Процес горіння газу можна умовно розділити на 2 стадії:
- утворення горючої суміші газу і повітря та її початкове нагрівання за рахунок теплоти повітря, що разом з газом надходить в пальник;
- нагрівання до запалювання, запалювання і горіння робочої суміші, що відбувається в топці.
Процес горіння рідкого палива включає такі стадії:
- нагрівання і випаровування рідкого палива;
- змішування пари палива з повітрям;
- нагрівання, запалювання і горіння суміші.
При спалюванні твердого палива відбуваються такі процеси:
- нагрівання палива, його сушіння та виділення летких речовин і утворення коксового залишку;
- утворення суміші летких горючих речовин з повітрям, її нагрівання, запалювання і горіння;
- нагрівання, запалювання і горіння твердого коксового залишку.
Якщо утворення горючої суміші проходить при високій температурі, то відбувається термічний розклад важких вуглеводів палива з утворенням більш легких молекул, які частково окислюються – це, так звана, вогнева чи попередня газифікація палива, яка інтенсифікує процес горіння.
Розрізняють гомогенне горіння, якщо агрегатний стан палива і окислювача один і той же (горіння природного газу), та гетерогенне горіння, яке відповідає умовам спалювання вугілля і мазуту. При цьому гомогенну суміш утворюють летючі речовини твердого палива і повітря, а також пара рідкого палива і повітря.
Горіння палива може бути повним і неповним. В реальних процесах реалізується неповне горіння
Розрізняють механічну і хімічну неповноту згорання. Механічна неповнота згорання полягає в тому, що частина палива, що надійшла для спалювання, не приймає участь в процесі горіння і виходить з топки разом зі шлаками і золою.
Хімічні втрати є результатом хімічно неповного окислення вуглецемістких сполук з утворенням СО (замість СО2), а також в зв’язку з тим, що ряд горючих речовин, які одержуються в процесі випаровування і термічного розкладу рідккого і твердого палива (СО, Н2, СН4 та інші) залишають топку, не завершивши окислювальні процеси.
Кількість повітря, теоретично необхідного для повного спалювання 1 кг палива, визначається з рівняння:
, м3/кг, (2-5)
де - вміст, відповідно, вуглецю, сірки, водню і кисню в робочому складі палива.
Коефіцієнтом витрати повітря, , є відношення дійсного об’єму повітря, яке витрачається на спалювання 1 кг (або 1 м3) палива, , до теоретично необхідного об’єму, тобто
. (2-6)
Якщо >1 – то це коефіцієнт надлишку повітря.
Оптимальні значення залежать від виду палива і способу його спалювання, зокрема;
- для газу =1,05÷1,15;
- для мазуту =1,1÷1,4;
- для вугільного пилу (камерне спалювання вугілля) =1,2÷1,25;
- для шарового спалювання вугілля =1,3÷1,7.
В результаті повного згорання палива з теоретичного необхідною кількістю повітря утворюються газоподібні продукти, які в основному складаються з СО2, SO2, N2 і Н2О.
Звичайно позначають СО2+SO2=RO2 – кількість 3-х атомних газів.
Для визначення об’ємів газів – продуктів згорання користуються формулами:
- об’єм трьохатомних газів
, м3/кг; (2-7)
- об’єм азоту
, м3/кг; (2-8)
- об’єм водяної пари
, м3/кг (2-9)
Сумарний теоретичний об’єм продуктів згорання дорівнює
, м3/кг. (2-10)
Дійсний об’єм продуктів згорання буде більше теоретичного за рахунок О2, N2 і Н2О, що знаходяться в надлишковому повітрі, оскільки .
Оскільки повітря не містить у собі трьохатомних газів, то їх об’єм не залежить від і залишається постійним, .
Збільшується об’єм двохатомних газів і водяної пари, :
, м3/кг, (2-11)
та , м3/кг. (2-12)
Тоді сумарний об’єм продуктів згорання при >1 буде:
, м3/кг. (2-13)