Работа на газови горелки на котелни инсталации.

Изгарянето на газ се извършва в газови горелки. В горивната зона при стабилен пламък се установява динамичен баланс между желанието на пламъка да се движи към движението на газовъздушната смес и желанието на потока да премести пламъка от отвора на горелката в пещ.

Разделянето и пробиването на пламъка в горелката са границите на стабилността на горелките. При висока скорост на газовъздушната смес може да се наблюдава движението на фронта на пламъка в посока на движение, пълното отделяне на пламъка от горелката и последващото му гасене. Това явление се нарича разделяне на пламъка. При намаляване на подаването и изхода на сместа от газ и въздух се нарушава стабилното горене, в резултат на което пламъкът започва да се изтегля в горелката. Когато сместа газ-въздух вътре в горелката изгори, може да възникне проблясък.

За да се поддържа стабилно горене, е необходимо да се осигури необходимото съотношение между скоростите на разпространение на пламъка и потока на газовъздушната смес до мястото на нейното изгаряне. Също така, съотношението на обемите газ и въздух в сместа газ и въздух има голямо влияние върху стабилността на пламъка, колкото повече газ, толкова по-стабилен ще бъде пламъкът.

Ако пламъкът скочи, вътре в горелката възниква изгаряне на газа, което води до непълно изгаряне на газа и образуване на въглероден оксид или дори угасване на пламъка. Ако вътре в горелката настъпи изгаряне на газ, горелката ще стане гореща и може да се повреди. И при отделен пламък сместа газ-въздух навлиза в околното пространство и това може да доведе до експлозия на сместа газ-въздух. Много е важно да се осигури стабилно изгаряне на газ, за ​​да се създадат условия за безопасното му използване.

Стабилността на пламъка на газовъздушната смес се осигурява с помощта на специални устройства. За да се поддържа стабилен пламък, трябва да се спазват следните условия:

- поддържане на скоростта на излизане на газовъздушната смес в безопасни граници;

- поддържане на температурата в зоната на горене не по-ниска от температурата на запалване на сместа газ-въздух.

Когато чист газ влезе в горелката вместо сместа газ-въздух, пламъкът ще бъде най-стабилен, тъй като пламъкът не се разпространява в чист газ и няма проблясък. При рязко увеличаване на скоростта на излизане на газа има възможност за отделяне на пламъка, но това е по-малко вероятно, отколкото при подаване на смес газ-въздух. Консумацията на чист газ в горелката може да се регулира в доста широк диапазон.

При подаване на газовъздушна смес със съдържание на въздух 50-60% от теоретично необходимото за пълно изгаряне на газа, горенето е по-малко стабилно. Предварително приготвените газовъздушни смеси за пълно изгаряне на газа осигуряват най-малкото изгаряне на пламъка. Колкото по-малко въздух се съдържа в сместа газ-въздух, толкова по-стабилен е процесът на нейното изгаряне.

За да се постигне стабилизиране на пламъка, при изгаряне на напълно подготвена смес от газ и въздух, е възможно с помощта на специални устройства (фиг. 1).

Например, възпламеняването на пламъка се предотвратява чрез стесняване на изхода за сместа въздух-газ, докато увеличаването на изходната скорост на сместа не позволява да се появи ретроспекция. Пламъкът не се разпространява през тесните процепи на плоската стабилизираща решетка (фиг. 1, г) поради бързото охлаждане на газовъздушната смес в тях. Изтичането на пламък в горелката може да бъде предотвратено чрез използване на изход под формата на фина решетка. Чрез охлаждане на изхода на носа на горелката може да се намали възможността за проблясване, скоростта на разпространение на пламъка на това място се намалява и температурата на сместа става по-ниска от температурата на запалване.

Чрез инсталиране на различни устройства се предотвратява отделянето на пламъка от горелката. Например, малка резервна горелка със стабилна горелка се поставя на отвора на горелката, за да запали непрекъснато газовъздушната смес, напускаща горелката, или се прави хълм от счупени огнеупорни тухли на огнището на пещта (фиг. 1, в).

Огнеупорните тунели се използват широко за стабилизиране на горенето. Газовъздушната смес влиза от кратера на горелката в цилиндричен тунел (фиг. 1, а, б), чийто диаметър е 2-3 пъти по-голям от диаметъра на кратера на горелката. Рязкото разширяване на тунела около корена на горелката създава разреждане и предизвиква обратно движение на част от горещите продукти на горенето. Поради това температурата на газовъздушната смес в основата на пламъка се повишава и се осигурява стабилна зона на запалване. Същият ефект се постига, когато на изхода на горелката (дисектиращ стабилизатор (фиг. 1, в) се постави лошо обтекаемо тяло).

