Delovanje plinskih gorilnikov kotlovnic.

Zgorevanje plina se izvaja v plinskih gorilnikih. V zgorevalnem območju se s stabilnim plamenom vzpostavi dinamično ravnovesje med željo plamena, da se premika proti gibanju mešanice plina in zraka, in željo toka, da premakne plamen iz ustja gorilnika v gorilnik. peč.

Ločitev in preboj plamena v gorilnik sta meji stabilnosti gorilnikov. Pri visoki hitrosti mešanice plina in zraka je mogoče opaziti premikanje fronte plamena v smeri gibanja, popolno ločitev plamena od gorilnika in njegovo naknadno ugasnitev. Ta pojav se imenuje ločevanje plamena. Če se dovod in izstop mešanice plina in zraka zmanjšata, se moti stabilno zgorevanje, zaradi česar se plamen začne vleči v gorilnik. Ko mešanica plina in zraka v gorilniku zgori, lahko pride do prebliskanja.

Za vzdrževanje stabilnega zgorevanja je potrebno zagotoviti potrebno razmerje med hitrostmi širjenja plamena in pretokom mešanice plina in zraka do mesta njenega zgorevanja. Prav tako ima razmerje volumnov plina in zraka v mešanici plina in zraka velik vpliv na stabilnost plamena, več plina, bolj stabilen bo plamen.

Če plamen skoči, pride do gorenja plina v notranjosti gorilnika, kar vodi do nepopolnega zgorevanja plina in nastajanja ogljikovega monoksida ali celo do ugašanja plamena. Če pride do izgorevanja plina v notranjosti gorilnika, se gorilnik segreje in lahko odpove. In z ločenim plamenom mešanica plina in zraka vstopi v okoliški prostor, kar lahko privede do eksplozije mešanice plina in zraka. Zelo pomembno je zagotoviti stabilno zgorevanje plina, da se ustvarijo pogoji za njegovo varno uporabo.

Stabilnost plamena mešanice plina in zraka je zagotovljena s pomočjo posebnih naprav. Za vzdrževanje stabilnega plamena je treba upoštevati naslednje pogoje:

- vzdrževanje stopnje izstopa mešanice plina in zraka v varnih mejah;

- vzdrževanje temperature v območju zgorevanja, ki ni nižja od temperature vžiga mešanice plina in zraka.

Ko v gorilnik namesto mešanice plin-zrak vstopi čisti plin, bo plamen najbolj stabilen, saj se plamen v čistem plinu ne širi in ni prebliskanja. Z močnim povečanjem stopnje izstopa plina obstaja možnost ločevanja plamena, vendar je to manj verjetno kot pri dovajanju mešanice plina in zraka. Porabo čistega plina v gorilniku je mogoče regulirati v dokaj širokem območju.

Pri dovajanju mešanice plina in zraka z vsebnostjo zraka 50-60% teoretično potrebne za popolno zgorevanje plina je zgorevanje manj stabilno. Vnaprej pripravljene mešanice plina in zraka za popolno zgorevanje plina zagotavljajo najmanjše gorenje plamena. Manj zraka je v mešanici plina in zraka, bolj stabilen je proces njenega zgorevanja.

Stabilizacijo plamena je mogoče doseči pri gorenju popolnoma pripravljene mešanice plina in zraka s posebnimi napravami (slika 1).

Na primer, povratni utrip plamena se prepreči z zožitvijo izhoda mešanice plina in zraka, medtem ko povečanje izstopne hitrosti mešanice preprečuje pojav povratnega utripa. Plamen se ne širi skozi ozke reže ploščate stabilizacijske rešetke (slika 1, d), zaradi hitrega hlajenja mešanice plina in zraka v njih. Uhajanje plamena v gorilnik je mogoče preprečiti z uporabo izstopa v obliki drobne rešetke. S hlajenjem izhoda nosu gorilnika lahko zmanjšamo možnost povratnega preskoka, zmanjšamo hitrost širjenja plamena na tem mestu in temperatura mešanice postane nižja od temperature vžiga.

Z vgradnjo različnih naprav se prepreči ločitev plamena od gorilnika. Na primer, na ustju gorilnika je nameščen majhen pripravljen gorilnik s stabilnim gorilnikom, ki nenehno vžiga mešanico plina in zraka, ki zapušča gorilnik, ali pa se na kurišču peči naredi hrib zlomljenih ognjevzdržnih opek (sl. 1, c).

