Сжигание топлива с низкой теплотой сгорания

На 1м³ доменного газа требуется около 1м³ воздуха, т.е. в этом случае газ и воздух поступают в топку в соизмеримых количествах. Для сжигания в основном используют факельные горелки, но иногда могут использоваться и беспламенные горелки.

рис.13 рис.14

Горение полностью завершается в раскаленной керамической части.

 

Сжигание газового топлива с высокой теплотой сгорания

На 1м³ природного газа требуется около 10м³ воздуха. Особенностью горелочных устройств является смешение больших объемов воздуха с малым количеством газа.

В большинстве горелок подача газа осуществляется тонкими струями и большой скоростью(100м/с) в массу воздуха(15-40м/с).

Интенсификация процесса достигается турбулизацией потока путем его закручивания.

 

рис.15

Газ через большое количество мелких отверстий пересекает воздушный поток, - до 5 м/с, - до 20 м/с

 

Щелевая горелка

рис.16

В зависимости от условий смесеобразования можно получить продукты сгорания с различной степенью светимости факела.

Улучшение процесса смешивания приводит к уменьшению светимости и повышению температуры горения.

 

 

Горение жидкого топлива

 

Жидкое топливо в топочных устройствах сжигается в распыленном виде, т.е. в виде мелких капель в потоке воздуха.

Горение жидкого топлива всегда происходит в паровой фазе, поэтому процессу горения капли всегда предшествует процесс испарения. В общем случае капля жидкого топлива окружена зоной, насыщенной парами, на внешней стороне этой зоны устанавливается сферическая зона горения. В стационарных условиях горение жидкого топлива зависит от скорости его испарения.

При горении от капли диффундируют пары топлива. В зону горения поступает кислород воздуха. В результате горения выделяются продукты сгорания.

рис.17

Теплота, необходимая для испарения топлива, передается жидкой капли из зоны горения в основном излучением и в незначительной степени за счет диффузии продуктов сгорания, внутрь паровой оболочки.

Любое жидкое топливо, которое получено из нефти, содержит ряд углеводородов со своей температурой кипения.

Рассчитать такой процесс горения сложно. В инженерных расчетах время выгорания капли рассчитывают, используя соотношение:

, где

d - начальный диаметр капли, мм;

d - текущий диаметр капли, мм;

к – опытный коэффициент, зависящий от температуры среды, концентрации кислорода и режима обтекания капли потоком газа, мм²/с.

Область распространения факела можно условно разделить на следующие зоны:

1) зона распыления топлива;

2) зона испарения топлива и образования газовоздушной смеси;

3) зона воспламенения и горения этой смеси.

При горении топлива, как по сечению струи, так и по ее длине непрерывно меняется концентрация топлива и окислителя. При этом возможна ситуация появления зоны с количеством концентрации топлива выше необходимого – в этом случае происходит недожог.