Избыточного количества

При проектировании теплотехнических агрегатов нужно знать количество образующихся газов, чтобы правильно рассчитать газоходы, дымовую трубу, выбрать устройство (дымосос) для удаления этих газов и т. д. Как правило, количества продуктов сгорания (как и подаваемого воздуха) относят на единицу топлива (на 1 кг для твердого и жидкого и на 1 м3 в нормальных условиях для газа). Их рассчитывают исходя из уравнения материального баланса горения. Для грубых оценок можно считать, что в нормальных условиях объем продуктов сгорания 1/г твердого и жидкого топлив равен объему воздуха Ув, а газообразного топлива Кв+1. ибо объем основной составляющей дымовых газов — азота, так же как и «избыточного» кислорода, при горении не меняется. В реакциях (16.2) объем газов тоже остается постоянным. Для более точных расчетов необходимо все же учитывать, что при сжигании твердого топлива VT> > KB (обычно на 15—25 %) прежде всего из-за испарения содержащейся в нем влаги, а также из-за образования во-

сгорание топлива, т. е. окислить углерод до СО2, а водород — до Н2О. Обычно количество продуктов неполного горения (СО, Н2) , а также оксида азота NO столь мало, что их наличие не оказывает существенного влияния на суммарный объем газов. Для грубых оценок можно считать, что в нормальных условиях объем продуктов сгорания Уг твердого и жидкого топлив равен объему воздуха Ув, а газообразного топлива Ув+1> ибо объем основной составляющей дымовых газов — азота, так же как и «избыточного» кислорода, при горении не меняется. В реакциях (16.2) объем газов тоже остается постоянным. Для более точных расчетов необходимо все же учитывать, что при сжигании твердого топлива VT>VB (обычно на 15 — 25%) прежде всего из-за испарения содержащейся в нем влаги, а также из-за образования водяного пара при сгорании водородсодержа-щих соединений.

Это область фазовых переходов (зона кипения-конденсации) и область температур выше 200 °С. Технический тетроксид азота, циркулирующий в теплообменных системах, содержит ряд примесей: N2O, N2, избыточный кислород, Н2О, HNO3, HNOZ, продукты коррозии. Присутствие N2O, N2, избыточного кислорода связано с термическим необратимым разложением оксидов азота. Наличие Н2О, HNO3 и HNO2 связано с высокой гигроскопичностью N2O4. HNO3 и Н2О распределяются по контуру неравномерно. При средней концентрации HNO3 в теплоносителе 0,2 — 0,5 % ее концентрация в зоне кипения может достигать 0,8 — 3,0 %. Наличие Н2О, HNO3, HNO2 приводит к сильному возрастанию скорости коррозии конструкционных материалов. Снижение коррозионной активности теплоносителей на основе N2O4 может быть достигнуто введением 1 — 3 % NO, смещающего равновесие реакции

Наряду с реакциями (1) и (2) в области температур Г>300°К в реагирующей четырехокиси азота термодинамически возможен ряд процессов, приводящих к образованию молекулярного азота, избыточного кислорода и ряда других соединений [240, 241, 247—250]. Так, по данным [261], равновесие реакции

Необратимое разложение Л^Од в контуре АЭС может быть обусловлено как радиационными, так и чисто термическими процессами. Исследованию радиационного разложения N2O4 как теплоносителя и рабочего тела АЭС посвящен ряд работ [290—292]. Установлено, что в области температур Г^800°К и давлений Р^170 атм радиационная стойкость N2O4 достаточно высока. Менее изучена термическая стабильность реагирующей системы N2O44=±2NO2^2NO + O2. Необратимое разложение этой системы может быть вызвано разложением N2O4, NO2 и NO. В параграфах Г—4 данной главы показано, что разложение окислов азота NO и NO2 с образованием таких конечных продуктов, как N2 и О2, возможно уже при температурах порядка 600 °К- Процессы необратимого разложения. NO и N02 протекают в газовой фазе, на стенках реакционных сосудов и на поверхности различных металлических и окисных катализаторов. Вклады различных процессов в суммарную скорость разложения NO и NO2 зависят от температуры, давления, состава реакционной смеси, природы стенок реакционного сосуда, наличия катализатора и других факторов. Так, по данным Лоусона [241], необратимое разложение NO и N02 в области температур Г^400 °К катализируется парами воды. Не исключена возможность и того, что молекулы N2O4 также могут участвовать в ряде гомогенных и гетерогенных процессов, приводящих к образованию азота и избыточного кислорода. Из сказанного выше следует, что при расчете необратимого разложения реагирующего теплоносителя N2O4=p±2NO2*±2NO + O2 необходимо учитывать влияние стенок каналов АЭС, паров воды и примесей других веществ. Эта задача в настоящее время не может быть решена, так как отсутствуют необходимые кинетические данные и, в частности, данные по кинетике гетерогенного разложения N2O4, NO2 и NO на поверхности каналов из нержавеющей стали марки Х18Н10Т. Сталь марки Х18Н10Т, как известно [293—295], является одним из возможных конструкционных материалов АЭС с N2O4 в качестве теплоносителя и рабочего тела. Отсутствует также даже качественная информация относительно необратимого разложения NO2 в газовой фазе. В настоя-