Ognjevarni tuneli se pogosto uporabljajo za stabilizacijo zgorevanja. Zmes plina in zraka vstopi iz kraterja gorilnika v valjast tunel (slika 1, a, b), katerega premer je 2-3 krat večji od premera kraterja gorilnika. Ostro razširitev tunela okoli korena bakle povzroči redčenje in povzroči povratno gibanje dela vročih produktov zgorevanja. Zaradi tega se temperatura mešanice plina in zraka v korenu plamena dvigne in zagotovljeno je stabilno območje vžiga. Enak učinek se doseže, če se na izhodu iz gorilnika postavi slabo poenostavljeno telo (razsečni stabilizator (slika 1, c).

Vžig plinskih gorilnikov, regulacija procesa zgorevanja, izklop gorilnikov.
Z delujočim odvodom dima in ventilatorjem:
nastavite vakuum v peči 10...20 Pa (1...2 mm vodni stolpec);
popolnoma zaprite lopute na zračnih kanalih pred gorilniki s prisilnim dovodom zraka;
popolnoma zaprite regulator primarnega zraka na nizkotlačnih vbrizgalnih gorilnikih;
Srednjetlačni brizgalni gorilniki IGK se vžgejo, ko je regulator dovoda zraka odprt, saj je z dobrim stabilizatorjem zgorevanja preblisk plamena v njih nemogoč.

Vrstni red vklopa gorilnikov in zaporedje dejanj med njihovim vžigom sta odvisna od zasnove gorilnikov, njihove lokacije na kotlu, vrste vžigalne naprave, prisotnosti in vrste naprav za avtomatizacijo, sheme plinovoda na kotlu. in drugi pogoji.
Kotli so lahko opremljeni s prenosnimi vžigalniki in električnimi vžigalniki, vključenimi v RZZU.
Za vžig vžigalnika je potrebno v požarno šobo vstaviti prižgano vžigalico in nato odpreti ventil za dovod plina. Pri vžigu plina s prenosnim vžigalnikom je treba upoštevati, da je mešanica plina in zraka, ki zapušča ustja glavnega gorilnika, nagnjena navzgor. Zato mora biti vžigalna luknja v peči nad gorilnikom ali ob strani. Če je vžigalna gorilnik zunaj toka mešanice plina in zraka glavnega gorilnika, se mešanica ne vžge. In če vžigalna gorilnik popolnoma vstopi v tok, se lahko plamen vžigalnika ugasne. Zato je treba vžigalnik vstaviti do takšne globine, da polovica vžigalnega plamena vstopi v tok mešanice plina in zraka. Za to mora vžigalnik imeti zaklep globine vstavljanja.
Pri vžigu gorilnikov s prenosnim vžigalnikom morate:
prižgite vžigalnik;
vžigalnik vstavite v peč in pazite, da ne ugasne;
rahlo odprite zaporno napravo na plinovodu, nastavite tlak plina pred gorilnikom, ki ustreza minimalnemu stabilnemu načinu (10 ... 15% nazivnega tlaka), in se prepričajte, da plin zapusti gorilnik takoj vžge;
z enakomernim plamenom rahlo odprite loputo, ki uravnava dovod zraka v gorilnik;
prilagodite vakuum na izhodu iz peči;
po vžigu gorilnika ugasnite vžigalnik in ga odstranite iz peči;
v skladu z načrtom režima povečajte toplotno moč gorilnika.

