ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Смесеобразование из "Перевод промышленных котлов на газообразное топливо" Организация процессов сжигания топлива в воздушном потоке может основываться на различных принципах. Предельными приемами в соответствии с современной диффузионно-кине-тической теорией горения следует считать сжигание топлива по кинетическому и ди( узионному методу [Л. 44]. [c.5] В случае применения кинетического принципа предварительно создается однородная смесь газа с необходимым для горения количеством воздуха, которая вводится в готовом виде в тодочное устройство. Характерной особенностью такой смеси являются однородность и постоянство всех ее основных характеристик. Горение протекает в сплошной однородной среде при постоянном избытке воздуха. [c.5] Механизм процесса в первичной стадии носит чисто кинетический характер, т. е. время, затрачиваемое на физические процессы, становится значительно меньше времени протекания химической реакции. [c.5] При диффузионном методе создают такие условия для возникновения процесса, при которых смесь сгорает немедленно при самом ее возникновении, т. е. при соприкосновении топлива и окислителя в соответствующих количественных соотношениях. Так как при высоких температурах скорость химической реакции становится несоизмеримо большей, чем скорость смесеобразования, то фактическая скорость сгорания топлива оказывается равной скорости смесеобразования, которая при необходимости может регулироваться в самых широких пределах. [c.5] Процесс смесеобразования оказывает существенное влияние на время горения, поэтому его следует рассматривать как составную часть процесса горения. Эти вопросы рассмотрены в работах [Л. 11, 12, 36, 37, 38, 57, 79]. Однако ввиду сложности процесса предложенные различными авторами методы расчета смесеобразования, основанные на проникновении газовых струй в поток воздуха, не позволяют полностью произвести инженерный расчет и выбор горелок, так как не учитывают последующего смесеобразования в горелке и резкого влияния на него процесса горения. [c.6] В настоящее время применяются различные конструкции газовых горелок. Для промышленных котельных агрегатов наибольшее распространение имеют горелки, основанные на многоструйном распределении газа в поперечном воздушном потоке. При этом подача газа в поперечный поток воздуха производится с периферии или из центра. Поток воздуха, в который подаются струи газа, может быть прямоточным или иметь предварительную закрутку. Развитие и перемешивание струй в поперечном потоке воздуха протекает довольно сложно и еще недостаточно изучено. [c.6] В 1940 г. в ЦКТИ проводилась экспериментальная работа по изучению развития струй в поперечном потоке. В этой работе [Л. 49] относительная глубина проникновения струй в поперечный поток определялась соотношением скоростей вытекающего и сносящего потока. Одновременно в Институте теплоэнергетики АН УССР [Л. 77] проводилась работа по определению траектории струй, развивающихся в поперечном потоке. Наиболее интересным результатом этой работы является имеющий практическое значение вывод о том, что отношение диаметра струи В, измеренного на расстоянии /г (/г — абсолютная глубина проникновения струи в сносящий поток) от устья струи, к этому расстоянию Н есть величина постоянная й примерно равная 0 к 0,75. [c.6] Наконец существенное влияние на процесс смешения должен оказывать процесс горения, который нельзя рассматривать в отрыве от процесса смешения. Следовательно, недостаточно рассматривать процесс смешения только с позиции развития газовых струй в движущемся воздушном потоке, не учитывая других процессов, протекающих в реальных горелках и топочных камерах. Результаты испытаний различных газовых горелок, полученные в ЦКТИ [Л. 11, 12, 57] и в работах, проведенных под руководством автора [Л. 81, 94], это полностью подтверждают. [c.7] Влияние начального участка смешения на процесс перемешивания рассмотрено в работе [Л. 57]. При этом установлено, что однородность смеси при центральной подаче горячего воздуха в сносящий поток холодного воздуха сильно зависит от длины начального участка смешения и уже на расстоянии ХЮ я 2 происходит выравнивание температурных и скоростных полей потока X — длина начального участка смешения О — диаметр выходного сечения смесителя горелки). [c.7] Аналогичные данные по выбору длины начального участка смешения получены при создании и исследовании горелки ЭНИН — МО ЦКТИ [Л. 68]. При X = 1,8D в горелке ЭНИН — МО ЦКТИ коэффициент избытка воздуха в различных точках выходного сечения смесителя изменялся в пределах от 0,79 до 1,34. [c.8] Довольно четкие данные о роли длины начального участка смешения были получены при анализе условий сжигания природного газа в горелке с центральной выдачей газа в закрученный поток воздуха [Л. 