Спалювання газоподібного палива з високою теплотою згоряння

До газоподібних палив з високою теплотою згорання, які використовуються на промислових підприємствах для спалювання в котлах, відноситься природний газ ( = 28-41 МДж/м³). В окремих випадках використовують газ коксових печей ( = 17 МДж/м³).

Характерною особливістю спалювання газів з високою теплотою згорання є необхідність змішування великих об'ємів окисника з малою кількістю газу. Для природного газу при підігрітому повітрі це співвідношення складає близько 20:1.

Спалювання попередньо змішаної суміші газу з високою теплотою згорання і повітря не викликає труднощів. Інтенсифікація процесу змішування забезпечується в більшості випадків подачею газу тонкими струминами з великою швидкістю (близько 100 м/с) в масу повітря, яке подається з швидкістю 15-40 м/с. Інтенсифікація перемішування газу з повітрям досягається також турбулізацією газоповітряного потоку шляхом його закручування, що вимагає деякого підвищення тиску повітря перед пальником в порівнянні з тиском при прямоточному потоці. Вказані способи інтенсифікації перемішування газу і повітря реалізовані в пальниках (рис. 5), які використовують для спалювання природного газу. Так, в пальнику зображеному на рис. 5 а, газ поступає в центральну трубу і виходить в камеру змішування через ряд дрібних отворів. Повітря, яке подається по міжтрубному просторі обертається завдяки тангенціальному підведенню до пальника, а також завдяки використанню направляючих лопаток. В іншому пальнику (рис. 5 б) газ з двох газових трубок виходить з швидкістю 50 м/с через велику кількість дрібних отворів, перетинаючи повітряний потік.

Залежно від умов сумішоутворення газу і повітря при спалюванні газоподібного палива можна отримати в топковій камері продукти згорання з різним ступенем світимості. Поліпшення процесу змішування приводить до інтенсифікації горіння палива, підвищення ефективної температури факела, особливо в початковій його частині, при цьому факел має малу світимість. Погіршення сумішоутворення уповільнює горіння і приводить до сажоутворення, в зв'язку з чим підвищується світимість факела але знижується його температура.

Рис. 5. Пальники для природного газу

а) вихрова; б) щілинна

Вказану особливість спалювання газу використовують для регулювання теплообмінних характеристик факела залежно від вимог тепло-технологічного процесу. Так, наприклад, використовують газові пальники спеціальної конструкції, які дозволяють змінювати світимість факела. Зміна температурних характеристик по висоті топки (що іноді використовується для регулювання температури перегріву пари) може бути досягнута використанням реверсивних пальників, які дозволяють змінювати напрям обертання газового потоку і ін.