Запалване на газови горелки, регулиране на горивния процес, изключване на горелки.
С работещ димоотвод и вентилатор:
задайте вакуума в пещта 10...20 Pa (1...2 mm воден стълб);
напълно затворете амортисьорите на въздуховодите пред горелките с принудително подаване на въздух;
затворете напълно регулатора на първичния въздух на инжекционни горелки с ниско налягане;
Инжекционните горелки IGK със средно налягане се запалват, когато регулаторът за подаване на въздух е отворен, тъй като при добър стабилизатор на горенето е невъзможно преминаването на пламъка в тях.

Редът на включване на горелките и последователността на действията по време на тяхното запалване зависят от конструкцията на горелките, местоположението им върху котела, вида на запалителното устройство, наличието и вида на устройствата за автоматизация, схемата на газопровода на котела и други условия.
Котлите могат да бъдат оборудвани с преносими запалителни и електрически запалители, включени в RZZU.
За да запалите запалката, е необходимо да поставите запален кибрит в пожарната дюза и след това да отворите вентила за подаване на газ. При запалване на газ с преносим запалител трябва да се има предвид, че газовъздушната смес, напускаща отвора на основната горелка, се отклонява нагоре. Следователно отворът за запалване в пещта трябва да бъде разположен над горелката или отстрани от нея. Ако запалителната горелка е извън потока на основната газово-въздушна смес на горелката, сместа няма да се запали. И ако запалителната факла напълно навлезе в потока, тогава пламъкът на запалителното устройство може да бъде издухан. Следователно запалителят трябва да бъде въведен на такава дълбочина, че половината от пламъка на запалване да навлезе в потока на газово-въздушната смес. За да направите това, запалителят трябва да има заключване на дълбочината на вкарване.
Когато запалите горелки с преносим запалител, трябва:
запалете възпламенителя;
поставете запалителя в пещта, като се уверите, че не изгасва;
леко отворете затварящото устройство на газопровода, задайте налягането на газа пред горелката, съответстващо на минималния стабилен режим (10 ... 15% от номиналното налягане) и се уверете, че газът напуска горелката се запалва незабавно;
с постоянен пламък, леко отворете клапата, който регулира подаването на въздух към горелката;
регулиране на вакуума на изхода на пещта;
след запалване на горелката, изгасете възпламенителя и го извадете от пещта;
в съответствие с режимната карта, увеличете топлинната мощност на горелката.

За да запалите горелката с помощта на електрически запалител, завъртете ключа за управление на котела в положение „запалване“. В този случай устройството за защита от запалване се активира в следната последователност: релето за време се включва; запалителната бобина се включва и между тялото на запалителното устройство и неговия централен електрод възниква искра; соленоидният клапан на запалката на газопровода се отваря; когато се появи запалителен пламък, управляващият електрод (или фотосензор) дава импулс за изключване на бобината за запалване. Ако запалването на газ не се случи в рамките на зададеното време, таймерът ще изключи подаването на газ.
Контролът на мощността на горелките зависи от техния тип. За да увеличите газовия поток в горелки с принудително подаване на въздух, първо увеличете потока на газа, след това въздушния поток, след това регулирайте вакуума на изхода на пещта. Намаляването на газовия поток се извършва в различна последователност: първо се намалява въздушният поток, след това газът и се задава предварително определен вакуум на изхода на пещта.
За да увеличите или намалите газовия поток в инжекционните горелки, съответно увеличете или намалете налягането на газа пред горелките и регулирайте вакуума на изхода на пещта.
При инжекционни горелки, настроени за нормални условия на горене, подаването на въздух не е необходимо да се регулира, тъй като тези горелки имат свойството да се саморегулират.
В случай на планирано изключване на горелките е необходимо бавно и на малки порции (в съответствие с инструкциите за производство) да се намали потокът на газ и при достигане на минималната производителност да се спре напълно подаването на газ.

