Сжигание газообразных топлив
Светимость газового факела
В природном газе различают теплонеустойчивые и теплоустойчивые горючие компоненты. Так СО и Н2 относятся к группе теплоустойчивых, которые при нагревании даже до высоких температур без доступа воздуха сохраняют свою молекулярную структуру. В свою очередь большинство углеводородов , находящихся в составе природных газов, теплонеустойчивы и разлагаются с выделением углерода в виде сажи. Термическая диссоциация метана начинается с температуры 600- 800 С, этана- 485 С, пропана- 400 С.
На практике пиролиз природных газов начинается с 300 С, при котором в зонах недостатка кислорода выделяются атомы углерода (сажи). В зоне активного горения сажа накаляется и создает яркое свечение. При хорошем предварительном перемешивании газа с воздухом яркий участок факела короткий, а при плохом образование сажи увеличивается и факел получается длинный- светящийся.
Передача лучистой теплоты окружающим экранам от светящегося факела при постоянной температуре его больше, чем у несветящегося. Для этого в некоторых случаях искусственно создают нехватку кислорода в зоне горения.
Стабилизация фронта воспламенения
На практике при работе газовых горелок следует опасаться проскока пламени в горелку и отрыва пламени факела. Происходит это от нестабильного – фронта воспламенения. Следовательно, необходимо стремиться к обеспечению устойчивости зажигания, под которым понимается способность горелочного устройства обеспечивать воспламенение вблизи устья горелки при возможно большей скорости истечения горючей смеси. В энергетических котлах смесь выходит из горелки со скоростью 25-50 м/с, а в высоко форсажных камерах достигает 200 м/с. Так как для подобных агрегатов скорость распространения пламени высока , то проскок практически невозможен, но отрыв реален, и необходимо принимать меры к его устранению. Положительным мероприятием в этом смысле является организация рециркуляции горячих продуктов сгорания в корень факела при соблюдении в зоне зажигания и других условий. Конструктивно это реализуется в стабилизаторах пламени.
Принцип устройства и работы стабилизаторов горения:
1. Микрофакельная горелка- представляет собой керамическую пористую диафрагму. Так как горение газа идёт на поверхности факела, а вся середина его инертна, то с дроблением факела на множество мелких растёт поверхность фронта пламени и тепловое напряжение единицы объёма факела. Горение в микрофакельных горелках отличается отсутствием пламени, и его называют беспламенным.
2. Туннельная горелка- горючая смесь подводится по трубе в туннель керамического блока. Полость между расширяющейся струёй и стенкой туннеля при работе горелки находится под разряжением, что вызывает энергичный подсос горячих газов в корень факела. Подсос производит прогрев смеси и стабилизирует зажигание, кроме того разогретый туннель поддерживает устойчивость горения газа.
Смесеобразование
Газ сжигается четырьмя способами отличающимися смесеобразованием:
1. Первый способ подготовленная гомогенная смесь горючего и воздуха подводится через горелку в камеру горения и пропускается через стабилизатор пламени. На выходе образуется короткое почти невидимое пламя в однородной среде с постоянным избытком воздуха. Этот способ называется беспламенным горением.
2. Второй способ подготовленная горючая смесь сжигается при высокой температуре параллельнос процессом её образования, когда скорость сгорания топлива равна скорости смесеобразования. В этом случае смесеобразование происходит полностью в горелке.
3. Третий способ когда объёмы потребного воздуха большие, как, например, у природного газа, смешение горючего газа производится только с частью воздуха, называемого- первичным, и эта смесь воспламеняется сразу на выходе из устья горелки . Второй поток воздуха называется – вторичным обычно закручивается и подаётся только к устью горелки в поперечном направлении к первичному из соображений интенсификации смешения. При этом достигается контакт первичного воздуха с горящим газом, быстрый прогрев и зажигание небольшой массы первичной смеси.
4. Четвёртый способ при котором отсутствует предварительное смешивание газа и воздуха, так как подаются они по каналам горелки раздельно . Горючая смесь образуется в факеле после выхода из горелки в процессе турбулентного смешения . Это обычно осуществляется при диффузионном сжигании доменного газа , где объёмы горючего газа и потребного воздуха близки друг к другу. Поэтому перемешивание низкокаларийного газа с воздухом происходит просто и эффективно. Для природного газа картина иная: газовый поток перед смешиванием разбивается на ряд тонких струй, которые со скоростью 100 м/с и больше пронизывают толщу воздуха, подаваемого со скоростью в 2-4 раза меньшей. Шаг между соплами выбирают таким, чтобы исключить слияние газовых струй в воздушном потоке.
Химический недожог топлива и избытки воздуха
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.