Rad plinskih gorionika kotlovskih postrojenja.

Sagorijevanje plina se vrši u plinskim gorionicima. U zoni sagorevanja, sa stabilnim plamenom, uspostavlja se dinamička ravnoteža između želje plamena da se kreće ka kretanju mešavine gasa i vazduha i želje protoka da pomeri plamen iz ušća gorionika u gorionik. peći.

Odvajanje i probijanje plamena u gorionik su granice stabilnosti gorionika. Kretanje fronta plamena u smjeru kretanja, potpuno odvajanje plamena od plamenika i njegovo naknadno gašenje može se promatrati pri velikoj brzini mješavine plina i zraka. Ova pojava se naziva odvajanje plamena. Ako se smanji dovod i izlaz mješavine plina i zraka, poremećeno je stabilno izgaranje, zbog čega se plamen počinje uvlačiti u gorionik. Kada mešavina gasa i vazduha unutar gorionika izgori, može doći do preskoka.

Da bi se održalo stabilno sagorevanje, potrebno je obezbediti potreban odnos između brzina širenja plamena i protoka mešavine gasa i vazduha do mesta njenog sagorevanja. Takođe, odnos zapremina gasa i vazduha u mešavini gasa i vazduha ima veliki uticaj na stabilnost plamena, što je više gasa, to će plamen biti stabilniji.

Ako plamen skoči, dolazi do gorenja plina unutar plamenika, što dovodi do nepotpunog sagorijevanja plina i stvaranja ugljičnog monoksida ili čak gašenja plamena. Ako dođe do sagorijevanja plina unutar gorionika, gorionik će postati vruć i može pokvariti. A sa odvojenim plamenom, mješavina plina i zraka ulazi u okolni prostor, a to može dovesti do eksplozije mješavine plina i zraka. Veoma je važno obezbediti stabilno sagorevanje gasa kako bi se stvorili uslovi za njegovo bezbedno korišćenje.

Stabilnost plamena mješavine plina i zraka osigurava se pomoću posebnih uređaja. Za održavanje stabilnog plamena potrebno je pridržavati se sljedećih uslova:

- održavanje brzine izlaza mješavine plina i zraka u sigurnim granicama;

- održavanje temperature u zoni sagorijevanja ne nižom od temperature paljenja mješavine plina i zraka.

Kada čisti gas uđe u gorionik umesto mešavine gas-vazduh, plamen će biti najstabilniji, jer se plamen ne širi u čistom gasu i nema preskoka. Uz naglo povećanje izlazne brzine plina, postoji mogućnost odvajanja plamena, ali to je manje vjerovatno nego kada se dovodi mješavina plina i zraka. Potrošnja čistog plina u gorioniku može se regulirati u prilično širokom rasponu.

Prilikom opskrbe mješavinom plina i zraka sa sadržajem zraka od 50-60% teoretski potrebnog za potpuno sagorijevanje plina, sagorijevanje je manje stabilno. Unaprijed pripremljene mješavine plina i zraka za potpuno sagorijevanje plina osiguravaju najmanje gorenje plamena. Što je manje zraka sadržano u mješavini plina i zraka, to je proces njenog sagorijevanja stabilniji.

Moguće je postići stabilizaciju plamena pri sagorevanju potpuno pripremljene mešavine gasa i vazduha pomoću posebnih uređaja (slika 1).

Na primjer, vraćanje plamena je spriječeno sužavanjem izlaznog otvora za mješavinu plina i zraka, dok povećanje izlazne brzine mješavine sprječava pojavu povratnog povratnog udara. Plamen se ne širi kroz uske proreze ravne stabilizacijske rešetke (slika 1, d), zbog brzog hlađenja mješavine plina i zraka u njima. Propuštanje plamena u gorionik može se spriječiti korištenjem izlaza u obliku fine rešetke. Hlađenjem izlaznog otvora nosa gorionika može se smanjiti mogućnost povratnog udara, smanjena je brzina širenja plamena na ovom mjestu, a temperatura smjese postaje niža od temperature paljenja.

