Стадии процесса горения. Методы сжигания газа

Процессы горения газа складываются из смесеобразования, подогрева газо-воздушной смеси до температуры воспламенения и стадии химической реакции горения.

τ_гор = τ_см + τ_под + τ_хим

τ_гор - общая продолжительность горения, секунды;

τ_см, τ_под ,τ_хим - продолжительность стадий смесеобразования, подогрева и химической реакции горения, секунды.

Время протекания химической реакции горения в факеле определяется по выражению:

τ_хим = 2*(( Т_т - Т_см) / ( Т_т – Т_о) ) * а / u_н²

Т_т - теоретическая температура горения газа в °К,

Т_см - температура смеси перед фронтом пламени;

Т_о - начальная температура смеси;

а - коэффициент температуропроводности пламени;

u_н - нормальная скорость распределении пламени.

Время, необходимое для подогрева газо-воздушной смеси до температуры воспламенения:

τ_под = а / u_н²

Для полного завершения процесса горения газа или время пребывания элементарного объема газа в факеле горелки определяется по формуле:

τ_гор = h_фак / w_n

где h_фак – высота факела, м

w_n - скорость выхода смеси из головки горелки

Высота факела элементарной трубчатой горелки

h_фак = R

R - радиус горелки , м

Тогда время, необходимое для смешения газа с воздухом:

τ_см = τ_гор - τ_под - τ_хим

Если принять за единицу времени τ_хим, то

τ_хим : τ_под : τ_см = 1: 20 : 10 000

Так как подогрев и реакции горения протекают весьма быстро , то основным фактором, лимитирующим действительность процесса горения является время, затрачиваемое на перемешивания газа и воздуха. от быстроты и качества перемешивания в горелки зависит скорость и полнота сгорания газа , длина и температура пламени. В зависимости от места и способа смесеобразования разделяются на диффузионный, кинетический и смешанный.

Все это – факельное сжигание. Существует понятие беспламенного сжигания. Это сжигание хорошо подготовленной и смешанной горючей смеси в порах или каналах раскаленного огнеупорного насадка, установленного на выходе из горелки (пламя есть – внутри, его невидно).

В зависимости от места и способа смесеобразования методы сжигания газа подразделяются на:

- дифузионный

-кинетический

-смешанный

При дифф. методе к месту горения из горелки поступает только газ, а весь небх-мый для горения в-х поступает из внешней среды за счет турбулентной диффузии. Для этого метода характ-ны светимость и значит-ная длина пламени.

«+»:1.Выс.устойчивость пламени в широком диапазоне изменения тепловых нагрузок

2.Невозможность проскока пламени.

3.Равном-ная т-ра по длине пламени

«- »:1.Низкая интенс-сть горения.

2.неизбежность термического распада углевод-дов.

3.Необх-сть больших топочных объемов.

4.Возможность хим.недожога.

При кинетич. методе к месту горения подается заранее приготовленная смесь газа с в-хом. смесь сгорает быстро в прозрачном факеле без видимого образования продуктов термического распада углеводородов.

«+»:1.Выс.теплопроизв-сть.

2.Малая вероят-ть хим.недожога.

3.Небольшая длина пламени

«- »:1.Необх-сть стабилизации пламени.

При смеш. методе часть в-ха в виде первичного подмешивается к газу за счет инжекции в самой горелке, а остальной в-х в кач-ве вторичного диффундирует в зонугорения из окруж среды. Факел получ. более коротким и менее светящимся, чем при дифф.методе.

Все три метода факельное сжигание.