СТАБИЛИЗАЦИЯ ПЛАМЕНИ

Стабильность пламени газовых горелок является важнейшим условием их надежной работы. При нарушении устойчивой работы горелок происходит либо отрыв пламени от горелки, либо проскок пламени в смесительную часть горелки. Стабильное пламя не изменяет свое положение относительно горелки.

Рис. 1. Схема работы горелки полного предварительного смешения

При горении происходит движение газовоздушной смеси от горелки, навстречу перемещается фронт пламени (рис. 1). Пламя остается неподвижным относительно горелки в тех случаях, когда скорость истечения газовоздушной смеси Vсм равна скорости пламени Vпл. Подобное равновесие возникает в узком диапазоне скоростей газовоздушной смеси (рис. 2).

Отрыв 

Если скорость газовоздушной смеси превышает скорость распространения пламени, происходит отрыв. Пламя, отдаляясь от горелки, может погаснуть полностью либо частично. Причины отрыва на неавтоматизированных промышленных горелках — ошибочные действия персонала при розжиге или выключении горелок. Во время работы газогорелочного устройства отрыв происходит при быстром изменении нагрузки или при чрезмерной тяге. Отрыв приводит к накоплению горючего газа в топке и газоходах, что может стать причиной взрыва. Подобное явление возможно у всех типов горелок, в том числе работающих по диффузионному принципу. У современных автоматизированных горелок возможный отрыв предупреждается действием автоматики. При розжиге подача газа происходит после вентиляции топки и подачи электрического напряжения на электрод розжига. Если датчик не обнаруживает пламени, запорный клапан перекрывает газ.

Рис. 3. Частичный отрыв пламени на газовой плите

Источник: https://i.ytimg.com/vi/m58Ke294E0k/maxresdefault.jpg?7857057827.

У бытовых газовых плит иногда можно наблюдать горение не по всей горелке, что является частичным отрывом (рис. 3). Причина — слишком большое давление газа.

Проскок

Проскок — явление, обратное отрыву: пламя проникает внутрь горелки. Его причина — скорость газовоздушной смеси меньше скорости распространения пламени (Vсм < Vпл). На неавтоматизированных промышленных горелках проскок возможен при неправильном розжиге или выключении горелки, а также при быстром снижении нагрузки. На бытовом газоиспользующем оборудовании проскок происходит, когда давление газа слишком мало.

Проскок приводит к перегреву горелки. Она загрязняется изнутри сажей — происходит деформация деталей. Возможно полное прекращение горения и загазование топки. Проскок пламени может быть только у горелок с предварительным смешением газа и воздуха. При сжигании газа по диффузионному принципу проскок не возможен, так как внутри смесительной части горелки нет воздуха.

Проскок предупреждают, увеличивая скорость газовоздушной смеси выше скорости распространения пламени. Также применяют охлаждение огневого насадка, воздушное или водяное. Уменьшение температуры снижает скорость распространения пламени.

Способы стабилизации пламени

Как уже отмечалось ранее, атмосферные горелки устойчиво работают без применения дополнительных устройств для стабилизации горения. При сжигании по кинетическому принципу скорость газовоздушной смеси в 30–50 раз больше скорости распространения пламени, что гарантированно предотвращает проскок. Но работа без отрыва возможна только при применении различных стабилизаторов.

Рис. 4. Стабилизация пламени запальником

Схема стабилизации основного факела пламенем стационарного запальника приведена на рисунке 4. Его пламя непрерывно поджигает газовоздушную смесь, выходящую из горелки. В то же время устойчивое горение основного факела зависит от надежной работы запальника. При его потухании основной факел также прекращает горение.

Рис. 5. Запально-защитное устройство

Источник:  https://st39.stpulscen.ru/images/product/388/057/234_big.jpg.

Запально-защитное устройство (рис. 5) обеспечивает дистанционный розжиг горелок. Другая функция — непрерывный контроль пламени. Запальник является обязательным узлом автоматики, обеспечивающей безопасную работу газогорелочных устройств.

Керамические тоннели

Рис. 6. Конический керамический туннель

Часто применяемый способ стабилизации пламени — керамические туннели цилиндрической или конической формы. Горелки с закруткой газовоздушной смеси оборудуют коническими туннелями (рис. 6). Закрученный поток центробежной силой отбрасывается к стенкам туннеля. В корне факела создается разрежение, куда направляется часть раскаленных продуктов горения. Приближаясь к устью горелки, они подхватываются основным потоком и воспламеняют его.

Рис. 7. Цилиндрический керамический туннель

Цилиндрическими туннелями оснащают горелки без закрутки потока смеси, имеющие круглую форму устья (рис. 7). В угловом пространстве между стенками туннеля и расширяющимся потоком газовоздушной смеси происходит циркуляция части продуктов горения. Вихревые струйки раскаленных газов поджигают смесь, выходящую из горелки, благодаря чему происходит стабилизация горения.

Другие способы стабилизации пламени

Рис. 8. Стабилизация пламени керамической горкой

Еще один способ стабилизации пламени — раскаленные керамические поверхности: горки, рассекатели, стенки (рис. 8). Они располагаются в топке на некотором расстоянии от горелки. На них направляется газовоздушная смесь, выходящая из устья горелки. После разогрева горка постоянно воспламеняет газовоздушную смесь.

Рис. 9. Тело плохо обтекаемой формы

Тело плохо обтекаемой формы в газовоздушном потоке образует зону заторможенного движения частиц (рис. 9), что приводит к обратным потокам горячих продуктов горения. Горючая смесь подогревается до температуры воспламенения и поджигается, стабилизируя основное пламя. Подобный способ стабилизации пламени применяется на инжекционных горелках среднего давления ИГК, которые были рассмотрены ранее.

Рис. 10. Кольцевой стабилизатор

У кольцевых стабилизаторов (рис. 10) небольшая часть газовоздушной смеси (от 5 до 10 %) отделяется от основной струи. Она направляется в топку не через устье горелки, а через боковые отверстия 3, где попадает в кольцевую полость 4, образованную наружной поверхностью огневого насадка 2 и специальным кольцом 1. Площадь поперечного сечения кольцевой щели значительно больше суммарной площади отверстий. По этой причине скорость смеси возрастает до значений, при которых отрыв невозможен. Стабильное горение газового топлива у кольца обеспечивает надежное поджигание всей смеси, выходящей из устья горелки. Кольцевые стабилизаторы и тела плохо обтекаемой формы встраиваются в горелку. 

В разделе:

Читай также

Больше популярных статей

ОПАСНЫЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНОГО ГАЗА

В данной статье мы расскажем о взрывопожароопасности природного газа и его удушающем действии.

читать полностью

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ. МЕСТОРОЖДЕНИЯ РОССИИ

По запасам природного газа в традиционных месторождениях Российская Федерация занимает первое место в мире — около 50 трлн м3. В топливно-энергетическом балансе нашей страны он занимает ведущее место, обеспечивая более 55 % от общей потребности в энергоресурсах. В данной статье подробно расскажем о том, где именно находятся указанные месторождения.

читать полностью

Природный газ. Основные теплотехнические характеристики

Что относится к основным теплотехническим характеристикам природного газа? Какова температура самовоспламенения природного газа? Что такое жаропроизводительность природного газа? Какие значения имеет высшая и низшая теплота сгорания природного газа? Ответы на эти вопросы вы узнаете в данной статье.

читать полностью

S-2293(А018)
19089