Дымовые газы обычно состоят из азота — нейтральной составной части воздуха, избыточного кислорода, введённого в топку при горении, продуктов горения углерода — углекислоты и окиси углерода и продуктов горения водорода и серы топлива — водяных: паров и сернистого газа. Кроме того, водя-

Наличие в воде кислорода влияет на характер продуктов коррозии железа. Так, по данным М. К- Блюма [111,9], в начальный период коррозии (1-й час) в воде, насыщенной воздухом при температуре 25°, продукты коррозии состоят из \'-FeOOH. С увеличением длительности испытаний наряду с Y'FeOOH в продуктах коррозии обнаруживается шпинель. М. К- Блюм связывает это с уменьшением концентрации кислорода в воде в процессе испытаний. При-наличии же в ней избыточного кислорода (за счет введения перекиси водорода), когда испытания длятся более года, продукты коррозии представляют собой y-FeOOH. При нагреве до 316° С продукты коррозии, образующиеся при контакте железа с водой, температура которой 25° С, в течение 24 час, превращаются в магнетит; превращение это сопровождается уменьшением рН до нейтрального. При температуре 316° С в воде с низким содержанием кислорода продукты коррозии железа состоят из шпинели со следами a-Fe2O3. В растворах с высоким содержанием кислорода основную часть их составляет a-Fe203. В. Л. Линнебом [111,10] указывает, что в результате реакции железа с деаэрированной водой при температурах 600—300° С образуется Fe2O3. При содержании в воде 3—5 мг/л кислорода в продуктах коррозии, наряду с Fe3O4 присутствует у-Ре2О3 [111,11]. В воде с высоким значением рН (при наличии растворенного кислорода) в продуктах коррозии железа преобладает Fe3O4. Параметр решетки магнетита, образовавшегося в результате коррозионного процесса при температуре 330° С, составляет 8,43 А [111,6]. За несколько часов испытаний при температуре 316 С [111,12] на железе образуется пленка продуктов коррозии толщиной до 30 А. За 10 частолщина ее достигает 1000 А. Неоднократный нагрев и охлаждение образцов в воде не вызывает разрушения пленки продуктов коррозии. В деаэрированной воде пленка была равномерной, без язв и точек. Д. Л. Дуглас и Ф. К. Ци-цес- [111,12] при проведении испытаний в воде при температуре 360° С длительностью 1054 час наносили на поверхность железных образцов метки из окиси алюминия. По окончании испытаний метка оказалась покрытой толстым слоем магнетита. Второй раз эти испытания проводились ими в воде при температуре 180° С. Длительность их составляла 816 час. По окончании испытаний под меткой

Состав дымовых газов при полном сгорании газа различных месторождений отличается незначительно. Продукты сгорания состоят из углекислоты (порядка 1 м3/м3), водяных паров (2 — 2,5 м?/м3), азота и избыточного кислорода.

Значения объема теоретически необходимого воздуха для горения и продуктов сгорания природного газа в зависимости от коэффициента избытка воздуха а в дымовых газах приведены в табл. 2, в которой V3— объем теоретически необходимого количества воздуха; Усо, — объем углекислоты, V7N2 — объем азота, VQ, — объем избыточного кислорода, У„зб. возд— объем избыточного воздуха, УНао — объем водяных паров, Vc.r— объем сухих дымовых газов, V, — полный объем продуктов сгорания.

Анализ данных, приведенных в табл. 2, свидетельствует о том, что состав дымовых газов при полном сгорании газа различных месторождений почти одинаков. Продукты сгорания состоят из углекислоты (около 1 нма/нм?), водяных паров (2—2,5 нм3/нм3), азота к избыточного кислорода, причем содержание последних двух составляющих зависит от коэффициента избытка воздуха в дымовых газах.

