Сжигание газообразного топлива с высокой теплотой сгорания

Сжигание газообразного топлива с высокой теплотой сгорания

К газообразным топливам с высокой теплотой сгорания, применяемым на промышленных предприятиях на сжигание газообразного топлива с высокой теплотой сгорания в котлах, относится природный газ (Q^с_н=28/41 МДж/м³). В отдельных случаях используется и газ коксовых печей (Q^с_н = 17 МДж/м³).

Характерной особенностью сжигания газов с высокой теплотой сгорания, как уже отмечалось, является необходимость смешения больших объемов окислителя с малым количеством газа. Применительно к природным газам при подогретом воздухе это соотношение составляет около 20:1. Для сравнения напомним, что для доменного газа оно составляет всего 1,6 : 1. Сжигание газообразного топлива с высокой теплотой сгорания хорошо предварительно перемешанной смеси газа с высокой теплотой сгорания и воздуха затруднений не представляет. Этапом, определяющим интенсивность горения, является период смешения газа и воздуха. Интенсификация процесса смешения обеспечивается в большинстве случаев подачей газа тонкими струйками с большой скоростью (около 100 м/с) в массу воздуха, подаваемого со скоростью 15-40 м/с.

Интенсификация перемешивания газа с воздухом достигается также турбулизацией газовоздушного потока путем его закручивания, что требует, однако, некоторого повышения давления воздуха перед горелкой по сравнению с давлением при прямоточном потоке. Указанные способы интенсификации перемешивания газа и воздуха реализованы в горелках (рис. 4.5), применяемых на сжигание газообразного топлива с высокой теплотой сгорания - природного газа. Так, в горелке, изображенной на рис. 4.5, а, газ поступает в центральную трубу и выходит в камеру смешения через ряд мелких отверстий. Воздух поступает по межтрубному пространству вращательно благодаря тангенциальному подводу к горелке, а также направляющим лопаткам. В другой горелке (рис. 4.5, б) газ из двух газоподводящих трубок выходит со скоростью 50 м/с через большое количество мелких отверстий, пересекая воздушный поток.

В зависимости от условий смесеобразования газа и воздуха при сжигание газообразного топлива с высокой теплотой сгорания газообразного топлива можно получить в топочной камере продукты сгорания с различной степенью светимости. Улучшение процесса смешения приводит к интенсификации горения топлива, повышению эффективной температуры факела, особенно в начальной его части, при этом факел имеет малую светимость. Ухудшение смесеобразования замедляет горение и приводит к сажеобразованию, в связи с чем повышается светимость факела, но зато снижается его температура. Указанную особенность сжигания газа используют для регулирования теплообменных характеристик факела в зависимости от требований теплотехнологического процесса. Так, например, применяют газовые горелки специальной конструкции, позволяющие изменять светимость факела. Изменение температурных характеристик по высоте топки (что иногда используется для регулирования температуры перегрева пара) может быть достигнуто применением реверсивных горелок, позволяющих изменять направление вращения газового потока и др.