Сжигание газообразных топлив. Светимость газового факела. Горелочно-топочные устройства. Пылеугольные горелки, страница 2

При раздельной подаче в топку газа и воздуха, как в случае с диффузионным горением, имеет место максимальная химическая неполнота горения. Интенсивность реакции горения при совершенном молекулярном перемешивании горючего газа с воздухом велика время горения – мало (доли секунды), реакция протекает в кинетической области. Однако в процессе горения, даже при отсутствии рециркуляции топочных газов, образуются инертные продукты горения, которые разбавляют горючую смесь и затрудняют контакт горючего с окислителем. Таким образом в процессе горения в какой то момент наступает равенство скоростей кинетической реакции и смесеобразования. Дальнейшая интенсификация горения достигается аэродинамическими приёмами, обеспечивающими увеличение скорости турбулентного распространения пламени и рост поверхности фронта пламени.

Химическая неполнота сгорания называется общей или локальной нехваткой кислорода и определяется содержанием СО в продуктах горения. Остатки несгоревших углеводородов отсутствуют всегда т.к. даже самый устойчивый из них – метан разлагается полностью даже при избытках воздуха меньше единицы.

Оптимальное значение избытка воздуха αопт находится при максимальном КПД котла. Практика показывает, что для энергетических котлов можно принимать избыток воздуха в диапазоне 1.05- 1.10 и что лучшие горелочные устройства обеспечивают полноту сгорания даже при  α= 1.01

Газовые горелки

Назначение газовых горелок заключается в организации подачи горючего газа и воздуха в топочную камеру и создании в ней процесса горения, обеспечивающего полный выжиг топлива. В этом смысле задачи горелок и камеры едины и должны решаться комплексно. Для крупных установок, для которых топки, проектируются на сжигание газа и мазута, вопрос осложняется разной интенсивностью лу­чистой тейлоотдачи от газового и мазутного факелов.

На рис. 9.4 дана классификация горелок по способу смешения газа ивоздуха. Этот подход представлен конструктивно. На (рис. 9.4и б) приведены горелки для беспламенного горения с предварительным сме­шением, это горелки инжекционные туннельные со стабилизаторами го­рения, которые выполнены в виде стальных пластин и  в виде керами­ческого туннельного канала. На (рис..9.4,в) показана трубчатая горелка без предварительного смешения для доменного газа. Газ поступает в, топку по трубкам, воздух — между трубками, смешение осуществляет­ся в струйных потоках на выходе из трубок, процесс горения затяги­вается, факел делается удлиненным и светящимся.

Инжекционные горелки выполняют с частичным или полным перемеши­ванием. В первом случае их называют «атмосферными», и работают они на низком давлении, газа (порядка 1 кПа) и подсасывают на смешение примерно половину потребляемого воздуха. Остальной воздух подсасывается самой горелкой за счет ее разре­жения. При полном перемешивании (рис. 9.4,а, б) горелки работают на среднем или высоком давлении газа порядка 50—100 кПа. Соблюдение определенного соотношения диаметров сопла и горловины дает возможность получать подсос и предварительное перемешивание всего воздуха.

Инжекционные горелки обладают достоинством, способствовавшим их широкому распространению в промышленных, особенно отопительных установках,—это саморе­гулирование в подаче газа, и воздуха в необходимом соотношении. Однако имеются и недостатки, такие, например, как громоздкость смесителей и шум, источником, которого является высокая скорость подсасываемого воздуха (100—200 м/с). Инжекционные горелки работают с высокими тепловыми напряжениями 30—55 МВт/м3, диа­метр керамического туннеля 60—80 мм.

Горелки на природном газе полного смешения высокой производительности для энергетики выполняют прямоточными и с закруткой
воздуха.

Прямоточные щелевые горелки типа МЭИ (рис. 9.4,г)просты по конструкции и имеют высокий  рабочий ресурс. Скорость вы­хода газовоздушной смеси, из горелки 25—50 м/с.