из рис. 5-18, сохраняется примерно одинаковым в различных точках по ходу выгорания факела. В случае неорганизованной подачи воздуха, когда при высокой температуре в конце факела имеется большое количество избыточного кислорода, выгорание сажистых частиц происходит по всей длине пути факела, а их средний диаметр уменьшается в направлении от горелки к выходному сечению топки. Изложенное наглядно иллюстрируется рис. 5-19, на котором показано, как изменяется средний диаметр сажистых частиц в пламени по ходу выгорания факела при а =1,25. Эти данные относятся к работе регистровой горелки в условиях, когда до 25% воздуха подавалось в камеру помимо регистра. Ухудшенное перемешивание топлива с воздухом в корне факела приводило в этих условиях к затяжке горения и заметному смещению зоны факела с максимальной температурой пламени в сторону выходного окна топки.

и других деталей. Подземная (почвенная) коррозия является результатом воздействия почвы на металл. Коррозионное действие почвы повышается, если в ней содержатся соли, сообщающие среде электропроводность. Наиболее активна почва на уровне фунтовых вод: а!ажный фунт ифает роль неподвижного электролита. В большинстве случаев почвенная коррозия происходит при аэрации (т. е. постоянном поступлении кислорода) и носит местный характер, что объясняется неравномерностью аэрации. Особенно существенно возрастает интенсивность подземной коррозии при наличии блуждающих токов (токов, ответвляющихся от .различных электрических источников и проникающих в фунт и подземные сооружения). Наиболее опасны постоянные блуждающие токи. Коррозия под действием переменных блуждающих токов менее сильна. Такой коррозии подвержены подземные стальные коммуникации, проходящие вблизи трамвайных путей, сварочных площадок и цехов электролиза. Разновидностью почвенной коррозии является биокоррозия (микробиологическая коррозия), вызываемая микроорганизмами. Чаще всего она появляется в земляном фунте, в канавах, в морском и речном иле. Наружные поверхности оборудования, трубопроводов, металлоконструкций подвержены атмосферной коррозии, т. е. коррозии, протекающей в атмосферных условиях в присутствии избыточного количества кислорода при попеременном действии на металл влаги и сухого воздуха. Атмосферная коррозия усиливается в тех районах, где окружающий воздух содержит такие газы, как сернистый ангидрид, серный ангидрид и сероводород. Эти газы в присутствии влаги образуют кислоты, которые разрушают имеющиеся на металлах естественные защитные пленки и облегчают дальнейшее коррозионное разрушение. В нефтехимической аппаратуре возможна так называемая контактная коррозия. Она возникает на участке контакта двух различных или одинаковых ме-laiuiOB, находящихся в разных состояниях. Для возникновения такой коррозии достаточно, например, наличие в одном из металлов легирующих добавок.

и других деталей. Подземная (почвенная) коррозия является результатом воздействия почвы на металл. Коррозионное действие почвы повышается, если в ней содержатся соли, сообщающие среде электропроводность. Наиболее активна почва на уровне фунтовых вод: влажный грунт играет роль неподвижного электролита. В большинстве случаев почвенная коррозия происходит при аэрации (т. е. постоянном поступлении кислорода) и носит местный характер, что объясняется неравномерностью аэрации. Особенно существенно возрастает интенсивность подземной коррозии при наличии блуждающих токов (токов, ответвляющихся от различных электрических источников и проникающих в грунт и подземные сооружения). Наиболее опасны постоянные блуждающие токи. Коррозия под действием переменных блуждающих токов менее сильна. Такой коррозии подвержены подземные стальные коммуникации, проходящие вблизи трамвайных путей, сварочных площадок и цехов электролиза. Разновидностью почвенной коррозии является биокоррозия (микробиологическая коррозия), вызываемая микроорганизмами. Чаще всего она появляется в земляном грунте, в канавах, в морском и речном иле. Наружные поверхности оборудования, 1рубопроводов, металлоконструкций подвержены атмосферной коррозии, т. е. коррозии, протекающей в атмосферных условиях в присутствии избыточного количества кислорода при попеременном действии на металл влаги и сухого воздуха. Атмосферная коррозия усиливается в тех районах, где окружающий воздух содержит такие газы, как сернистый ангидрид, серный ангидрид и сероводород. Эти газы в присутствии влаги образуют кислоты, которые разрушают имеющиеся на металлах естественные защитные пленки и облегчают дальнейшее коррозионное разрушение. В нефтехимической аппаратуре возможна так называемая контактная коррозия. Она возникаег на участке контакта двух различных или одинаковых металлов, находящихся в разных состояниях. Для возникновения такой коррозии достаточно, например, наличие в одном из металлов легирующих добавок.

