Полное и неполное сгорание газа.

Исходя из химической реакции горения газа получаем: объём кислорода, необходимый для полного сгорания 1 объёма метана = 2.

 

Воздух состоит:

О₂ = 21%

N₂ = 79%

Таким образом на 1 м³ кислорода приходится 100/21 = 4,76 м³ воздуха.

Для сгорания 1 м³ метана необходимо 2*4,76 = 9,52 м³ воздуха.

Количество воздуха, необходимое для полного сжигания газа называют теоретически необходимым расходом воздуха (Lт).

Lд. = α Lт

Lд. - действительное количество воздуха, подаваемое в топку, его обычно подают с избытком. Соотношение между теоретическим и действительным расходом выражается уравнением:

 

 

где α - коэффициент избытка воздуха (как правило, больше 1).

 

Неполное сжигание газа ведет к перерасходу топлива и повышает опасность отравления продуктами неполного сгорания газа, в состав которых входит и оксид углерода (СО).

Продукты сгорания газа и контроль за процессом горения.

 

Продукты сгорания природного газа — это диоксид углеро­да (углекислый газ), водяные пары, некоторое количество избыточного кислорода и азот. Избыточный кислород содержится в продуктах горения только в тех случаях, когда горение происходит с избытком воз­духа, а азот в продуктах сгорания содержится всегда, так как яв­ляется составной частью воздуха и не принимает участия в горе­нии.

Продуктами неполного сгорания газа могут быть оксид уг­лерода (угарный газ), несгоревшие водород и метан, тяжелые углеводороды, сажа.

О процессе горения правильнее всего можно судить по приборам анализа уходящих газов, показывающим содержание в нем углекислого газа и кислорода. Если в топке котла пламя вытянутое и имеет темно-желтую окраску, это говорит недостатке воздуха, а если пламя становится коротким и имеет ослепительно-белую окраску, то о его избытке.

Регулировать работу котлоагрегата можно двумя способам изменением тепловой мощности всех горелок, установленных котле, или отключением их части. Способ регулирования зависит от местных условий и должен быть указан в производственной инструкции. Изменение тепловой мощности горелок допустимо в том случае, если она не выходит за пределы устойчивой работы. Отклонение тепловой мощности за пределы устойчивой работы может привести к отрыву или проскоку пламени.

Регулировать работу отдельных горелок следует в два-приема, медленно и постепенно изменяя расход воздуха и газа.

При уменьшении тепловой мощности сначала уменьшают подачу воздуха, а затем газа; при увеличении тепловой мощности сначала увеличивают подачу газа, а затем воздуха.

При этом следует регулировать разрежение в топке, меняя положение шибера котлом или лопаток направляющего аппарата перед дымососом.

При необходимости повышения тепловой мощности горелок пред­варительно увеличивают разрежение в топке; при снижении тепловой мощности сначала регулируют работу горелок, а затем уменьшают разрежение в топке.

Методы сжигания газа.

В зависимости от способа образования ГВС методы сжигания можно разделить на диффузионный, смешанный и кинетический.

 

При диффузионном методе к фронту горения газ поступает под давлением, а воздух из окружающего пространства за счёт молекулярной или турбулентной диффузии, смесеобразование протекает одновременно с процессом горения, поэтому скорость процесса горения определяется скоростью смесеобразования.

 

 

Процесс горения начинается после образования контакта между газом и воздухом и образования ГВС необходимого состава. При этом к струе газа диффундирует воздух, а из струи газа в воздух - газ. Таким образом, вблизи струи газа создаётся ГВС, в результате горения которой образуется зона первичного горения газа (2). Горение основной части газа происходит в зоне (З), а зоне (4) движутся продукты горения.

Этот метод сжигания в основном применяется в быту (духовки, газовые плиты и т.д.)

 

При смешанном методе сжигания газа горелка обеспечивает предварительное смешение газа только с частью воздуха, необходимого для полного сгорания газа. Остальной воздух поступает из окружающей среды непосредственно к факелу.

В этом случае сначала выгорает лишь часть газа, смешанная с первичным воздухом (50%-60%), а оставшаяся часть газа, разбавленная продуктами горения, выгорает после присоединения кислорода вторичного воздуха.

Воздух, окружающий пламя горелки называется вторичным.

 

 

При кинетическом методе сжигания газа к месту горения подаётся ГВС полностью подготовленная внутри горелки.

 

 

Классификация газовых горелок.

Газовой горелкой называют устройство, обеспечивающее устойчивое сжигание газообразного топлива и регулирование процесса горения.

Основные функции газовых горелок:

- подача газа и воздуха к фронту горения;

- смесеобразование;

- стабилизация фронта воспламенения;

- обеспечение требуемой интенсивности процесса горения газа.

 

По методу сжигания газа все горелки можно разделить на три группы:

- диффузионные - без предварительного смешения газа с воздухом;

- диффузионно-кинетические - с неполным предварительным смешением газа с воздухом;

- кинетические - с полным предварительным смешением газа с воздухом.

По способу подачи воздуха горелки подразделяются на:

- бездутьевые - у которых воздух поступает в топку за счёт разряжения в ней.

- инжекционные - в которых воздух засасывается за счёт энергии струи газа.

- дутьевые - у каторых воздух подаётся в горелку или топку с помощью вентилятора.

 

По давлению газа, на котором работают горелки:

- низкого давления до 0,05 кгс/см²;

- среднего давления свыше 0,05 до З кгс/см²;

- высокого давления свыше 3 кгс/см².

 

 

Общие требования для всех горелок:

- обеспечение полноты сгорания газа;

- устойчивость при изменении тепловой мощности;

- надёжность при эксплуатации;

- компактность;

- удобство при обслуживании.