Горение-Процесс взаимодействия топлива с окислителем, сопровождающийся выделением тепла, а иногда и света.

Роль окислителя выполняет кислород воздуха.

Чтобы происходило горение, необходимо обеспечить тесный контакт между молекулами топлива и окислителя, т. е. необходимо смешать топливо с воздухом.

Процесс горения складывается из 2-ух стадий: 1.Смешение топлива с воздухом

2.Воспламенение и горение топлива.

В технике при сжигании газообразного, жидкого и твёрдого пылевидного топлив применяют факельный метод сжигания. Факел – это частный случай пламени, когда топливо и воздух поступают в рабочее пространство печи в виде струй, которые постепенно перемешиваются друг с другом.

Различают гомогенное и гетерогенное горение. При гомогенном горении тепло и - массообмен происходят между телами находящимися в одинаковом агрегатном состоянии. Такое горение протекает в объёме топлива и свойственно газообразному топливу.

При гетерогенном горении тепло и - массообмен происходит между телами находящихся в разном агрегатном состоянии. Такое горение свойственно жидкому и твёрдому топливу.

Процесс горения любого топлива разделяется на 2 стадии:

воспламенение;

горение;

Воспламенение характеризует собой предварительный период, когда в результате медленного окисления в системе происходит накопление тепла с постепенным повышением температуры. При достижении определённой температуры (t воспламенения) реакция окисления резко ускоряется и процесс переходит непосредственно в горение.

Горение газообразного топлива

Горение газов осуществляется в объёме и относится к гомогенному горению.

Кинетическое горение.

После того, как произошло воспламенение наступает процесс распространения пламени, связанный с передачей тепла от сгоревших к новым порциям топлива. Подобная передача тепла определяется законами теплопроводности и диффузии и зависит от характера пламени.

Нормальное горение

После воспламенения горючей смеси возникает определённый фронт горения. Распространение пламени предполагает перемещение этого горения в направлении несгоревших порций газа. Позади фронта горения находятся продукты сгорания, впереди- не воспламенившаяся горючая смесь.

Скорость нормального горения определяется исключительно процессом теплопроводности

и потому, является физико-химической константой горючей смеси. Для всех горючих газов существует оптимальное соотношение газа и воздуха, при котором скорость нормального горения достигает максимальной величины.

Горение однородной смеси в турбулентном потоке

Самый распространенный процесс. Это горение протекает в отдельных перемешивающихся V (объемное горение).

На скорость турбулентного горения и на состояние фронта горения большое влияние оказывает общий уровень турбулентности потока.

Диффузионное горение.

Диффузионный метод сжигания газообразного топлива широко распространён. При этом методе смешение и горение происходит в одном V. Процессы смешения играют первостепенную роль. Процессы смешения между струями топлива и воздуха могут протекать при ламинарном и турбулентном течении этих струй.

В первом случае смешение определяется молекулярной диффузией, во втором - турбулентной диффузией.

Горение жидкого топлива

В условиях промышленных печей, жидкое топливо (мазут) сжигают в распыленном состоянии. Процесс сжигания жидкого топлива складывается из процессов:

1.Распыливание

2.Воспламенение, которому предшествует и способствует процесс смешения, подогрева и испарения топлива.

3.Горение капель жидкого топлива

Горение твёрдого топлива

Это горение относят к гетерогенным процессам, хотя в нём встречаются элементы гомогенного горения (горение летучих)

Процесс горения твёрдого топлива может быть разделён на след стадии:

-подогрев и подсушка топлива;

-процесс пирогенного разложения топлива с выделением летучих и образованием коксового остатка;

-горение летучих;

-горение коксового остатка (углерода)

5.2Устройства для сжигания газа.

Выбирая и размещая устройства для сжигания топлива для конкретной конструкции печи необходимо обеспечить:

1.В рабочем пространстве печи необходимую действительную t;

2.Необходимый характер изменения t по длине и ширине печи;

3.Подвод топлива, который соответствовал бы выбранному распределению t;

4.Такой характер движения газов, для данной печи является наиболее целесообразным.

Устройства для сжигания газа (горелки)

Основное назначение горелок является организация процесса горения топлива так, что бы обеспечить заданный экономически целесообразный режим работы печи.

Горелка должна обеспечить:

1.Подвод и смешение между собой необходимого количества воздуха и топлива;

2.Полноту сжигания топлива в пределах рабочего пространства печи;

3.Сжигание топлива с образованием такого пламени, которое может обеспечить требуемый по технологическим условиям уровень теплопередачи в рабочем пространстве печи.

Основным классификационным признаком горелок является способ смешения газа с воздухом. По этому признаку горелки делят на 3 большие группы:

1.С полным предварительным смешением газа и воздуха (беспламенные)

2.С частичным предварительным смешиванием газа и воздуха (горелки с улучшенным смешением)

3.Без предварительного смешения или с внешним смешением (пламенные)

Горелки с полным предварительным смешением (инжекционные горелки)

Горелки с предварительным смешением обеспечивают наивысшую температуру горения.

Смеситель работает следующим образом. Газообразное топливо под определённым давлением поступает в смеситель через выходной патрубок(1) и, выходя с большой скоростью через сопло(3), инжектирует необходимый для горения воздух. Воздух подсасывается из окружающей атмосферы через кольцевидную щель между воздушной шайбой (2) и смешивающей трубой(4).

Применение инжекционных смесителей при работе на холодном воздухе, позволяет отказаться от воздухопроводов и вентиляторов, что является их преимуществом.

Горелки с внешним смешением (пламенные горелки, горелки с улучшенным смешением).

Пламенные горелки целесообразно применять при сжигании топлива с высокой теплотой сгорания. Такие горелки обычно применяют при необходимости концентрированного подвода топлива небольшим числом горелок. При применении горелок с внешним смешением наиболее просто осуществляется переход с одного вида топлива на другой.

Недостатки горелок с внешним смешением: 1) высокое значение коэффициента избытка воздуха, что вызывает излишний расход топлива;2) для подачи воздуха необходим вентилятор;3) для регулирования количества воздуха по изменению количества газа нужны специальные устройства.

Горелка типа «Труба в трубе»-горелка с внешним смешиванием.

Имеют простую конструкцию и малую стоимость.

Турбулентные горелки имеют следующие преимущества:

1.Сравнительно низкое давление газа и воздуха.

2.При низком давление и просто конструкции, могут обеспечить достаточно хорошее смешение топлива с воздухом.

3.Могут работать на подогретых газе и воздухе.

Смешение топлива с воздухом в двухпроводных горелках плохое, что вызывает образование длинного факела. Поэтому их целесообразно применять в тех случаях, когда тепловыделение от пламени должно быть растянуто по длине рабочего пространства. Подобные горелки представляют собой оптимальный вариант для методических печей, отапливаемых природным газом.