Ugradnjom raznih uređaja sprečava se odvajanje plamena od plamenika. Na primjer, mali pripravni gorionik sa stabilnom bakljom postavlja se na otvor gorionika da neprestano pali mješavinu plina i zraka koja izlazi iz gorionika, ili se na ložištu peći napravi brdo od slomljenih vatrostalnih opeka (sl. 1, c).

Vatrostalni tuneli se široko koriste za stabilizaciju izgaranja. Smjesa plina i zraka ulazi iz kratera gorionika u cilindrični tunel (sl. 1, a, b) čiji je prečnik 2-3 puta veći od prečnika kratera gorionika. Oštro širenje tunela oko korijena baklje stvara razrjeđivanje i uzrokuje obrnuto kretanje dijela vrućih produkata izgaranja. Zbog toga se povećava temperatura mješavine plina i zraka u korijenu plamena i osigurava se stabilna zona paljenja. Isti efekat se postiže kada se na izlazu iz gorionika postavi slabo aerodinamično tijelo (desecirajući stabilizator (slika 1, c).

Paljenje gasnih gorionika, regulacija procesa sagorevanja, gašenje gorionika.
Sa usisnikom dima i ventilatorom koji radi:
podesiti vakuum u peći 10...20 Pa (1...2 mm vodeni stupac);
potpuno zatvorite zaklopke na zračnim kanalima ispred gorionika s prisilnim dovodom zraka;
potpuno zatvorite regulator primarnog zraka na niskotlačnim injekcionim gorionicima;
IGK injekcioni gorionici srednjeg pritiska se pale kada je regulator dovoda vazduha otvoren, jer je sa dobrim stabilizatorom sagorevanja nemoguć preskok plamena u njima.

Redoslijed uključivanja gorionika i redoslijed radnji tijekom njihovog paljenja ovise o dizajnu gorionika, njihovoj lokaciji na kotlu, vrsti uređaja za paljenje, prisutnosti i vrsti uređaja za automatizaciju, shemi plinovoda na kotlu. i drugi uslovi.
Kotlovi mogu biti opremljeni prijenosnim i električnim upaljačima koji su uključeni u RZZU.
Da biste zapalili upaljač, potrebno je umetnuti upaljenu šibicu u mlaznicu za požar, a zatim otvoriti ventil za dovod plina. Prilikom paljenja plina prijenosnim upaljačom, mora se voditi računa da se mješavina plina i zraka koja izlazi iz otvora glavnog gorionika skreće prema gore. Stoga otvor za paljenje u peći mora biti iznad gorionika ili sa strane. Ako je gorionik izvan strujanja mješavine plina i zraka glavnog plamenika, mješavina se neće zapaliti. A ako gorionik za paljenje potpuno uđe u tok, tada se plamen zapaljivača može ugasiti. Stoga, upaljač mora biti uveden na takvu dubinu da polovina plamena za paljenje uđe u tok mješavine plina i zraka. Da biste to učinili, upaljač mora imati blokadu dubine umetanja.
Prilikom paljenja gorionika prijenosnim upaljačom, morate:
zapaliti upaljač;
ubacite upaljač u peć, pazeći da se ne ugasi;
lagano otvorite zaporni uređaj na plinovodu, postavite tlak plina ispred gorionika, koji odgovara minimalnom stabilnom načinu rada (10 ... 15% nominalnog tlaka), i provjerite da plin izlazi iz gorionika odmah se pali;
stalnim plamenom lagano otvorite klapnu koja regulira dovod zraka u gorionik;
podesite vakuum na izlazu iz peći;
nakon paljenja plamenika ugasiti upaljač i izvaditi ga iz peći;
u skladu sa planom režima, povećati toplotnu snagu gorionika.