Повышение тепловосприятия радиационной части перегревателя при уменьшении нагрузки наблюдается и на котлах СКД-Ряд мер обеспечивает надежность ширм: снижение температуры питательной воды при уменьшении паропроизводительности, передача избыточного количества теплоты пара высокого давления в промежуточный перегреватель и др.

Повышение тепловосприятия радиационной части перегревателя при уменьшении нагрузки наблюдается и на котлах СКД. Ряд мер обеспечивает надежность ширм: снижение температуры питательной воды при уменьшении паропроизводительности, передача избыточного количества теплоты пара высокого давления в промежуточный перегреватель и др.

Экспериментальное изучение [107] пластифицирующего дей-ствия среды на монокристалл алюминия показало, что эффективны вещества, химически взаимодействующие с металлом с образованием мыл. Предварительное введение в среду избыточного количества мыла (выше предельной растворимости в масле) тормозило эффект пластификации. По нашему мнению, это могло быть обусловлено только сдвигом неравновесной реакции растворения металла в сторону равновесия. При изучении монокристаллических и поликристаллических железа, цинка и кадмия было также установлено [109], что закрученная проволока закручивается в том же направлении (с затуханием), если ее резко подвергнуть действию травителя, что связано с движением дислокаций после удаления барьера.

Исследование [118] пластифицирующего действия среды на монокристалл алюминия показало, что эффективны вещества, хими- f чески взаимодействующие с металлом с образованием мыл. Предварительное введение в среду избыточного количества мыла (выше предельной растворимости в масле) тормозило эффект пластификации. По нашему мнению, это могло быть обусловлено только сдвигом неравновесной реакции растворения металла в сторону равновесия.

Как уже отмечалось выше, присутствие азота в сталях, стабилизированных титаном или ниобием, может ухудшать их стойкость против МКК- Связывая титан и ниобий в малорастворимые нитриды, азот тем самым выводит эти элементы из взаимодействия с углеродом, что требует введения избыточного количества титана или ниобия. Количество связанного в нитриды титана определяется соотношением Ti/N = 3,3, а ниобия — Nb/N = 6,64.

Газогенератор Лурги с ошлаковыванием золы является логическим этапом усовершенствования газогенератора Лурги с сухим золоудалением. Он работает в условиях, специально рассчитанных на то, чтобы можно было ликвидировать отдельные недостатки, присущие системе с сухим золоудалением. Основное различие между газогенераторами Лурги с ошлаковыванием золы и с сухим золоудалением заключается в том, что процесс ошлако-вания золы позволяет обойтись без подачи избыточного количества пара, который при сухом золоудалении необходим для того, чтобы предотвращать спекание золы; процесс ошлаковьгвания золы позволяет также поднять максимальную температуру в реакторе намного выше температуры плавления золы. Зола удаляется из реактора в виде жидкого шлака. Газогенератор Лурги может работать на углях восточных штатов, и это не приводит к заметному ухудшению его эксплуатационных качеств.

В отличие от метода прессования при данном способе переработки материала в изделия не происходит удаления воздушных и газовых включений, избыточного количества связующего, не обеспечивается высокое качество поверхности изделия.

В атом интервале плотностей тока наблюдалось выделение избыточного количества алюминия, который собирается на поверхности образцов в виде отдельных шарообразных частичек и ухудшает качество покрытия. В связи с этим проведение гальванодиффузионного насыщения в условиях, когда плотность тока превышает величину, начиная с которой наблюдается падение скорости алитирования, нецелесообразно.

Рассмотрим другой пример. В морскую воду поместили пару трения, которая до этого работала в пресной воде. Повышенная агрессивность морской воды обусловит активизацию коррозионного процесса. Это сместит химическое равновесие в сторону образования избыточного количества окислов и увеличения интенсивности износа металла. Результатом этого явится рост деформации вставки, контактного давления на ее поверхности и интенсивности изнашивания. Увеличение количества продуктов изнашивания вставок, переносимого в зону трения металлов, снизит количество образующихся окислов, что замедлит износ медного сплава. Равновесный режим изнашивания установится вновь.