Пробив и отделяне на пламъка в горелките.По време на работа на горелките са възможни случаи на нестабилно изгаряне на пламък от два вида - пробив на пламъка в горелката и отделяне на пламъка от горелката.
Ретроспекция към горелката е движението на фронта на пламъка от пещта към горелката, при което изгарянето на горивото започва директно в горелката. Когато пламъкът мига в горелката, се образуват продукти от непълно изгаряне на горивото, горелката се нагрява и може да се повреди.
Отделянето на пламъка от горелката е движението на фронта на пламъка от изхода на горелката по посока на газовъздушната смес, придружено от угасване на пламъка. Разделянето води до пълнене на пещта с газовъздушна смес и след това до пукване или експлозия.
Разделянето на пламъка може да се случи при всеки принцип на изгаряне на горивото. Отделянето на пламъка от горелки от всякакъв тип възниква, когато скоростта на излизане на газа или газовъздушната смес е по-голяма от скоростта на разпространение на пламъка. Прехвърлянето на пламъка в горелката не е възможно при дифузионния принцип на горене. Ретроспективно пламък за горелки с предварително смесено гориво и окислител може да възникне, ако изходната скорост на газовъздушната смес е по-малка от скоростта на разпространение на пламъка.
Причините за отделянето на горелката от горелката могат да бъдат рязко повишаване на налягането на газ или въздух, нарушение на дебита газ-въздух, рязко увеличаване на вакуума на изхода на пещта, работата на горелката над горната производителност ограничение, посочено в паспорта.
Причините за пробива на пламъка в горелката могат да бъдат намаляване на налягането на газа или въздуха, намаляване на производителността на горелките с предварително смесване на газ и въздух под стойностите, посочени в паспорта.

Стабилизиране на газовия пламък
Изгарянето на газ се извършва в газови горелки. При стабилно горене в зоната на горене се установява динамичен баланс между желанието на пламъка да се движи към движението на газовъздушната смес и желанието на потока да придвижи пламъка от устието на горелката към пещта.
Границите на стабилността на горелките са отделяне и пробиване на пламъка в горелката. При висока скорост на движение на газовъздушната смес фронтът на пламъка се движи в посока на движение, пълно отделяне на пламъка от горелката и последващото му гасене. Това явление се нарича разделяне на пламъка. С намаляване на скоростта на подаване и излизане на сместа газ и въздух се нарушава стабилното горене и пламъкът започва да се изтегля в горелката. Когато горенето на сместа газ-въздух се случи вътре в горелката, настъпва проблясък.
Така че, за да се поддържа стабилно горене, е необходимо да се осигури определено съотношение между скоростта на разпространение на пламъка и скоростта на навлизане на газовъздушната смес до мястото на нейното изгаряне. Стабилността на пламъка се влияе и от съотношението на обемите газ и въздух в газовъздушната смес и колкото повече газ, толкова по-стабилен е пламъкът.
Когато пламъкът пробие, изгарянето на газ се случва вътре в горелката. Това води до непълно изгаряне на газа и образуване на въглероден оксид или дори до угасване на пламъка. Изгарящият газ вътре в горелката я нагрява и може да се повреди. Когато пламъкът прекъсне, сместа газ-въздух навлиза в околното пространство, което може да доведе до експлозия на сместа газ-въздух. Следователно осигуряването на стабилно изгаряне на газ е най-важното условие за безопасното му използване.
Стабилизирането на пламъка на сместа газ и въздух може да се осигури с помощта на специални устройства. Необходимите условия за това са: поддържане на скоростта на излизане на газовъздушната смес в безопасни граници; поддържане на температурата в зоната на горене не по-ниска от температурата на запалване на сместа газ-въздух.
Когато горелката не получава смес от газ и въздух, а чист газ, пламъкът е най-стабилен. Това се обяснява с факта, че пламъкът не се разпространява в чист газ и няма проблясък на пламъка. Въпреки това, при рязко увеличаване на скоростта на излизане на газ може да се получи разделяне на пламъка, но дори това е по-малко вероятно, отколкото при подаване на смес газ-въздух. Когато към горелката се подава чист газ, нейният дебит може да се регулира в доста широк диапазон.
Ако обаче към горелката се подаде смес газ-въздух, съдържаща 50-60% въздух от теоретично необходимия за пълното изгаряне на газа, тогава горенето на такава смес ще бъде по-малко стабилно. Най-малко стабилно е изгарянето на предварително приготвени смеси от газ и въздух за пълното изгаряне на газа. Така че, колкото по-малко въздух се съдържа в сместа газ-въздух, толкова по-стабилен е процесът на нейното изгаряне.
Стабилизирането на пламъка по време на изгаряне на напълно подготвена смес от газ и въздух се постига с помощта на специални устройства. Например, възвръщането на пламъка се предотвратява чрез стесняване на изхода на сместа газ-въздух. Увеличаването в същото време на скоростта на излизане на сместа не позволява пробив. Пламъкът не се разпространява през тесните процепи на плоската стабилизираща решетка, тъй като сместа от газ и въздух в тях бързо се охлажда. Ако изходът е направен под формата на фина решетка, това също предотвратява пламъка да мига в горелката. Пламъкът може да бъде намален чрез охлаждане на изхода на горелката. Скоростта на разпространение на пламъка на това място се намалява и температурата на сместа става под температурата на запалване.
Отделянето на пламъка от горелката се предотвратява чрез инсталиране на различни устройства. Например, малка резервна горелка със стабилна горелка се поставя на отвора на горелката, за да запали непрекъснато газовъздушната смес, напускаща горелката, или се прави хълм от счупени огнеупорни тухли на огнището на пещта.
Най-разпространено е стабилизирането на горенето с помощта на огнеупорни тунели. Газовъздушната смес изтича от кратера на горелката в цилиндричен тунел, чийто диаметър е 2-3 пъти по-голям от диаметъра на кратера на горелката. При рязко разширяване на тунела около корена на факлата се създава разреждане, което предизвиква обратно движение на някои от продуктите на горенето с нажежаема жичка. Поради това температурата на газовъздушната смес в основата на пламъка се повишава и се осигурява стабилна зона на запалване. Същият ефект се постига, когато на изхода на горелката (дисектиращ стабилизатор) се постави лошо обтекаемо тяло.