Da biste upalili gorionik pomoću električnog upaljača, okrenite kontrolni ključ kotla u položaj "paljenje". U ovom slučaju, uređaj za zaštitu od paljenja se aktivira u sljedećem redoslijedu: uključen je vremenski relej; zavojnica za paljenje je uključena i između tijela zapaljivača i njegove centralne elektrode dolazi do iskre; otvara se solenoidni ventil upaljača na dovodu plina; kada se pojavi plamen upaljača, kontrolna elektroda (ili fotosenzor) daje impuls za isključivanje zavojnice za paljenje. Ako do paljenja gasa ne dođe u zadatom vremenu, tajmer će isključiti dovod gasa.
Kontrola kapaciteta gorionika ovisi o njihovoj vrsti. Da biste povećali protok gasa u gorionicima sa prinudnim dovodom vazduha, prvo povećajte protok gasa, zatim protok vazduha, a zatim podesite vakuum na izlazu iz peći. Smanjenje protoka plina vrši se drugačijim redoslijedom: prvo se smanjuje protok zraka, zatim plina, a na izlazu iz peći se postavlja unaprijed određeni vakuum.
Da biste povećali ili smanjili protok plina u injekcionim gorionicima, odnosno povećajte ili smanjite tlak plina ispred gorionika i podesite vakuum na izlazu iz peći.
U injekcionim gorionicima prilagođenim normalnim uslovima sagorevanja, dovod vazduha nije potrebno regulisati, jer ovi gorionici imaju svojstvo samoregulacije.
U slučaju planiranog gašenja gorionika, potrebno je polako i u malim porcijama (u skladu sa uputstvima za proizvodnju) smanjiti protok plina i po dostizanju minimalne produktivnosti potpuno zaustaviti dovod plina.

Probijanje i odvajanje plamena u gorionicima. Tokom rada gorionika mogući su slučajevi nestabilnog izgaranja plamena dvije vrste - proboj plamena u gorionik i odvajanje plamena od plamenika.
Povratak na gorionik je kretanje fronta plamena od peći do gorionika, pri čemu sagorijevanje goriva počinje direktno u gorioniku. Kada plamen bljesne u gorionik, stvaraju se produkti nepotpunog sagorijevanja goriva, gorionik se zagrijava i može pokvariti.
Odvajanje plamena od gorionika je pomicanje fronta plamena od izlaza iz gorionika u smjeru mješavine plina i zraka, praćeno gašenjem plamena. Odvajanje dovodi do punjenja peći mješavinom plina i zraka, a zatim do pucanja ili eksplozije.
Odvajanje plamena može se desiti sa bilo kojim principom sagorevanja goriva. Odvajanje plamena od gorionika bilo koje vrste nastaje kada je brzina izlaza plina ili mješavine plina i zraka veća od brzine širenja plamena. Prelazak plamena u gorionik nije moguć sa difuzionim principom sagorevanja. Povratak plamena za gorionike s prethodno pomiješanim gorivom i oksidantom može nastati ako je izlazna brzina mješavine plina i zraka manja od brzine širenja plamena.
Razlozi odvajanja baklje od plamenika mogu biti naglo povećanje tlaka plina ili zraka, kršenje brzine protoka plina i zraka, naglo povećanje vakuuma na izlazu iz peći, rad gorionika iznad gornje performanse ograničenje navedeno u pasošu.
Razlozi prodora plamena u gorionik mogu biti smanjenje tlaka plina ili zraka, smanjenje performansi gorionika s preliminarnim miješanjem plina i zraka ispod vrijednosti navedenih u pasošu.