Za vžig gorilnika z električnim vžigom obrnite ključ za upravljanje kotla v položaj "vžig". V tem primeru se naprava za zaščito pred vžigom aktivira v naslednjem zaporedju: časovni rele se vklopi; vžigalna tuljava je vklopljena in med telesom vžigalnika in njegovo osrednjo elektrodo se pojavi iskra; elektromagnetni ventil vžigalnika na dovodu plina se odpre; ko se pojavi plamen vžigalnika, krmilna elektroda (ali fotosenzor) daje impulz za izklop vžigalne tuljave. Če do vžiga plina ne pride v nastavljenem času, bo časovnik izklopil dovod plina.
Regulacija zmogljivosti gorilnikov je odvisna od njihove vrste. Za povečanje pretoka plina v gorilnikih s prisilnim dovodom zraka najprej povečajte pretok plina, nato pretok zraka, nato prilagodite podtlak na izhodu iz peči. Zmanjšanje pretoka plina se izvede v drugačnem zaporedju: najprej se zmanjša pretok zraka, nato plina, na izhodu iz peči pa se nastavi vnaprej določen vakuum.
Če želite povečati ali zmanjšati pretok plina v vbrizgalnih gorilnikih, povečajte ali zmanjšajte tlak plina pred gorilniki in prilagodite vakuum na izhodu iz peči.
Pri vbrizgalnih gorilnikih, prilagojenih za normalne pogoje zgorevanja, dovoda zraka ni treba regulirati, saj imajo ti gorilniki lastnost samoregulacije.
V primeru načrtovanega izklopa gorilnikov je treba počasi in v majhnih delih (v skladu s proizvodnimi navodili) zmanjšati pretok plina in po doseganju minimalne produktivnosti popolnoma ustaviti dovod plina.

Preboj in ločitev plamena v gorilnikih. Med delovanjem gorilnikov so možni primeri nestabilnega zgorevanja plamena dveh vrst - preboj plamena v gorilnik in ločitev plamena od gorilnika.
Povratek na gorilnik je premik fronte plamena od peči do gorilnika, pri katerem se zgorevanje goriva začne neposredno v gorilniku. Ko plamen utripa v gorilnik, nastanejo produkti nepopolnega zgorevanja goriva, gorilnik se segreje in lahko odpove.
Ločitev plamena od gorilnika je premik fronte plamena od izhoda iz gorilnika v smeri mešanice plina in zraka, ki ga spremlja ugasnitev plamena. Ločitev vodi do polnjenja peči z mešanico plina in zraka, nato pa do poka ali eksplozije.
Ločitev plamena se lahko pojavi pri katerem koli principu zgorevanja goriva. Ločitev plamena iz gorilnikov katere koli vrste se pojavi, ko je stopnja izstopa plina ali mešanice plina in zraka večja od hitrosti širjenja plamena. Preboj plamena v gorilnik ni mogoč po difuzijskem principu zgorevanja. Pri gorilnikih s predhodno mešanim gorivom in oksidantom lahko pride do povratnega plamena, če je izstopna hitrost mešanice plina in zraka manjša od hitrosti širjenja plamena.
Razlogi za ločitev gorilnika od gorilnika so lahko močno povečanje tlaka plina ali zraka, kršitev pretoka plina in zraka, močno povečanje vakuuma na izhodu iz peči, delovanje gorilnika preko zgornje zmogljivosti. omejitev, določena v potnem listu.
Razlogi za preboj plamena v gorilnik so lahko zmanjšanje plina ali zračnega tlaka, zmanjšanje zmogljivosti gorilnikov s predhodnim mešanjem plina in zraka pod vrednostimi, navedenimi v potnem listu.