Стабилността на горене е съществен фактор, определящ надеждността на газовите горелки. В практиката на изгаряне на газ често се налага да се справяме с нарушение на стабилната работа на горелките, причинено или от отделянето на пламъка от дюзата на горелката, или от проблясъка на пламъка в неговата смесителна част.

Пламъкът остава стабилен, т.е. остава неподвижен спрямо дюзата на горелката, в случаите, когато в зоната на горене се установи баланс между желанието на пламъка да се движи към потока на газовъздушната смес и желанието на потока за да изхвърлите пламъка далеч от горелката. Такова равновесие обаче се наблюдава в много тесен диапазон на изходните скорости на смес газ-въздух от горелката.

Прекъсване на пламъкавъзниква, когато скоростта на изтичане на газовъздушната смес надвиши скоростта на разпространение на пламъка и тя, отделяйки се от горелката, напълно или частично изгасва. Може да възникне и при запалване или изключване на горелките, както и по време на работа - поради бърза смяна на натоварването или прекомерно увеличаване на вакуума в пещта и може да се появи при всички видове горелки.

Отделянето на пламъка води до обгазяване на пещта и газопроводите, както и до натрупване на газове в помещението. Това може да доведе до експлозия в горивната камера или газопроводите на уреда, с последваща сериозна повреда.

Фенерче(гръб) е проникването на пламъка в горелката. Това явление възниква, когато скоростта на изтичане на сместа газ-въздух от горелката е по-малка от скоростта на разпространение на пламъка. Най-често превишаването се получава, когато горелката не е правилно запалена и изключена, както и когато нейната производителност бързо намалява. В резултат на приплъзване горелката може да прегрее или да се появи памук вътре в нея, както и да спре горенето и обгазяването на помещението. Пламъкът може да възникне само при горелки с предварително смесване на газ и въздух.

На фиг. Като пример, Фиг. 5 показва криви, показващи границите на разделяне и ретроспекция по време на изгарянето на природен газ, в зависимост от количеството излишен въздух за инжекционна горелка със средно налягане с диаметър на дюзата 35 mm. Дадените криви отговарят на границите на устойчиво горене, когато горелката работи при атмосферни условия, т.е. без стабилизиране на горенето, и когато газът се изгаря в горивната камера със стабилизатор. крива 2 показва при какви скорости се наблюдава SHSM за пъти

При лични газовъздушни смеси се наблюдава отделянето на пламъка от устието на горелката, а кривата / - при какви скорости се наблюдава проблясването на пламъка. От фигурата се вижда, че при коефициент на излишък на въздух ar = 1,1, горелката може да работи само в тесен диапазон на скоростта - от 1,15 до 1,75 m/s.

Намаляването на съдържанието на първичен въздух в сместа разширява границите на стабилно горене, тъй като стойността на скоростта, при която се извършва разделянето, и стойността на скоростта намалява, когато настъпи проблясък. По този начин областта на стабилно изгаряне на газ в горелката се намира между кривите

Пробив и отделяне на пламъка. Следователно обхватът на регулиране на газовата горелка зависи от ширината на тази зона.

На фиг. 5 са показани граничните криви за устойчиво горене при работа на същата горелка, оборудвана със стабилизатор под формата на керамичен тунел. крива 3 характеризира проблясъка на пламъка. Отделянето на пламъка в този случай изобщо не се получава при съществуващото налягане на газа. Известно е, че разделянето на пламъка в керамичните тунели се случва при скорости на изход на сместа газ-въздух над 100 m/s и тези горелки обикновено работят при скорости от порядъка на 30 m/s.