Stabilizacija gasnog plamena
Sagorijevanje plina se vrši u plinskim gorionicima. Sa stabilnim sagorevanjem u zoni sagorevanja uspostavlja se dinamička ravnoteža između želje plamena da se kreće ka kretanju mešavine gasa i vazduha i želje protoka da napreduje plamen iz ušća gorionika u peć.
Granice stabilnosti gorionika su odvajanje i probijanje plamena u gorionik. Pri velikoj brzini kretanja mješavine plina i zraka, front plamena se pomiče u smjeru kretanja, potpuno odvajanje plamena od plamenika i njegovo naknadno gašenje. Ova pojava se naziva odvajanje plamena. Sa smanjenjem brzine dovoda i izlaza mješavine plina i zraka, stabilno izgaranje se narušava i plamen počinje da se uvlači u gorionik. Kada dođe do sagorevanja mešavine gasa i vazduha unutar gorionika, dolazi do pregrevanja.
Dakle, da bi se održalo stabilno sagorevanje, potrebno je obezbediti određeni odnos između brzine širenja plamena i brzine ulaska mešavine gasa i vazduha do mesta njenog sagorevanja. Na stabilnost plamena utiče i odnos zapremina gasa i vazduha u mešavini gasa i vazduha, a što je više gasa, to je plamen stabilniji.
Kada se plamen probije, dolazi do sagorijevanja plina unutar gorionika. To dovodi do nepotpunog sagorijevanja plina i stvaranja ugljičnog monoksida ili čak do gašenja plamena. Zapaljeni plin unutar gorionika uzrokuje da se zagrije i može pokvariti. Kada se plamen prekine, mješavina plina i zraka ulazi u okolni prostor, što može dovesti do eksplozije mješavine plina i zraka. Stoga je osiguranje stabilnog sagorijevanja plina najvažniji uvjet za njegovu sigurnu upotrebu.
Stabilizacija plamena mješavine plina i zraka može se osigurati pomoću posebnih uređaja. Neophodni uslovi za to su: održavanje brzine izlaza mešavine gasa i vazduha u sigurnim granicama; održavanje temperature u zoni sagorijevanja ne nižom od temperature paljenja mješavine plina i zraka.
Kada gorionik ne prima mešavinu gasa i vazduha, već čisti gas, plamen je najstabilniji. Ovo se objašnjava činjenicom da se plamen ne širi u čistom gasu i da nema preskoka plamena. Međutim, s naglim povećanjem izlazne brzine plina može doći do odvajanja plamena, ali i to je manje vjerovatno nego kada se dovodi mješavina plina i zraka. Kada se čisti gas dovodi u gorionik, njegov protok se može regulisati u prilično širokom opsegu.
Ako se, međutim, u gorionik dovede mješavina plina i zraka, koja sadrži 50-60% zraka od teoretski potrebnog za potpuno sagorijevanje plina, tada će izgaranje takve mješavine biti manje stabilno. Najmanje stabilno je sagorevanje unapred pripremljenih mešavina gasa i vazduha za potpuno sagorevanje gasa. Dakle, što je manje zraka sadržano u mješavini plina i zraka, to je stabilniji proces njenog sagorijevanja.
Stabilizacija plamena tokom sagorevanja potpuno pripremljene mešavine gasa i vazduha postiže se pomoću posebnih uređaja. Na primjer, povratak plamena je spriječen sužavanjem izlaznog otvora za mješavinu plina i zraka. Istovremeno povećanje brzine izlaska smjese ne dopušta proboj. Plamen se ne širi kroz uske proreze ravne stabilizacijske rešetke, jer se mješavina plina i zraka u njima brzo hladi. Ako je izlaz napravljen u obliku fine rešetke, to također sprječava da plamen upali u gorionik. Povratak plamena može se smanjiti hlađenjem nosnog otvora gorionika. Brzina širenja plamena na ovom mjestu se smanjuje, a temperatura smjese postaje ispod temperature paljenja.
Odvajanje plamena od gorionika sprečava se ugradnjom raznih uređaja. Na primjer, mali pripravni gorionik sa stabilnom bakljom postavlja se na otvor gorionika da stalno pali mješavinu plina i zraka koja napušta gorionik, ili se na ložištu peći napravi brdo od slomljenih vatrostalnih opeka.
Najrasprostranjenija je stabilizacija izgaranja uz pomoć vatrostalnih tunela. Smjesa plina i zraka teče iz kratera gorionika u cilindrični tunel čiji je prečnik 2-3 puta veći od prečnika kratera gorionika. Naglim širenjem tunela oko korijena baklje stvara se razrjeđivanje, što uzrokuje obrnuto kretanje nekih od užarenih produkata izgaranja. Zbog toga se povećava temperatura mješavine plina i zraka u korijenu plamena i osigurava se stabilna zona paljenja. Isti efekat se postiže kada se na izlazu iz gorionika (secirajući stabilizator) postavi loše aerodinamično tijelo.

Stabilnost sagorevanja je bitan faktor koji određuje pouzdanost gasnih gorionika. U praksi sagorijevanja plina često se mora suočiti s narušavanjem stabilnog rada gorionika, uzrokovanim ili odvajanjem plamena od mlaznice gorionika, ili bljeskom plamena u njegov dio za miješanje.

Plamen ostaje stabilan, odnosno ostaje nepomičan u odnosu na mlaznicu gorionika, u onim slučajevima kada se u zoni sagorevanja uspostavi ravnoteža između želje plamena da se kreće prema strujanju mešavine gasa i vazduha i želje protoka. da odbacite plamen dalje od gorionika. Međutim, takva ravnoteža se opaža u vrlo uskom rasponu izlaznih brzina mješavine plina i zraka iz gorionika.

