Интенсивность - смесеобразование
Cтраница 2
 |
Схема расположения струй в круглой горелке с закрученным потоком воздуха. [16] |
Здесь приведены средние значения дальнобойностей газовых струй: изменяя их в ту или иную сторону, можно в известной мере управлять интенсивностью смесеобразования. Через струи большого диаметра подают 70 %, а через струи меньшего диаметра - 30 % расхода газа. [17]
Таким образом, имеются две крайние области горения: химическая или так называемая кинетическая, в которой регулятором скорости выгорания смеси является скорость самой химической реакции, зависящей, как мы видели, от температуры, концентрации и давления в смеси, и физическая ( ее называют диффузионной), в которой регулятором скорости выгорания является скорость смесеобразования, зависящая от вязкости газа, скорости потока, его геометрических размеров и других характеристик, которые могут воздействовать на характер течения потока-и, следовательно, на интенсивность смесеобразования. Примером горения в первой области является выгорание готовой однородной гаэовоэдушной смеси, о которой рассказывалось в предыдущей главе. [18]
В этом случае горелка прежде всего играет роль смесеобразова-теля заданной интенсивности. При выбранных конструктивных элементах горелки интенсивность смесеобразования может изменяться лишь в очень узких пределах за счет изменения соотношений между подаваемым в горелку количеством газа и воздуха. Такого рода горелки конструктивно просты. Они широко распространены при сжигании газа в топках под паровыми котлами разных произ-водительностей. Малая возможность регулировки режимными мероприятиями приводит к настоятельной необходимости разработать методику расчета таких горелок. Расчет горелки любой производительности в каждом конкретном случае должен обеспечить полноту сжигания газа при минимальных избытках воздуха. Если первоначальный расчет неверен или горелка, изготовленная без расчета, не обеспечивает нужную степень перемешивания газа с воздухом, то без конструктивных изменений горелки наладить ее работу режимными мероприятиями обычно не удается даже при больших избытках воздуха. [19]
Результат работы горелок и топки, как и следовало ожидать, оказался совершенно неудовлетворительным. Выше уже отмечалось, что при неизменности конструктивных элементов горелки интенсивность смесеобразования может изменяться лишь в очень узких пределах за счет изменения избытка воздуха в горелке. [20]
Другими важными факторами, оказывающими существенное влияние на образование NOX, являются температура и время пребывания компонентов в зоне горения. В топочных устройствах эти факторы зависят от многих условий: мощности топки, мощности отдельных горелок, компоновки горелок, интенсивности смесеобразования и др. Так, чем интенсивнее происходит процесс образования газовоздуш-ной смеси, тем в меньшем объеме происходит выделение значительного количества теплоты и более высокая температура развивается в факеле. Становится очевидным, что управляя процессом смесеобразования, можно регулировать температурный уровень в зоне горения и, следовательно, оказывать влияние на снижение содержания NOX в продуктах горения. Для определения времени пребывания реагирующих компонентов необходимо знать аэродинамические и температурные поля в топочной камере. Из анализа характеристик топочного процесса можно предположить, что время реагирования уменьшается при снижении мощности отдельных горелок, а это способствует подавлению образования NOX при одновременном отводе теплоты от зоны горения. Таким образом, горелка и топка дополняют друг друга в организации процесса горения топлива и образовании оксидов азота. От конструкции топки печного агрегата зависит количество и компоновка горелок, взаимодействие факелов, интенсивность их охлаждения и т.п. В свою очередь, конструкция горелочного устройства определяет качество подготовки газовоздушной смеси, скорость горения, величины лекальных концентраций окислителя в факеле и продуктах сгорания. [21]