Stabilizacija plinskega plamena
Zgorevanje plina poteka v plinskih gorilnikih. Pri stabilnem zgorevanju v zgorevalnem območju se vzpostavi dinamično ravnovesje med željo plamena, da se premakne proti gibanju mešanice plina in zraka, in željo toka, da napreduje plamen iz ustja gorilnika v peč.
Meje stabilnosti gorilnikov sta ločitev in preboj plamena v gorilnik. Pri visoki hitrosti gibanja mešanice plina in zraka se fronta plamena premika v smeri gibanja, popolna ločitev plamena od gorilnika in njegovo naknadno ugasnitev. Ta pojav se imenuje ločevanje plamena. Z zmanjšanjem dovodne in izstopne hitrosti mešanice plina in zraka se moti stabilno zgorevanje in plamen se začne vleči v gorilnik. Ko pride do zgorevanja mešanice plina in zraka znotraj gorilnika, pride do prebliskanja.
Torej, da bi ohranili stabilno zgorevanje, je treba zagotoviti določeno razmerje med hitrostjo širjenja plamena in hitrostjo vstopa mešanice plina in zraka na mesto njenega zgorevanja. Na stabilnost plamena vpliva tudi razmerje volumnov plina in zraka v mešanici plina in zraka in več plina, bolj stabilen je plamen.
Ko se plamen prebije, pride do izgorevanja plina znotraj gorilnika. To vodi do nepopolnega zgorevanja plina in tvorbe ogljikovega monoksida ali celo do ugašanja plamena. Zgorevanje plina v gorilniku povzroči, da se segreje in lahko odpove. Ko se plamen ugasne, mešanica plina in zraka vstopi v okoliški prostor, kar lahko privede do eksplozije mešanice plina in zraka. Zato je zagotavljanje stabilnega zgorevanja plina najpomembnejši pogoj za njegovo varno uporabo.
Stabilizacijo plamena mešanice plina in zraka je mogoče zagotoviti s posebnimi napravami. Potrebni pogoji za to so: vzdrževanje stopnje izstopa mešanice plina in zraka v varnih mejah; vzdrževanje temperature v območju zgorevanja, ki ni nižja od temperature vžiga mešanice plina in zraka.
Kadar gorilnik ne prejme mešanice plina in zraka, temveč čisti plin, je plamen najbolj stabilen. To je razloženo z dejstvom, da se plamen ne širi v čistem plinu in ni prebliska plamena. Vendar pa lahko pri močnem povečanju izstopne stopnje plina pride do ločitve plamena, vendar je tudi to manj verjetno kot pri dovajanju mešanice plina in zraka. Ko se v gorilnik dovaja čisti plin, se lahko njegov pretok regulira v precej širokem območju.
Če pa se v gorilnik dovaja mešanica plina in zraka, ki vsebuje 50-60% zraka od teoretično potrebnega za popolno zgorevanje plina, bo zgorevanje takšne mešanice manj stabilno. Najmanj stabilno je zgorevanje vnaprej pripravljenih mešanic plina in zraka za popolno zgorevanje plina. Torej, manj zraka je v mešanici plina in zraka, bolj stabilen je proces njenega zgorevanja.
Stabilizacija plamena med zgorevanjem popolnoma pripravljene mešanice plina in zraka se doseže s posebnimi napravami. Na primer, povratni udar plamena se prepreči z zožitvijo izhoda mešanice plina in zraka. Hkrati povečanje hitrosti izstopa mešanice ne omogoča preboja. Plamen se ne širi skozi ozke reže ravne stabilizacijske mreže, saj se mešanica plina in zraka v njih hitro ohladi. Če je izhod izdelan v obliki drobne rešetke, potem to tudi preprečuje, da bi plamen utripal v gorilnik. Povratni odziv plamena je mogoče zmanjšati s hlajenjem izhoda gorilnika. Hitrost širjenja plamena na tem mestu se zmanjša, temperatura mešanice pa postane pod temperaturo vžiga.
Ločitev plamena od gorilnika se prepreči z vgradnjo različnih naprav. Na primer, na ustju gorilnika je nameščen majhen pripravljen gorilnik s stabilnim gorilnikom, da nenehno vžiga mešanico plina in zraka, ki zapušča gorilnik, ali pa se na kurišču peči naredi hrib zlomljenih ognjevzdržnih opek.
Najbolj razširjena je stabilizacija izgorevanja s pomočjo ognjevzdržnih tunelov. Zmes plina in zraka teče iz kraterja gorilnika v valjast tunel, katerega premer je 2-3 krat večji od premera kraterja gorilnika. Z močnim širjenjem tunela okoli korena bakle nastane redčenje, ki povzroči povratno gibanje nekaterih produktov zgorevanja z žarilno nitko. Zaradi tega se temperatura mešanice plina in zraka v korenu plamena dvigne in zagotovljeno je stabilno območje vžiga. Enak učinek je dosežen, če se na izhodu iz gorilnika (secirajoči stabilizator) postavi slabo poenostavljeno telo.

Stabilnost zgorevanja je bistven dejavnik, ki določa zanesljivost plinskih gorilnikov. V praksi zgorevanja plina se je treba pogosto soočiti s kršitvijo stabilnega delovanja gorilnikov, ki jo povzroči bodisi ločitev plamena od šobe gorilnika bodisi blisk plamena v njegov mešalni del.

Plamen ostane stabilen, torej ostane negiben glede na šobo gorilnika, v primerih, ko je v območju zgorevanja vzpostavljeno ravnovesje med željo plamena, da se premakne proti toku mešanice plina in zraka, in željo pretoka. da vržete plamen stran od gorilnika. Vendar pa je takšno ravnovesje opaženo v zelo ozkem območju izstopnih stopenj mešanice plina in zraka iz gorilnika.

