Сжигание газа в топках котлов

Основными горючими составляющими большинства газообразных топлив являются оксид углерода СО, водород Н₂, метан СН₄ и значительно реже – высокомолекулярные углеводороды С_mH_n

Полнота, интенсивность и устойчивость горения газов в первую очередь зависят от физических факторов – температуры и условий смешения горючего с окислителем. Если теплопотери зоны горения, связанные с теплообменом с окружающей средой, превышают тепловыделение, то горение невозможно. Для отдельных горючих газов и газообразных топлив имеется температура воспламенения, существенно зависящая от условий протекания процесса. Температура воспламенения природного и доменного газов около 530⁰С, водорода 410-630°С, оксида углерода 610-660°С, метана 630-790⁰С.

Условия сжигания газов котла требуют:

– температура в топке котла должна быть выше температуры воспламенения горючей смеси, в противном случае горение будет неустойчивым;

– предварительный нагрев горючей смеси ускоряет зажигание и интенсифицирует процесс горения.

Условия рационального сжигания газообразного топлива:

– хорошее перемешивание газа с окислителем;

– повышение температурного уровня процесса, что достигается подогревом компонентов горения, а также снижением коэффициента избытка воздуха, приводящим к увеличению скорости распространения пламени;

– создание хороших очагов воспламенения;

– увеличение поверхности фронта горения, что достигается турбулизацией факела.

Рисунок 6.1 - Общая классификация топочных устройств

В_г - подача топлива: V_в^I - воздух, подаваемый совместно с топливом;

V_в^II - воздух, подаваемый раздельно

Рисунок 6.2 - Схема подачи в топку газа и окислителя

1 - жидкость; 2 - пары топлива; 3 - зона горения; 4 - область диффузии окислителя и продуктов сгорания

Рисунок 6.3 - Схема горения капли жидкого топлива

а - в плотном фильтрующем слое; в - факельный прямо-сточный процесс;

б - в кипящем слое; г - вихревой (циклонный) процесс.

Рисунок 6.4 - Схемы организации сжигания твердого топлива

а - без предварительного смешения газа и окислителя; б - с полным предва­рительным смешением с образованием однородной смеси; в - с неполным предварительным смешением без образования однородной смеси; г - с частичным предварительным смешением с недостатком окислителя; К — фронт кинетического горения; Д — фронт диффузионного горения.

Рисунок 6.5 - Принципы организации сжигания газового топлива

Рисунок 6.6 - Кривые устойчивости пламени