3]. При утопленном на 350 мм ХЮ = 0,65) положении газового сопла поля концентраций в выходном сечении смесителя имели равномерный характер в довольно широком диапазоне скоростей истечения газа из сопел (от 22 до 187 м сек). [c.8] Из работ, рассматривающих процесс смешения в холодной модели цилиндрической горелки с периферийной выдачей газа в прямоточный и закрученный поток воздуха, значительный интерес представляют исследования ЦКТИ (Л. 11, 12], где для оценки процесса смешения предложен безразмерный параметр, характеризующий неполноту смешения. В результате исследований [Л. 12] сделан вывод о том, что качество смешения газа с воздухом в цилиндрической горелке с однородным сносящим потоком при угле атаки ЭО и однорядном расположении газовыпускных отверстий одинакового диаметра зависит от совокупности параметров, характеризующих отношение диаметра отверстий к диаметру цилиндрической части горелки, соотношения динамических напоров газа и воздуха, относительную длину участка предварительного перемешивания и соотношение расходов воздуха и газа. [c.8] В последующей работе [Л. 11] указывается, что текущая относительная дальнобойность (отношение абсолютной дальнобойности газовых струй к диаметру цилиндрической части горелки) является исчерпывающей характеристикой смесеобразования в периферийных цилиндрических горелках без крутки сносящего потока только при hx 0,25. Сделанный вывод объясняется в работе тем, что при дальнобойностях, близких к радиусу горелки, происходит встреча и соударение газовых струй в центре. Это ухудшает смешение из-за повышения концентраций газа в центральных областях горелки. [c.8] Приведенное объяснение согласуется с опытными данными, полученными при наладке вертикальных щелевых горелок, лучшее смешение в этих горелках удалось получить при расположении газовыпускных отверстий на противоположных коллекторах в шахматном порядке. [c.8] Таким образом в работах [Л. II, 12, 36, 37, 38] для прямоточных горелок качество смешения газа с воздухом рассматривается в зависимости от одного обобщающего параметра — глубины проникновения струй газа в поток воздуха. При этом рекомендуемые различными авторами расчетные уравнения для определения глубины проникновения струй имеют несколько различный вид. [c.9] Газовые горелки промышленных котлов должны обеспечивать работу топки без потерь тепла от химического недожога при минимально возможных коэффициентах избытка воздуха а на выходе из топки (1,10—1,15) и при минимальных температурах продуктов сгорания на выходе из топочной камеры. Следовательно, основным критерием качества работы горелок, применяемых в топках котлов, является обеспечение завершения процесса горения в пределах топочной камеры при интенсивном теплообмене в ней. Рассматривая процесс смешения с этих позиций, нетрудно прийти к выводу о том, что для топок с невысокими тепловыми нагрузками топочного объема совершенно не обязательно получение полного предварительного смешения в горелке, тем более, что это требует применения специальных устройств для стабилизации фронта пламени, уменьшает диапазон регулирования производительности горелки и для горелок с принудительной подачей воздуха повышенных напоров дутьевых устройств. [c.9] Исследования и опыт эксплуатации различных типов газовых горелок позволяют считать, что при принудительной подаче воздуха удовлетворительное смешение его с природным газом достигается прежде всего за счет равномерного распределения воздуха и втекающих в него струй газа, а также достаточной длиной участка перемешивания, при широком диапазоне изменения таких конструктивных параметров, как диаметр и форма газовыпускных отверстий и основного режимного параметра — соотношения динамических напоров газового и воздушного потоков. [c.9] На небольшой длине щели амбразуры, равной 225 мм, горение протекает весьма интенсивно, так как степень выгорания горючей смеси в девяти точках из двенадцати составила 70—89%, и только в трех точках оказалась равной 38—46% (см. табл. 1). Окончание процесса горения оказалось практически независящим от изменения некоторых конструктивных и режимных параметров горелки (подробно результаты исследования факела рассмотрены в 2). [c.10] Влияние равномерности распределения воздуха, при входе в камеру смешения прямоточных горелок, на качество их работы иллюстрируют результаты наладочных испытаний [Л. 70, 81, 82]. [c.10] Котел фирмы Штейнмюллер, оборудованный слоевой топкой, был переведен на сжигание смеси природного газа со сланцевым при установке четырех горизонтально-щелевых горелок (см. рис. 59). Эксплуатационные испытания котла показали, что при избытке воздуха за котлом в пределах 1,3—1,4 потеря тепла от химического недожога при нагрузке агрегата от 8,2 до 9,4 т/ч составила 1,6— 2,9% (опыты 1, 2, табл. 2). [c.10] Вернуться к основной статье