Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
4, об. %
Рис. 4.3. Зависимость пределов воспламенения С,Н6 и С3Н8 от добавки N2 и С02 к горючему газу: 1 - С2Н6 + N2; 2 - С2Н6 + С02; 5 - С3Н8 + N2; 4-С3Н8 + С02
15
72 76 80 Н„ об. %
Рис. 4.4. Зависимость пределов воспламенения водородно-воздушных смесей от начальной температуры
экспериментальные данные по зависимости пределов воспламенения от содержания балластных компонентов в газе. На рис. 4.2 и 4.3 представлены графики, показывающие изменения пределов воспламенения воздушных смесей некоторых горючих газов при добавке к ним азота, двуоксида углерода и водяного пара.
Одновременно по этим графикам можно определять количество инертного газа, которое необходимо подмешать к горючему, чтобы данная смесь не могла воспламениться. Так, для метана, например, необходимо на один объем добавить шесть объемов азота.
Для того чтобы определить пределы воспламенения газа, содержащего инертные примеси, необходимо сгруппировать горючие компоненты с инертными попарно и для каждой такой пары определить пределы воспламенения, пользуясь рис. 4.2 и 4.3. Затем по формуле (4.2) можно определить предел воспламенения сложного газа.
Для определения концентрационных пределов воспламенения забалластированных газов используется также формула
z [l +8/(1-8)]-100 б~ 100 +/8/(1-8) ’
(4.4)
-n2.
где 8 = С02
На рис. 4.4 представлена зависимость пределов воспламенения водородновоздушных смесей от начальной температуры.
Как видно из графика, повышение температуры значительно расширяет пределы воспламенения. Следовательно, подогревом исходной смеси можно влиять на границы воспламенения.
- Устойчивость процессов горения
Устойчивость горения является важнейшей характеристикой процесса, обусловливающей, с одной стороны, форсировочные возможности топочного устройства, а с другой — его безопасную работу при различных нагрузках. В практике сжигания газа часто приходится сталкиваться с нарушением устойчивой работы горелок, вызываемым либо отрывом пламени от насадки горелки, либо проскоком пламени в ее смесительную часть.
Различают несколько режимов поведения пламени у огневых отверстий: отрыв, проскок (называемый обратным ударом) и устойчивое горение. Проскок
16
возможен только пламени предварительно подготовленной горючей смеси, а („рыв может быть также и диффузионного.
Теоретические и экспериментальные исследования устойчивости процесса горения направлены, с одной стороны, на получение необходимых данных по устойчивости горения, а с другой стороны, на разработку расчетных моделей для аналитического определения этих характеристик.
В свете современных воззрений устойчивость горения тесно связана со скоростью распространения пламени в газовоздушной смеси.
Рассмотрим условия, при которых пламя сохраняет устойчивость, т.е. остается неподвижным относительно устья горелки. Известно, что в зоне горения устанавливается динамическое равновесие между стремлением пламени продвинуться навстречу потоку газовоздушной смеси и стремлением потока отбросить пламя от горелки. Однако указанное явление наблюдается в определенном (очень узком) интервале скоростей истечения газовоздушной смеси из горелки. Когда скорость распространения пламени в какой-либо точке фронта горения превысит скорость истечения газовоздушной смеси, возникает проскок пламени. А в тех случаях, когда скорость газовоздушной смеси во всех точках фронта горения превышает скорость распространения пламени, происходит отрыв пламени.
На рис. 4.5 показан характер кривых стабильности пламени, получаемые обычно в исследованиях.
На этом рисунке схематично представлены кривые для кинетического, или гомогенного и диффузионного факела, в координатах: скорость газовоздушной смеси wcm (или воздуха wb для диффузионного факела), при которой наступает срыв горения, — газовое число (величина, обратная коэффициенту рас-
17
хода воздуха) для различных диаметров сопел d. Сопоставление обоих семейств кривых показывает, что спадающие кривые предварительно подготовленного пламени во всех случаях при коэффициенте расхода воздуха а = 1,0 имеют максимум стабильности. В противоположность этому максимальные значения кривых стабильности, полученные при измерениях в диффузионных пламенах, перемещаются по оси абсцисс. Смещение этих кривых наряду с величиной скорости потока на границе погасания пламени зависит от поперечного сечения потока.
По способу образования горючей смеси, как известно, различают гомогенный, или кинетический факел — предварительно перемешанной смеси газа и воздуха и диффузионный факел — смешивание в котором газа и окислителя происходит в процессе горения в струях. В практике широко распространены комбинированные факелы — с частичным предварительным смешиванием газа и окислителя.
В то время как кинетический факел возникает в результате воспламенения гомогенной смеси газа с воздухом, в диффузионном пламени образование горючей смеси носит местный (локальный) характер. Местная структура факела зависит от соотношения расхода газа и воздуха. В решающих для стабильности пламени областях максимальной скорости срыва соответствует как раз стехиометрический состав смеси. Ход кривых, однако, качественно подобен, если скорость срыва потока выражать через обратную величину коэффициента избытка воздуха.
