Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
La combustión es una reacción química rápida entre el combustible y el oxígeno. Cuando los elementos combustibles del combustible se combinan con el O 2 , sale energía térmica. Durante la combustión, los elementos combustibles como el carbono, el azufre, el hidrógeno, etc. se combinan con el oxígeno y producen los respectivos óxidos. La fuente de oxígeno en la combustión de combustible es el aire. En volumen hay un 21% de Oxígeno presente en el aire y en peso es un 23,2%. Aunque hay 79% (en volumen) de nitrógeno en el aire, no juega ningún papel en la combustión.
En realidad, el nitrógeno transporta el calor producido durante la combustión a la chimenea de la caldera de vapor . Según la teoría de la combustión, la cantidad de aire necesaria para la combustión es la que proporciona suficiente O 2para oxidar completamente los elementos combustibles del combustible. Esta cantidad de aire se conoce normalmente como requisito de AIRE ESQUIOMÉTRICO.
Esta cantidad de aire depende de la naturaleza del combustible. Los requisitos de AIRE ESTOQUIOMÉTRICO para diferentes combustibles se obtienen mediante análisis de combustible y se dan en forma de tabla a continuación,
| Combustible | AIRE ESTOQUIOMÉTRICO masa / unidad de masa de combustible |
| Carbón bituminoso | 11.18 |
| Carbón antiasita | 10,7 |
| Coca | 9,8 |
| Liquite | 7.5 |
| Turba | 5.7 |
| Aceite combustible residual | 13,85 |
| Fuelóleo destilado (gasóleo) | 14.48 |
| Gas natural (base metano) | 17.3 |
Indice de contenidos
Combustión de carbón
Para suficiente aire, 
ya hemos dicho que en cuanto a masa hay un 23,2% de O 2 presente en el aire. Por lo tanto, la cantidad de aire requerida para proporcionar 2.67 g de O 2 es 
Según la teoría de la combustión ideal, después de la combustión de un g de carbono (C), el producto de la combustión contiene solo 3.67 g de CO 2 y 
de N 2 .
Combustión de carbón por falta de aire
En peso, el requerimiento de aire para proporcionar esta cantidad de O 2 es 
Después de la combustión de 1 g de carbono (C), el producto de la combustión contiene solo 2,33 g de CO y 
de N 2 .
De la ecuación (1) y (2) está claro que debido a una combustión de aire insuficiente, la pérdida de calor durante 1 g de combustión de carbón es 
.
Combustión de azufre
Entonces, el aire requerido para la combustión de 1 g de azufre es 
Entonces, el producto de combustión, después de completar 1 g de combustión de azufre, contiene 2 g de SO 2 y 
de N 2
Combustión de hidrógeno
A partir de la teoría de la combustión de C, S y H 2 se encuentra que se requieren 2.67 g de oxígeno para la combustión de 1 g de carbono, lo que implica que se requieren 2.67 C g de oxígeno para C g de carbono, y 1 g de oxígeno para la combustión de 1 g de azufre, que implica que se requiere S gm de oxígeno para S gm de azufre y 8 gm de oxígeno para la combustión de 1 g de hidrógeno, lo que implica que se requieren 8H gm de oxígeno para H gm de hidrógeno.
Por lo tanto, 1 g de carbón (combustible) que contiene C g de carbono, S g de azufre y H g de hidrógeno, requiere (2.67 C + S + 8 H) g de oxígeno para una combustión eficiente.
Alguna cantidad de oxígeno puede estar contenida en el propio combustible en forma de diferentes compuestos y también participa en la combustión. Si O es el peso original del oxígeno presente en 1 g de combustible, el requerimiento neto de oxígeno para suficienteLa combustión de carbón es (2.67 C + S + 8 H – O) g. Para eso, la cantidad de aire requerida es 
Este análisis mencionado anteriormente se llama análisis de carbón para la combustión.
Antes de que pueda tener lugar una combustión eficiente, se deben cumplir varios requisitos básicos, los más importantes son,
- La combustión debe realizarse con suficiente oxígeno.
- Debe haber suficiente turbulencia para promover durante toda la mezcla de combustible y oxígeno.