Prekinitev plamena nastane, ko hitrost iztoka mešanice plina in zraka preseže hitrost širjenja plamena in ta, ko se odtrga od gorilnika, popolnoma ali delno ugasne. Pojavi se lahko tudi pri vžigu ali zaustavitvi gorilnikov ter med delovanjem - zaradi hitre spremembe obremenitve ali pretiranega povečanja vakuuma v peči in se lahko pojavi pri vseh vrstah gorilnikov.

Ločitev plamena vodi do uplinjanja peči in plinskih kanalov ter do kopičenja plinov v prostoru. To lahko privede do eksplozije v zgorevalni komori ali plinskih kanalih enote in posledično resno škodo.

Svetilka(hrbtno) je prodiranje plamena v gorilnik. Ta pojav se pojavi, ko je hitrost odtoka mešanice plina in zraka iz gorilnika manjša od hitrosti širjenja plamena. Najpogosteje do prekoračitve pride, ko gorilnik ni pravilno prižgan in izklopljen, pa tudi takrat, ko njegova zmogljivost hitro upada. Zaradi zdrsa se lahko gorilnik pregreje ali v njem nastane bombaž, pa tudi prenehanje gorenja in plina v prostoru. Povratek plamena se lahko pojavi le pri gorilnikih s predhodnim mešanjem plina in zraka.

Na sl. Kot primer je na sliki 5 prikazane krivulje, ki prikazujejo meje ločevanja in povratnega odziva pri zgorevanju zemeljskega plina, odvisno od količine odvečnega zraka za srednjetlačni vbrizgalni gorilnik s premerom šobe 35 mm. Podane krivulje ustrezajo mejam trajnostnega zgorevanja, ko gorilnik deluje v atmosferskih pogojih, torej brez stabilizacije zgorevanja, in ko plin gori v zgorevalni komori s stabilizatorjem. krivulja 2 prikazuje, pri kakšnih hitrostih se opazuje SHSM za čase

Pri osebnih mešanicah plina in zraka se opazi ločitev plamena od ustja gorilnika in krivulja / - pri kakšnih hitrostih se opazi preblisk plamena. Iz slike je razvidno, da lahko s koeficientom presežka zraka ar = 1,1 gorilnik deluje le v ozkem območju hitrosti - od 1,15 do 1,75 m/s.

Zmanjšanje vsebnosti primarnega zraka v mešanici razširi meje stabilnega zgorevanja, saj se vrednost hitrosti, pri kateri pride do ločevanja, poveča, vrednost hitrosti pa se zmanjša, ko pride do preskoka. Tako se območje stabilnega zgorevanja plina v gorilniku nahaja med krivuljami

Preboj in ločitev plamena. Zato je območje regulacije plinskega gorilnika odvisno od širine te cone.

Na sl. 5 prikazuje mejne krivulje za trajnostno zgorevanje med delovanjem istega gorilnika, opremljenega s stabilizatorjem v obliki keramičnega tunela. Krivulja 3 označuje blisk plamena. Ločitev plamena v tem primeru pri obstoječem tlaku plina sploh ni bila dosežena. Znano je, da se ločevanje plamena v keramičnih tunelih pojavlja pri izstopnih hitrostih mešanice plina in zraka, ki presegajo 100 m/s, in ti gorilniki običajno delujejo pri hitrostih reda 30 m/s.

Očitno je, da se je razpon hitrosti stabilnega delovanja gorilnika s stabilizatorjem znatno povečal. S presežkom zraka (ag=1,1) lahko gorilnik deluje v območju hitrosti od

2,0 m/s do največjih dosegljivih vrednosti. Če je v prvem primeru obseg stabilnega delovanja gorilnika P je bil le 1: 1,5, nato pa v drugem primeru preseže 1: 10.

Pomemben vpliv na zanesljivost delovanja večnamenskih gorilnikov, zlasti delnega predmešanja, ima razdalja med luknjami, pri kateri se plameni zanesljivo vžgejo drug od drugega. Hkrati lahko zmanjšanje razdalje med luknjami povzroči združitev bakel, kar oteži dovajanje sekundarnega zraka v njih. Zato je treba razdalje med izhodi plina v gorilniku izbrati tako, da je po eni strani zagotovljen zanesljiv vžig plamenov drug od drugega, po drugi strani pa ne pride do združevanja plamenov.

