноса улавливается в электрофильтрах или других золоуловителях (за исключением небольшой части, уносимой газообразными продуктами сгорания через дымовую трубу).
Таким образом, уравнение материального баланса по газовоздушному тракту можно записать в таком виде:
B + LB + ΔL = Lr + ΣGз/ш. (4.1)
В случае сжигания жидкого или газообразного топлива в этом уравнении последний член отсутствует.
Расход топлива В определяется мощностью (паропроизводительностью) котельного агрегата, а необходимый расход окислителя (кислорода) можно подсчитать по содержанию в топливе горючих компонентов – углерода С, водорода Н и серы S.
Так, например, количество кислорода, необходимое для полного сгорания углерода, легко определить, зная молекулярные массы углерода (12), кислорода (32) и плотность кислорода при 20 °С и 101,3 кПа (1,428 кг/м3):
Точно так же можно подсчитать количество необходимого кислорода для полного сгорания водорода (5,56 м3/кг) и серы (0,7 м3/кг). После этого легко определить теоретически необходимый расход кислорода для полного сгорания твердого и жидкого топлива (с учетом кислорода Оr, который имеется в сжигаемом топливе):
Если учесть, что содержание кислорода в воздухе (по объему) составляет приблизительно 21 %, то для определения теоретического количества сухого воздуха VBO (м3/кг), необходимого для полного сгорания твердого и жидкого топлива (то есть при α = 1,0), можно записать:
VBO = 0,0889 (Сr + 0,375SrO+K) + 0,265Нr − 0,ЗЗЗОr. (4.4)
Аналогичный расчет для случая, когда в котле сжигается газообразное топливо, позволяет определить теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 м3 газа (VBOм3/м3) с известным химическим составом:
VBO = 0,0476 [0,5СО + 0,5Н2 + 1,5H2S + 2(m + n/4)СmНn−O2]. (4.5)
Скорость горения, как и скорость других химических реакций, зависит, в частности, от концентрации реагирующих веществ. Поэтому теоретически необходимого количества воздуха оказывается недостаточно для полного сгорания топлива: на последней стадии горения скорость реакций станет недопустимо малой – топливо не успеет сгореть в зоне высоких температур. Именно поэтому в топку подают количество воздуха, превышающее теоретически необходимое. Отношение первого ко второму называют коэффициентом избытка воздуха и традиционно обозначают первой буквой греческого алфавита – α. Следовательно,
α = VB / VBO, (4.6)
где