Читальный зал -->  Изменение энтропии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [ 44 ] 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

бируют такими, чтобы обеспечить не только полное горение, по и охлаждение продуктом сгорания до нужной темпера-ту[)ы. Объем и плопкадь поперечного сечения топки определяют по формулам (17.5) и (17.()). а темпе()а1уру газов на в)1ходе п:1 loiiku рассчитывают по уравнениям теплопередачи с учетом уравнения tciltoboio баланса (17.1) и выбранных по соответствующим нормативам значений и q .

17.2. ОСОБЕННОСТИ СЖИГАНИЯ ГА.ЗА

В топку можно подавать заранее подготонлепную ;1;101и>,тдуииую смесь, л можно вдувать горючий газ и воздух раздельно. Сжигание подготовленной смеси называется кипе т и ч е с к и м, поскольку оно определяется T(jjibKO кинетикой реакций горения. В соответствии с законом Аррепиуса (1889 i\) скорость реакции сильно (по экспоненте) возрастает с температурой, поэтому при высоких температурах, обычных для топочных камер, такай смесь может сгорать с огромной скоростью.

Предварительно подготовленную смесь сжигают в карбюраторных двигателях внутреннего сгорания, где горение должно завершиться за ничтожно малое время. В промьниленных юпках и печах такой большой скорости сгорания обычно не требуется. В то же время подготовленная смесь чрезвычайно взрывоопасна. Она может взорваться от электрической искры (как в цилиндре карбюраторных ДВС), при проскоке пламени через горелку из топки и просто при нагреве до определенной температуры.

называемой температурой самовоспламенения. Ее значения для некоторых газов в смеси с воздухом приведены ниже:

Га.! ЬЬ СО СН СН,

Л°С 580- 590 644-658 650 7,50 406 440

Надо отметить, что не всякую смесь можно поджечь даже от постороннего источника (например, электрической искры). Различают нижний (ав> 1, бедная смесь) и верхний (аа<1, богатая смесь) концентрационные границы зажигания. Вне этих пределов смесь невозможно зажечь, т. е. она пожаро- и взрывобезопасна (надо иметь в виду, что богатая топливом смесь, вытекая в воздух и разбавляясь им, станет пожароопасной). Предельные концентрации зажигания приведены в таблице.

Учитывая взрывоопасность готовой смеси, в промышленных установках предпочитают без особой необходимости не иметь с нею дела, подавая горючий газ в топку отдельно от воздуха. В отличие от кинетического такое горение называется диффузионным, поскольку скорость его сгорания определяется интенсивностью смешения компонентов, осуществляемого в конечном счете путем взаимной диффузии.

Турбулентные пульсации обеспечивают смешение достаточно крупных порций топлива с окислителем, создавая перемежающиеся объемы топлива, окислителя и продуктов сгорания (макросмещение). Однако для горения необходимо смешение на молекулярном уровне. В каждом из этих объемов реагенты путем молеку-

Предельныс объемные концентрации топлива в смеси с воздухом, % (температура смеси 20 С)

	Т(1плии(1
X:i [),-1к rc[)iif 1 и к;1 смсп!	Mct;i к		Водород	<Jkch;i*	Коксовый	Пары
				углерода		Псндипа
Нижняя граница :!ажига11ня				12,5
Стсхиометрическаи смесь			29,6	29,6	18,8
Исрхияя г1анипа .члжит.шия					30,8

При нпличмн и i.ml4-ii ii;)joh i (не менее десятых д(лей %).

лярной диффузии транспортируются к поверхности их раздела, где образуется пламя, непрерывно разрушающееся турбулентными пульсациями и возникающее в новых местах Поскольку горение осложняется диффузией - процессом, протекающим весьма медленно, диффузионный факел получается много длиннее, чем факел подготовленной смеси. Тем не менее сжигание топлива при раздельной подаче его с окислителем широко применяется по двум причинам. Во-первых, раздельный их транспорт по трубопроводам к топке и смешение уже в процессе сжигания намного безопаснее, чем подача взрыво- и пожароопасной горючей смеси. Во-вторых, иногда нужно сознательно замедлить сжигание, как говорят, растянуть факел, сделать его длиннее, например, для того чтобы равномернее нагреть металл по всей длине печи или увеличить светимость факела за счет сажистых частиц, выделяющихся при диффузионном сжигании.

i: i >!>( лк и и гонки

Л.ИЯ I л .I >И >,\ J.!l>Mt I ОГГ.ЧИ ВД

Сжигание топлива осуществляется с помощью устройств, называемых горелками. Они предназначены для ввода газа и окислителя (обычно воздуха) в топку, смешения потоков до начала горения или в самом процессе горения и для стабилизации факела. Под стабилизацией понимается создание условий, обеспечиваюших надежное горение факела без погасаний, пульсаций или отрыва от горелки. За очень редким исключением это достигается путем создания такого аэродинамического режима, при котором образующиеся при сгорании раскаленные продукты непрерывно подмешиваются к свежей топливо-воздушной смеси, обеспечивая ее зажигание.