V tabeli. 3 za nizkotlačne gorilnike so podane največje in najmanjše razdalje med luknjami, pri katerih

Zagotovljen je zanesljiv vžig bakel in ni fuzije za plin iz skrilavca (<2Н=3400 ккал/м3), природного газа (фн=8500 ккал/м3) и их смесей (фн=6000-^-7500 ккал/м3).

Tabela 3

Pri zgorevanju plinsko-zračnih mešanic v laminarnem toku je le njen spodnji obrobni del, ki meji na rob požarnega kanala gorilnika, stabilen del stožčaste plamenske fronte. To je razloženo z dejstvom, da je na tem mestu fronta plamena razporejena vodoravno zaradi upočasnjevalnega delovanja stene kanala. stabilizacija konične fronte zgorevanja je posledica prisotnosti stalnega vira vžiga v obliki obročastega pasu, brez katerega bi preostanek fronte odnesel tok mešanice plina in zraka. S povečanjem sile gorilnika, to je, ko se laminarni način gibanja spremeni v turbulentnega, se širina vžigalnega traku začne zmanjševati, dokler ne postane zanemarljiva. V tem primeru je kršena stabilnost fronte zgorevanja in plamen se začne odvajati od roba gorilnika. Nasprotno, če je moč gorilnika prekomerno zmanjšana, lahko hitrost širjenja plamena v obročastem območju ob steni preseže hitrost pretoka in plamen se začne vleči v prestavno komoro gorilnika. Prvi primer se imenuje ločitev plamena, drugi pa preboj ali povratni vpliv plamena.

V praksi, ko se plamen loči, opazimo naslednje pojave:

Razpad plamena iz gorilnika, zaradi katerega ugasne;

Ločitev od roba požarnega kanala, ko plamen doseže nov, dovolj stabilen položaj v toku nad gorilnikom;

Neuspeh dvignjenega plamena, ki vodi v njegovo izumrtje;

Povratni met dvignjenega gorilnika na rob požarnega kanala gorilnika;

Ustvarjanje visečega plamena, ko se curek premakne na določeno razdaljo od gorilnika.

Meje stabilnega delovanja gorilnikov so omejene s hitrostjo ločevanja in hitrostjo prebliskanja plamena. Za razširitev območja zgorevalne stabilnosti katere koli gorljive mešanice plina in zraka se predpostavlja, da je hitrost pretoka nekajkrat večja od hitrosti ločevanja. Preprečevanje ločevanja plamena v teh primerih dosežemo z različnimi umetnimi stabilizatorji. Stabilizator je glava vbrizgalnega gorilnika, v katerem del gorljive mešanice (5-10%) prehaja skozi stranske luknje 1 v kanal 2, kjer nastane miren obročasti plamen, ki obdaja glavni tok.

riž. 6.1 Sheme stabilizatorjev plamena v zvezi z ločevanjem plamena: a - obročasti stabilizator; b - stabilizator v obliki valjastega tunela; c - stabilizator v obliki osno simetričnega telesa; g - stabilizator v obliki šamotne skice; 1 - stranske luknje; 2 - kanal.

Stabilizacijski učinek te naprave temelji na ponovnem kroženju dela vročih produktov zgorevanja v koren curka, kar nastane zaradi redčenja, ki ga ustvari curek. Zasnova stabilizacijskih tunelov in njihove optimalne dimenzije se lahko razlikujejo glede na vrsto gorilnikov in način njihove vgradnje v peči. V primerih, ko je namestitev obročastih in tunelskih stabilizatorjev zgorevanja nepraktična ali neprijetna, se uporabljajo stabilizatorji v obliki črke U, nameščeni v osrednjem delu toka mešanice plina in zraka. Palice, nameščene čez tok mešanice, se uporabljajo tudi kot najpreprostejši stabilizatorji, ki ustvarjajo povratne tokove produktov zgorevanja. V nekaterih primerih se za stabilizacijo izgorevanja uporabljajo šamotne skice (diapozitivi), nameščene v neposredni bližini kraterja gorilnika.