Prekid plamena nastaje kada brzina istjecanja mješavine plina i zraka premašuje brzinu širenja plamena i ona se, odvajajući se od gorionika, potpuno ili djelomično gasi. Može se javiti i pri paljenju ili gašenju gorionika, te tokom rada - zbog brze promjene opterećenja ili prekomjernog povećanja vakuuma u peći i može se javiti kod svih vrsta gorionika.

Odvajanje plamena dovodi do gasiranja peći i gasovoda, kao i do nakupljanja gasova u prostoriji. To može dovesti do eksplozije u komori za sagorijevanje ili plinskim kanalima jedinice, s naknadnim ozbiljnim oštećenjima.

Lampa(leđno) je prodor plamena u gorionik. Ova pojava se javlja kada je brzina istjecanja mješavine plina i zraka iz gorionika manja od brzine širenja plamena. Najčešće do prekoračenja dolazi kada gorionik nije pravilno upaljen i isključen, kao i kada njegov učinak naglo opada. Kao rezultat klizanja, gorionik se može pregrijati ili pamuk u njemu, kao i prestanak sagorijevanja i plina u prostoriji. Povratak plamena može nastati samo kod gorionika sa prethodnim miješanjem plina i zraka.

Na sl. Kao primjer, na slici 5 prikazane su krive koje pokazuju granice odvajanja i povratnog udara tokom sagorijevanja prirodnog plina, u zavisnosti od količine viška zraka za gorionik srednjeg pritiska sa ubrizgavanjem sa prečnikom mlaznice od 35 mm. Date krive odgovaraju granicama održivog sagorevanja kada gorionik radi u atmosferskim uslovima, odnosno bez stabilizacije sagorevanja, i kada se gas sagoreva u komori za sagorevanje sa stabilizatorom. krivulja 2 pokazuje pri kojim brzinama se SHSM posmatra za vrijeme

Za lične mešavine gas-vazduh, uočava se odvajanje plamena od ušća gorionika i kriva / - pri kojoj brzini se primećuje preskok plamena. Sa slike se vidi da sa koeficijentom viška vazduha ar = 1,1, gorionik može raditi samo u uskom rasponu brzina - od 1,15 do 1,75 m/s.

Smanjenje sadržaja primarnog vazduha u smeši proširuje granice održivog sagorevanja, budući da se vrednost brzine pri kojoj dolazi do odvajanja, a vrednost brzine smanjuje kada dođe do prelaska. Tako se oblast stabilnog sagorevanja gasa u gorioniku nalazi između krivina

Probijanje i odvajanje plamena. Stoga raspon regulacije plinskog gorionika ovisi o širini ove zone.

Na sl. 5 prikazane su granične krivulje za održivo sagorijevanje tokom rada istog gorionika, opremljenog stabilizatorom u obliku keramičkog tunela. Curve 3 karakteriše bljesak plamena. Odvajanje plamena u ovom slučaju uopće nije postignuto pri postojećem pritisku plina. Poznato je da se razdvajanje plamena u keramičkim tunelima dešava pri izlaznim brzinama gasno-vazduh mešavine većim od 100 m/s, a ovi gorionici obično rade pri brzinama od 30 m/s.

Očigledno je da se raspon brzina stabilnog rada gorionika sa stabilizatorom značajno povećao. Sa viškom vazduha (ag=1,1), gorionik može raditi u opsegu brzina od

2,0 m/s do maksimalno dostižnih vrijednosti. Ako je u prvom slučaju opseg stabilnog rada gorionika P bio samo 1:1,5, a onda u drugom slučaju prelazi 1:10.

Značajan utjecaj na pouzdanost rada gorionika s više gorionika, posebno djelomičnog prethodnog miješanja, ima razmak između otvora, na kojem se plamen pouzdano pali jedan od drugog. Istovremeno, smanjenje udaljenosti između rupa može dovesti do spajanja baklji, što otežava dovod sekundarnog zraka u njih. Stoga razmake između izlaza plina u gorioniku treba odabrati tako da se, s jedne strane, osigura pouzdano paljenje plamena jedan od drugog, a s druge strane da ne dođe do spajanja plamena.

