МЕТОДЫ СЖИГАНИЯ ГАЗА
Методы сжигания газа, в зависимости от способа образования газовоздушной смеси методы сжигания газа, можно разделить на:
- диффузионный
- кинетический
- смешанный (диффузионно-кинетический) (рис. 1)
Такой метод сжигания газа как диффузионно-кинетический может происходить двумя способами:
1. неполным предварительным без образования однородной смеси;
2. частичным предварительным смешением газа с воздухом. При частичном предварительном смешении образуется однородная смесь с недостатком окислителя в начальной смеси.
При сжигании газа диффузионным методом к зоне горения газ будет поступать под давлением, воздух для горения за счет молекулярной или турбулентной диффузии из окружающего пространства. Образуется эта смесь одновременно с процессом горения, соответственно скорость процесса горения в основном определяется скоростью смесеобразования.
Сгорание топлива начинается уже после смешивания газа и воздуха. Воздух проникает к струе газа (рис. 1, а), и соответственно из струи газа в воздух попадает газ. Процесс горения происходит в тонком поверхностном слое факела, который называется фронт горения, К фронту горения поступает газ из внутренней части факела и воздух из топки.
Объяснить значительную длину и светимость пламени при диффузном горении можно тем, что продукты сгорания, выделяемые при сжигании газа, осложняют взаимную диффузию газа и воздуха, в результате чего горение протекает медленно с образованием частиц сажи.
К положительным моментам метода диффузионного сжигания газа можно отнести допустимость регулирования процесса горения в широком диапазоне. Весь процесс смесеобразования свободно поддается контролю с помощью специальных регулировочных элементов. Контролировать площадь и длину пламени можно по средствам дробления струи газа на отдельные факелы с помощью изменения диаметра сопла горелки, регулирования давления газа и т. д.
Сильной стороной диффузионного метода сжигания можно назвать такие его свойства:
- высокая устойчивость пламени при изменении тепловых нагрузок;
- отсутствие проскока пламени;
- равномерность температуры по длине пламени.
К недостаткам диффузионного этого метода сжигания относятся:
- вероятность термического распада углеводородов;
- потребность в больших топочных объемах;
- низкая интенсивность горения, вероятность неполного сгорания газа.
Кинетический методе сжигания (рис. 1, б) характеризуется тем, что к месту горения подается полностью подготовленная внутри горелки газовоздушная смесь, сгорая в коротком факеле голубым прозрачным конусом. Таким образом, сгорание топлива осуществляется на поверхности этого конуса, который и называется фронт кинетического горения.
К достоинствам такого метода сжигания относят:
- малая вероятность химического недожога;
- небольшая длина пламени;
- высокая температура факела.
Необходимость стабилизации газового пламени является недостатком кинетического метода сжигания газа.
При использовании диффузионно-кинетического метода сжигания, факел будет иметь два фронта горения (рис. 1, в, г):
- кинетический, в виде голубого прозрачного конуса;
- диффузионный, в котором происходит догорание топлива, в этом случае факел прозрачный бледно-голубого цвета.
В горелки с неполным предварительным смесеобразованием (рис. 1, в) воздух поступает в полном объеме и из горелки выходит плохо перемешанная неоднородная газовоздушная смесь, а к диффузионному фронту горения воздух поступает из внутренней части факела.
Работая при частичном предварительном смешении (рис. 1, г) в горелке, происходит предварительное смешение газа с частью воздуха, необходимой для полного сгорания газа, а остальной воздух должен попадать из окружающей среды непосредственно к факелу. Поэтому сначала в зоне кинетического горения выгорает лишь часть газа, смешанная с первичным воздухом, а остальная часть газа, разбавленная продуктами сгорания, выгорает уже после смешения с кислородом вторичного воздуха из топки во фронте диффузионного горения.
Рис. 1. Методы сжигания газа:
а - диффузионный;
б - кинетический;
в - диффузионно-кинетический в горелках с неполным предварительным смешением;
г - диффузионно-кинетический в горелках с частичным предварительным смешением.