Очевидно е, че диапазонът от скорости на стабилна работа на горелката със стабилизатор се е увеличил значително. При излишък на въздух (ag=1,1), горелката може да работи в диапазона на скоростта от

2,0 m/s до максимално постижимите стойности. Ако в първия случай диапазонът на стабилна работа на горелката Пбеше само 1: 1,5, а след това във втория случай надвишава 1: 10.

Значително влияние върху надеждността на работата на горелките с много горелки, особено частичното предварително смесване, оказва разстоянието между отворите, при което пламъците надеждно се запалват един от друг. В същото време намаляването на разстоянието между отворите може да доведе до сливане на факелите, което затруднява подаването на вторичен въздух към тях. Следователно разстоянията между изходите за газ в горелката трябва да бъдат избрани така, че, от една страна, да се осигури надеждно запалване на пламъците един от друг, а от друга страна, да няма сливане на пламъците.

В табл. 3 за горелки с ниско налягане са дадени максималното и минималното разстояние между отворите, при което

Осигурява се надеждно запалване на факели и няма сливане на шистов газ (<2Н=3400 ккал/м3), природного газа (фн=8500 ккал/м3) и их смесей (фн=6000-^-7500 ккал/м3).

Таблица 3

При горене на газовъздушни смеси в ламинарен поток само долната му периферна част, прилежаща към ръба на пожарния канал на горелката, е стабилна част от конусния фронт на пламъка. Това се обяснява с факта, че на това място фронтът на пламъка се разгръща хоризонтално поради забавящото действие на стената на канала. стабилизирането на конусния фронт на горене се дължи на наличието на постоянен източник на запалване под формата на пръстеновиден ремък, без който останалата част от предната част би била отнесена от потока на газовъздушната смес. С увеличаване на силата на горелката, т.е., когато ламинарният режим на движение се промени в турбулентен, ширината на запалителната лента започва да намалява, докато стане незначителна. В този случай стабилността на фронта на горене се нарушава и пламъкът започва да се откъсва от ръба на горелката. Обратно, ако усилването на горелката е прекомерно намалено, скоростта на разпространение на пламъка в пръстеновидната пристенна област може да надвиши скоростта на потока и пламъкът започва да се изтегля в камерата за изместване на горелката. Първият случай се нарича отделяне на пламъка, а вторият - пробив или обратното въздействие на пламъка.

На практика при отделяне на пламъка се наблюдават следните явления:

Разрушаването на пламъка от горелката, което води до изгасването му;

Отделяне от ръба на пожарния канал, когато пламъкът достигне ново, достатъчно стабилно положение в потока над горелката;

Неуспехът на издигнатия пламък, водещ до неговото угасване;

Обратно хвърляне на повдигнатата горелка към ръба на канала за огън на горелката;

Създаване на окачен пламък, когато струята се движи на известно разстояние от горелката.

Границите на стабилна работа на горелките са ограничени от скоростта на разделяне и скоростта на проблясване на пламъка. За да се разшири обхватът на стабилност при горене на всякакви горими смеси газ-въздух, се приема, че скоростта на потока е няколко пъти по-голяма от скоростта на разделяне. Предотвратяването на отделянето на пламъка в тези случаи се постига чрез различни изкуствени стабилизатори. Стабилизаторът е върхът на инжекционната горелка, в който част от горимата смес (5-10%) преминава през страничните отвори 1 в канала 2, където възниква спокоен пръстеновиден пламък, обграждащ основния поток.

Ориз. 6.1 Схеми на стабилизатори на пламъка във връзка с разделяне на пламъка: а - пръстеновиден стабилизатор; b - стабилизатор под формата на цилиндричен тунел; в - стабилизатор под формата на осесиметрично тяло; g - стабилизатор под формата на шамотна скица; 1 - странични отвори; 2 - канал.

Стабилизиращият ефект на това устройство се основава на рециркулацията на част от горещите продукти от горенето към корена на струята, което се получава поради разреждането, създадено от струята. Конструкцията на стабилизиращите тунели и техните оптимални размери могат да варират в зависимост от вида на горелките и начина, по който са монтирани в пещите. В случаите, когато монтирането на пръстеновидни и тунелни стабилизатори на горене е непрактично или неудобно, се използват U-образни стабилизатори, поставени в централната част на потока на газовъздушната смес. Пръчките, поставени напречно на потока на сместа, се използват и като най-прости стабилизатори, които създават обратни токове на продуктите от горенето. В някои случаи се използват шамотни скици (слайдове) за стабилизиране на горенето, поставени в непосредствена близост до кратера на горелката.