Концентрационные пределы

Не всякую смесь можно поджечь даже от постороннего

источника.

Различают нижний (α>1, бедная смесь) и верхний (α<1,

богатая смесь) концентрационные пределы (границы) зажигания. Вне этих пределов смесь невозможно зажечь, т.е. она пожаро- и взрывобезопасна.

Н2 - 4 % и 74,2 %, CО - 12,5 % и 74,2 %,

CН4 - 5 % и 15 %, природный газ - 4 % и 14 %.

Обогащение воздуха кислородом расширяет концентрационные пределы.

Учитывая взрывоопасность готовой смеси, в промышленных установках газ и воздух либо подаются раздельно (диффузионное горение), либо газ смешивается с частью воздуха (первичный воздух).

Диффузионное горение

Сжигание при раздельной подаче топлива и окислителя (диффузионное горение) широко применяется по двум причинам:

взрывобезопасность,

иногда нужно сознательно замедлить сжигание,

т.е. «растянуть факел», увеличить светимость факела за счёт сажистых частиц, выделяющихся при диффузионном сжигании.

Классификация горелок

В зависимости от способа подачи в топочную

камеру газа и окислителя (воздуха) и условий образования горючей смеси различают три

основных принципа организации процесса горения и соответствующие им виды горелок:

Диффузионная горелка αгор= 0

Горелка с полным предварительным

смешением αгор= 1

Горелка с частичным предварительным смешением αгор< 1

Диффузионная горелка

Принцип внешнего смешения, когда газ и воздух подаются в зону горения раздельно (в виде отдельных струй или потоков), а смешение их происходит непосредственно за срезом горелки в пределах самого пламени за счёт эжектирующего действия струи или турбулентно- молекулярной диффузии - диффузионное горение – диффузионная горелка αгор=0

Горелка с полным предварительным смешением

Принцип полного внутреннего смешения, когда газ со всем эжектируемым или принудительно подаваемым воздухом, необходимым для горения, смешивается непосредственно в пределах горелки, при этом в зону горения поступает однородная газовоздушная смесь – кинетическое горение – горелка с полным предварительным смешением αгор=1

Горелка с частичным предварительным смешением

Принцип частичного внутреннего смешения, когда газ смешивается в пределах горелки лишь с частью воздуха, необходимого для горения (первичный воздух), а остальная часть воздуха (вторичный воздух) подаётся в топку отдельным потоком, и окончательное смешение происходит уже в топочном объёме совместно с процессом горения – горелка с частичным предварительным смешением αгор<1

Принцип неполного предварительного смешения

Наряду с этими тремя основными принципами возможен промежуточный, или смешанный принцип сжигания газа (принцип неполного предварительного смешения), когда предварительное смешение газа с воздухом находится на стадии неполного завершения (причём степень этой незавершённости может быть самой различной), т.е. в зону горения подаётся неоднородная газовоздушная смесь.

В зависимости от выбранного способа образования горючей смеси и соответствующей конструкции горелки процесс сжигания газа может сопровождаться образованием короткого или

длинного и светящегося или несветящегося

факела.

Классификация горелок

Наряду с основополагающим принципом классификации горелок (принцип образования горючей смеси) существуют и

другие подходы или классификационные признаки:

вид сжигаемого топлива

способ подачи воздуха

характер истечения потоков

форма устья горелки (геометрия)

способ завихрения (крутки)

способ регулирования крутки потоков

давление газа

скорость истечения

степень автоматизации

и прочие.

Классификация горелок

По способу подачи воздуха горелки делятся на две группы:

с принудительной подачей воздуха от вентилятора - дутьевые горелки,

с подачей воздуха путём эжектирования его газовой струёй или за счёт разряжения в топке.

Дутьевые горелки в свою очередь в зависимости от

характера истекающих потоков подразделяются на

прямоточные и вихревые.

В прямоточных горелках структура факела зависит от формы устья горелки, которая может быть прямоугольной, щелевой и круглой.

В вихревых горелках основополагающим является

тип завихрителя (принцип организации крутки потоков), среди которых наибольшее распространены улиточный аппарат (У) и

лопаточные завихрители: тангенциальный (Т) и аксиальный

(осевой) (А).