По принципу смесеобразования газовые горелки можно разделить на две большие группы: инжекционные и с принудительной подачей воздуха. В горелках первой группы воздух инжектируется из атмосферы

Регулируемые отверстия

ВазОух

Рис. 17.2. Схема простейшей имжскциошюн горелки

струей газа, истекающего из сопла, перед которым он имеет соответствующее давление. В горелках второй группы под давлением подаются как газ, так и воздух. К. первой относятся, в частности, горелки бьгговых -азовых плит (рис. 17.2). Газ с избыточным давлением в несколько килопаскалей, вытекая из сопла в смеситель, выполненный в форме эжектора, подсасывает в него нужное количество воздуха из окружающей среды и смешивается с ним. Количество инжектируемого воздуха примерно пропорционально расходу эжектирующего газа, поэтому при изменении тепловой мощности горелки (путем увеличения или уменьшения расхода газа с помощью вентиля или крана) соотношение газ - воздух, т. е. коэффициент избытка воздуха, остается приблизительно постоянным. Для его изменения при настройке горелки на линии подвода во:1духа устанавливают заслонку или шайбу регулируемого сопротивления.

Инжекционные горелки не требуют установки вентилятора для подачи воздуха, но нуждаются н большом давлении газа. Промышленные инжекционные горелки имеют большую длину, необходимую для организации плавного течения газовоздуцщой смеси в канале диффузора.

В крупных печах, и особенно в котельных топках, чаще используют горелки с принудительной подачей воздуха.

Смегиение воздуха с газом часто осуществляется в них путем закручивания подаваемого на горение воздуха, которое не только сильно турбулизирует факел (что интенсифицирует перемешивание), но и создает мощную циркуляцию к устью горелки раскаленных продуктов сгорания, поджигающих вытекающую из горелки газовоздушную смесь.

На рис. 17.3 схематично изображена широко распространенная в небольших печах горелка типа ГНП (горелка низкого давления природного газа). Природный газ с избыточным давлением до 8 кПа (оно уменьшается при снижении мощности 1орелки, т. е. уменьшении расхода газа) вытекает из газового насадка, имеющего одно или несколько отверстий. Подаваемый вентилятором воздух закручивается лопаточным завихрителем и перемешивается с газом. При розжиге горелки факел поджигают электрическим запальником или другим поджигающим устройством. После этого стабилизация горения обеспечивается ее поджиганием раскаленными продуктами сгорания, которые подсасываются к устью горе;1ки вследствие разрежения но оси, возникающего из-за вращения потока.

Номинальная мощность горелок ГНП не превышает I МВт.

Газовые горелки устанавливают обычно на стенах, иногда ~ на потолке или на поду печи, представляющей собой камеру, форма которой определяется ее назначением.

В нагревательных печах теплонапря-жение топочного объема при сжигании газов доходит до 0,6- 1,2 МВт/м При этом ав= 1,05 1,3, а химический

L Воздух

Лппатачнь/й забихритель

Рис. 17.3. Горе.пка с принудительной подачей воздуха типа ГИГ1

недожог составляет 1-3% (большие цифры относятся к бедным газам типа доменного при плохом перемешивании их с воздухом). При необходимости охладить газы в пределах топки выбирают меньшие значения q при этом снижается и Для сравнения укажем, что в основных камерах сгорания авиационных реактивных двигателей, в которых, правда, сжигается специальное жидкое топливо, а не газ, теплонапряжение qy, приведенное к атмосферному давлению, составляет 30-180 ,НВт/м, а в форсаж-пых - до 300 МВт/м. Объем этих камер определяется только условиями горения, и его уменьшение настолько важно, что в форсажных камерах сгорания идут на недожог, доходящий до Гэ- 10 %.

В ряде технологических процессов образуются горючие газы, содержащие к тому же вредные вещества, которые нельзя выбрасывать в атмосферу. Эти отходы можно разделить на две группы. В первую входят газы с теплотой сгорания Qj>3 МДж/м (коксовый и доменный, газы ферросплавных печей и конверторов, отбросные сероводородные газы нефтепереработки и т.д.). Их сжигают так же, как и природный, однако при низких значениях желательно предварительно подогревать воздух, а иногда и сам газ (например, доменный) и использовать специальные горелки.

Газы, у которых Qf <3 МДж/м (отходящий газ сажевых заводов, большинство ваграночных выбросов, вентиляционные выбросы сушильных и других аппаратов, содержащие пары органических растворителей, например толуола, и т.д.), по существу, не являются горючими, а многие из них содержат и кислород, что делает их взрывоопасными и исключает их подогрев. В этом случае применяют их огневое обезвреживание, сжигая в топке вместе с основным топливом. Вентиляционные выбросы, т. е. воздух, содержащий пары растворителя или горячую токсичную пыль (например, на дрожжевых заводах), часто используют просто в качестве дутьевого воздуха в топках. При этом исключается загрязнение атмосферного воздуха и используется теплота сгорания выбросов.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [ 44 ] 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.