U tabeli. 3 za gorionike niskog pritiska dati su maksimalni i minimalni razmaci između rupa, pri čemu

Osigurano je pouzdano paljenje baklji i nema fuzije za plin iz škriljaca (<2Н=3400 ккал/м3), природного газа (фн=8500 ккал/м3) и их смесей (фн=6000-^-7500 ккал/м3).

Tabela 3

Prilikom sagorevanja gasno-vazdušnih mešavina u laminarnom toku, samo njegov donji periferni deo, uz ivicu vatrenog kanala gorionika, predstavlja stabilan deo konusnog fronta plamena. To se objašnjava činjenicom da je na ovom mjestu front plamena raspoređen horizontalno zbog usporavanja stijenke kanala. stabilizacija konusnog fronta sagorevanja je zbog prisustva stalnog izvora paljenja u obliku prstenastog pojasa, bez kojeg bi ostatak fronta bio odnesen strujom gasno-vazduh mešavine. Sa povećanjem sile gorionika, odnosno kada se laminarni način kretanja promijeni u turbulentni, širina pojasa za paljenje počinje opadati sve dok ne postane zanemariva. U tom slučaju, stabilnost fronta sagorijevanja je narušena, a plamen se počinje odvajati od ruba plamenika. Suprotno tome, ako je pojačanje gorionika pretjerano smanjeno, brzina širenja plamena u prstenastom području uz zid može premašiti brzinu protoka i plamen počinje da se uvlači u komoru za pomicanje plamenika. Prvi slučaj se naziva odvajanjem plamena, a drugi - probijanjem, ili obrnutim udarom plamena.

U praksi, kada se plamen odvoji, uočavaju se sljedeće pojave:

Razbijanje plamena iz plamenika, zbog čega se gasi;

Odvajanje od ivice vatrenog kanala, kada plamen dostigne novu, dovoljno stabilnu poziciju u struji iznad gorionika;

Neuspjeh podignutog plamena, što dovodi do njegovog gašenja;

Povratno bacanje podignute baklje na ivicu vatrenog kanala gorionika;

Stvaranje suspendovanog plamena kada se mlaz kreće na određenoj udaljenosti od gorionika.

Granice stabilnog rada gorionika ograničene su brzinom odvajanja i brzinom bljeskanja plamena. Da bi se proširio opseg stabilnosti sagorevanja bilo koje zapaljive mešavine gasa i vazduha, pretpostavlja se da je brzina strujanja nekoliko puta veća od brzine odvajanja. Sprečavanje odvajanja plamena u ovim slučajevima postiže se raznim vještačkim stabilizatorima. Stabilizator je glava injekcionog gorionika, u kojem dio zapaljive smjese (5-10%) prolazi kroz bočne otvore 1 u kanal 2, gdje nastaje mirni prstenasti plamen koji okružuje glavni tok.

Rice. 6.1 Šeme stabilizatora plamena u odnosu na razdvajanje plamena: a - prstenasti stabilizator; b - stabilizator u obliku cilindričnog tunela; c - stabilizator u obliku ososimetričnog tijela; g - stabilizator u obliku šamotne skice; 1 - bočne rupe; 2 - kanal.

Stabilizirajući učinak ovog uređaja zasniva se na recirkulaciji dijela vrućih produkata sagorijevanja do korijena mlaza, što nastaje zbog razrjeđivanja stvorenog mlazom. Dizajn stabilizirajućih tunela i njihove optimalne dimenzije mogu varirati ovisno o vrsti plamenika i načinu ugradnje u peći. U slučajevima kada je ugradnja prstenastih i tunelskih stabilizatora sagorijevanja nepraktična ili nezgodna, koriste se stabilizatori u obliku slova U, smješteni u središnjem dijelu toka mješavine plina i zraka. Šipke postavljene preko protoka smjese također se koriste kao najjednostavniji stabilizatori koji stvaraju obrnute struje produkata izgaranja. U nekim slučajevima se koriste šamotne skice (slajdovi) za stabilizaciju izgaranja, postavljene u neposrednoj blizini kratera gorionika.