Contenido de carbón en el análisis próximo
Humedad = 8%, material volátil = 20 a 25%, carbono fijo = 40%, cenizas = 30%. Temperatura de combustión del carbón fijo = 900 o C. El componente básico de la ceniza es Si, Al y otros. Ahora la temperatura de fusión del Si es de 1200 o C.
Si la temperatura del horno sube por encima de los 1100 o C, el Si se fundirá y se depositará en los tubos, como escoria, provocando una transferencia de calor inadecuada.
Ahora para diluir la temperatura se requiere el exceso de aire y la combustión completa.
Ahora, el material volátil juega un papel importante en la combustión. Menos, la llama del material volátil será alta, lo que puede ser una posibilidad de impacto de la llama en la bobina S / H.
Para cumplir con el punto, se deben seguir algunos pasos prácticos. En la práctica, siempre es necesario suministrar más aire al sistema de combustión del que se requiere teóricamente. Razón de ese proceso de mezcla de aire y combustible en cualquier sistema de combustión, ya que no es posible asegurar una mezcla completa e íntima del combustible con el oxígeno necesario en el punto de inyección. Por lo tanto, se requiere algo de aire en exceso para una combustión adecuada a una potencia mínima razonable, pérdida de chimenea y carbón no quemado en cenizas.
Generalmente se permite un 20% de exceso de aire.
| % de exceso de aire | Carbón no quemado en ceniza | CV liberado en horno | Pérdida de gas no quemado |
| 0% | 10% | 75% | CO 2 , O 2 , N 2 , H 2 O, CO, CH 4 (15%) |
| 15 % | 2% | 97% | CO 2 , O 2 , N 2 , H 2 , CO (1%) |
| 100% | 0,5% | 99,5% | CO 2 , O 2 , N 2 |
El tercer proceso no es satisfactorio para la potencia adicional del ventilador y transmite una gran cantidad de calor.
Las partículas de carbón deben tener al menos 74 micrones en malla 200. Por lo que se requiere un pulverizador para
- Mejor utilidad del carbón
- Ahorro de tiempo.
Hay principalmente tres pérdidas ocurridas durante la combustión del carbón,
- Pérdida de gas no quemado
- Pérdida de gases de combustión secos
- Combustible en la pérdida de cenizas.
Pérdida de gas no quemado
Recuerde que la pérdida de gas no quemado es principalmente el resultado de quemar carbono en monóxido de carbono en lugar de dióxido de carbono. Se ve que la liberación de calor en la reacción de CO es un tercio de la de la reacción de CO 2 . Por lo tanto, el suministro adecuado de oxígeno o el exceso de aire reducirá rápidamente esta pérdida a cero.
Pérdida de gases de combustión secos
Otra pérdida de calor es la debida al gas de combustión seco. A menudo se denomina pérdida de acumulación. Si se admite más aire en exceso, esta pérdida aumenta.
Combustible en la pérdida de cenizas
Esta pérdida es muy alta cuando hay poco o ningún exceso de aire porque la mezcla de material combustible y oxígeno es muy pobre. A medida que aumenta la cantidad de aire, la pérdida disminuye rápidamente. Sin embargo, no llega a «cero» porque la pérdida depende de dos factores, en primer lugar, de la mezcla de aire y carbón y, en segundo lugar, de la finura del grano de carbón pulverizado. Un grano más fino de carbón pulverizado ayuda a completar la combustión de manera más perfecta y resulta menos combustible en la pérdida de cenizas. En la práctica, sin embargo, se llega a una etapa en la que no vale la pena moler el carbón más fino porque costará más molerlo que la liberación de calor adicional. Prácticamente la pérdida no llega a cero. generalmente un carbón de alta volatilidad se tritura hasta que el 75% de su volumen pasa a través de una malla 200, mientras que un carbón de baja volatilidad se tritura hasta que el 80% pasa a través de una malla similar.
La pérdida disminuye a medida que se agrega el exceso de aire, alcanza un mínimo y luego aumenta a medida que se agrega aún más aire en exceso. Por lo tanto, solo hay una cantidad de aire en exceso que dará menos pérdidas para la combustión de un combustible en particular. Para el carbón bituminoso, el 15,5% de exceso de aire es el requisito óptimo para la combustión del carbón.