Рекомендации даны с таким расчетом, чтобы переход на двухкалиберную систему улучшил не только начальные условия смешения газа с воздухом, но и условия воспламенения и горения газа в топке. Исходя из указанных соображений, например при периферийной подаче газа с незакрученный поток воздуха, целесообразно обеспечить надежную стабилизацию горения большим количеством мелких струй газа и одновременно с этим увеличить интенсивность смесеобразования за счет подачи остального количества газа струями крупного калибра. [22]
Как известно, характер и эффективность горения газового факела определяются качеством смешения горючего газа с воздухом и последующей турбулизацией этих потоков. Процесс смесеобразования в основном происходит в горелочных устройствах и в какой-то степени может завершаться в топочной камере. В горелках интенсивность смесеобразования определяется их конструктивными параметрами, а перемешивание в самой топочной камере определяется взаимодействием выдаваемых горелками факелов. [23]
В этом случае процесс осуществляется с раздельной подачей топлива и окислителя в камеру сгорания. Смешение топлива с воздухом происходит в рабочем пространстве, где оно переплетается с собственно горением. Процесс сгорания полностью определяется скоростью смесеобразования, и принципом регулировки процесса становится регулировка интенсивности смесеобразования. Этот принцип применим при сжигании больших количеств газов в крупных нагревательных, плавильных и других печах. В зависимости от типа применяемых горелок удается изменять длину факела горения. Наибольшую длину факела можно получить при диффузч-онном горении, когда воздух и топливо подаются в рабочее пространство раздельными параллельными потоками при ламинарном режиме течения. [24]
Итак, обычным промышленным топочным устройствам стационарного типа свойственна значительная неоднородность огневой работы их топочных камер, в которых факел занимает сравнительно незначительные доли их сечения и объема. При этом и самый факел лишь формально, геометрически представляет очаг горения, так как на самом деле последний сосредоточивается лишь на периферии, в умеренных толщах зон активного смешения. Этим з основном и объясняется то умеренное тепловыделение на единицу объема топочных камер, которое характерно для большинства обычных стационарных топочных устройств, работающих на жидких топливах ( мазуте) с большими единичными факелами и с самозатухающей интенсивностью смесеобразования в завершающей, хвостовой, части процесса. [25]
Интенсивность процесса горения при беспламенном методе сжигания газа превышает интенсивность факельного метода сжигания в сотни, тысячи раз. Тепловые напряжения объема камер сгорания при беспламенном сжигании газа измеряются десятками и сотнями миллионов килокалорий на кубический метр в час. При факельных способах сжигания процесс смесеобразования и горения протекает одновременно. Скорость такого процесса определяется интенсивностью смесеобразования. При беспламенном сжигании газа процесс смесеобразования и горения организован последовательно. При этом полностью устраняется лимитирующее влияние смесеобразования, что и служит основной причиной высокой интенсивности процесса беспламенного сжигания газа. [26]
Все, что относится к воздействию аэродинамических факторов на скорость сгорания газообразного и жидкого топлива в факельном процессе, остается, по существу, в силе и для пылеугольного факела. Вопросы, связанные с интенсификацией смесеобразования в пыле-угольном факеле, достаточно подробно разбирались ранее. Чаще всего в этих случаях имеют дело с топочными камерами, создающими в достаточной мере свободные, раскрытые факелы, с самопроизвольно затухающей интенсивностью вторичного смесеобразования в хвостовой части процесса и потому работающими с весьма умеренными объемными теплонапряжениями. [27]
Максимум температуры соответствует резкому подъему кривой углекислоты ( CO2 SO2) и падению концентрации кислорода. Наиболее активная зона тепловыделения расположена на участке 0 4 - 0 8 м от устья горелки. Раннее воспламенение и развитие факела свидетельствует о хорошем первичном смесеобразовании ( начальная пылевоздушная смесь подавалась в камеру в готовом виде) и о хорошо утепленном корне факела. Вялость работы хвоста вызывается в данном случае малыми концентрациями свободного кислорода, что связано с отсутствием В вода вторичного воздуха и малой интенсивностью вторичного смесеобразования. [28]
Страницы: 1 2