Вопрос № 5. Методы сжигания газа. Стабилизация газового пламени.
Существуют такие виды методов сжигания газа, в зависимости от способа образования газовоздушной смеси, как (рис. 1): - диффузионный; - кинетический; - диффузионно-кинетический (смешанный). Диффузный метод горения заключается в подаче к фронту горения газа под давлением, а воздуха - из окружающего пространства за счет молекулярной или турбулентной диффузии. При этом смешение происходит параллельно с горением, и поэтому скорость самого процесса горения зависит и определяется скоростью смесеобразования. Происходит процесс горения при контакте между газом и воздухом. К струе газа (рис. 1, а) диффундирует воздух, а из струи газа в воздух - газ. Поэтому диффузионное горение можно охарактеризовать как достаточно длинное и светящееся пламя. Положительным моментом диффузионного метода сжигания газа является возможность контролировать весь процесс горения в полном объеме. К преимуществам диффузионного метода сжигания относятся: отсутствие проскока пламени, высокая устойчивость пламени при изменении тепловых нагрузок, равномерность температуры по длине пламени. Также этот метод имеет свои недостатки, а именно: вероятность термического распада углеводородов, низкая интенсивность горения, потребность в больших топочных объемах, вероятность неполного сгорания газа. Кинетический метод горения (рис. 1, б) заключается в подаче к месту горения газовоздушной смеси, которая образуется в горелке полностью. Газовоздушная смесь сгорает в коротком факеле в виде голубого прозрачного конуса. К плюсам данного метода относят: малую вероятность химического недожога, небольшую длину пламени, высокую температура факела. А к минусам - необходимость в стабилизации газового пламени. Диффузионно-кинетический метод сжигания газа используется: - при предварительном неполном смешением газа с воздухом без образования однородной смеси; - при частичном предварительном смешением газа с воздухом, при котором образуется однородная смесь с недостатком окислителя в начальной смеси. Осуществляется диффузионно-кинетический метод сжиганием факела, который имеет два фронта горения (рис. 1, в и г): кинетический, в виде голубого прозрачного конуса, и диффузионный, в котором происходит догорание топлива, факел при этом прозрачный бледно-голубого цвета.
Производят сжигание газа непосредственно в газовых горелках. Устойчивое пламя в газовой горелке помогает достигать динамического баланса между готовностью пламени переместиться навстречу движению газовоздушной смеси и готовностью потока переместить пламя от устья горелки в топку. Границами устойчивой работы горелок являются отрыв и проскок пламени в горелку. При уменьшении подачи и скорости выхода газовоздушной смеси стабильное горение нарушается и пламя начинает втягиваться в горелку. При большой скорости движения газовоздушной смеси наблюдается перемещение фронта пламени в направлении движения, полное отделение пламени от горелки и последующее его погасание, это называется отрывомпламени. При горении газовоздушной смеси внутри горелки, возникает проскок пламени. Устойчивость пламени при сжигании полностью подготовленной газовоздушной смеси получают с помощью специальных устройств (рис. 1). К примеру, проскок пламени прекращается при сужении выходного отверстия для газовоздушной смеси, при этом увеличившаяся скорость выхода смеси не позволяет произойти проскоку. Через узкие щели плоской стабилизирующей решетки пламя не распространяется (рис. 1, г), по причине быстрого охлаждения газовоздушной смеси. При выходном отверстии выполненного в виде мелкой решетки, предотвращается проскок пламени в горелку. Проскока пламени можно избежать, если охлаждать выходное отверстие носика горелки. Скорость распространения пламени в этом месте снижается, и температура смеси становится ниже температуры воспламенения. Предотвращают отрыв пламени от горелки установкой различных устройств. К примеру, помещают у отверстия горелки небольшую дежурную горелку со стабильным факелом для постоянного поджигания выходящей из горелки газовоздушной смеси, либо на поду печи выполняют горку из битого огнеупорного кирпича (рис. 1, в). Более часто стабилизируется горение с помощью огнеупорных тоннелей. Попадает газовоздушная смесь из кратера горелки в цилиндрический тоннель (рис. 1, а, б) диаметром в 2-3 раза больше диаметра кратера горелки. Резкое расширение тоннеля вокруг корневой части факела создается разрежение, это вызывает обратное движение части раскаленных продуктов горения. За счет этого температура газовоздушной смеси в корне факела повышается и обеспечивается устойчивая зона зажигания. Это достигается при размещении на выходе из горелки плохо обтекаемого тела (рассекающий стабилизатор (рис.1, в). Рис. 1. Устройства для стабилизации пламени газа:
а - огнеупорный тоннель; б - дырчатая горелочная насадка; в - рассекающий стабилизатор; г - плоская стабилизирующая решетка; д - решетка с огнеупорной наброской; е - горка из огнеупорного кирпича.
|
Рис. 1. Методы сжигания газа.
