Izgaranje prirodnog plina složen je fizikalno-kemijski proces interakcije njegovih gorivih komponenti s oksidacijskim sredstvom, pri čemu se kemijska energija goriva pretvara u toplinu. Spaljivanje može biti potpuno ili nepotpuno. Kada se plin pomiješa sa zrakom, temperatura u peći je dovoljno visoka za izgaranje, gorivo i zrak se kontinuirano dovode, provodi se potpuno izgaranje goriva. Nepotpuno izgaranje goriva nastaje kada se ova pravila ne poštuju, što dovodi do manjeg oslobađanja topline (CO), vodika (H2), metana (CH4) i kao rezultat toga do taloženja čađe na grijaćim površinama, pogoršavanja prijenosa topline i povećanja gubitak topline, što zauzvrat dovodi do prekomjerne potrošnje goriva i smanjenja učinkovitosti kotla i, sukladno tome, do onečišćenja zraka.
Omjer viška zraka ovisi o izvedbi plinskog plamenika i peći. Koeficijent viška zraka mora biti najmanje 1, inače može dovesti do nepotpunog izgaranja plina. Također povećanje koeficijenta viška zraka smanjuje učinkovitost instalacije koja koristi toplinu zbog velikih gubitaka topline s ispušnim plinovima.
Potpunost izgaranja utvrđuje se pomoću plinskog analizatora te po boji i mirisu.
Potpuno izgaranje plina. metan + kisik \u003d ugljični dioksid + voda CH4 + 2O2 \u003d CO2 + 2H2O Osim ovih plinova, dušik i preostali kisik ulaze u atmosferu s zapaljivim plinovima. N2 + O2 Ako je izgaranje plina nepotpuno, tada se u atmosferu ispuštaju zapaljive tvari - ugljični monoksid, vodik, čađa.CO + H + C
Nepotpuno izgaranje plina nastaje zbog nedovoljne količine zraka. Istodobno se u plamenu vizualno pojavljuju jezici čađe.Opasnost od nepotpunog izgaranja plina je da ugljični monoksid može uzrokovati trovanje osoblja kotlovnice. Sadržaj CO u zraku 0,01-0,02% može izazvati blago trovanje. Veća koncentracija može dovesti do teškog trovanja i smrti.Nastala čađa se taloži na stijenkama kotlova, čime se otežava prijenos topline na rashladno sredstvo i smanjuje učinkovitost kotlovnice. Čađa provodi toplinu 200 puta lošije od metana.Teoretski, za sagorijevanje 1 m3 plina potrebno je 9 m3 zraka. U stvarnim uvjetima potrebno je više zraka. Odnosno, potrebna je suvišna količina zraka. Ova vrijednost, označena alfa, pokazuje koliko se puta troši više zraka nego što je teoretski potrebno.Alfa koeficijent ovisi o vrsti pojedinog plamenika i obično je propisan u putovnici plamenika ili u skladu s preporukama organizacije za puštanje u rad. S povećanjem količine viška zraka iznad preporučene povećavaju se gubici topline. Uz značajno povećanje količine zraka, može doći do odvajanja plamena, stvarajući hitan slučaj. Ako je količina zraka manja od preporučene, tada će izgaranje biti nepotpuno, što stvara opasnost od trovanja osoblja kotlovnice.Nepotpuno izgaranje određuje se prema:
Izgaranje plinovitog goriva je kombinacija sljedećih fizikalno-kemijskih procesa: miješanje zapaljivog plina sa zrakom, zagrijavanje smjese, toplinska razgradnja gorivih komponenti, paljenje i kemijska kombinacija gorivih elemenata s atmosferskim kisikom.
Stabilno izgaranje plinsko-zračne smjese moguće je uz kontinuiranu opskrbu potrebnim količinama gorivog plina i zraka na frontu izgaranja, njihovo temeljito miješanje i zagrijavanje do temperature paljenja ili samozapaljenja (tablica 5.).
Paljenje mješavine plina i zraka može se izvesti:
- zagrijavanje cjelokupnog volumena mješavine plina i zraka do temperature samozapaljenja. Ova metoda se koristi u motorima s unutarnjim izgaranjem, gdje se mješavina plina i zraka zagrijava brzim kompresijom do određenog tlaka;
- korištenje stranih izvora paljenja (zapaljivači i sl.). U tom slučaju se ne zagrijava cijela mješavina plina i zraka do temperature paljenja, već dio. Ova metoda se koristi kod spaljivanja plinova u plamenicima plinskih uređaja;
- postojeće baklje kontinuirano u procesu izgaranja.
Da bi se pokrenula reakcija izgaranja plinovitog goriva, potrebno je potrošiti određenu količinu energije potrebnu za razbijanje molekularnih veza i stvaranje novih.
Kemijska formula za izgaranje plinskog goriva, koja ukazuje na cjelokupni reakcijski mehanizam povezan s nastankom i nestankom velikog broja slobodnih atoma, radikala i drugih aktivnih čestica, složena je. Stoga se radi pojednostavljenja koriste jednadžbe koje izražavaju početno i konačno stanje reakcija izgaranja plina.
Ako ugljikovodične plinove označimo C m H n, tada će jednadžba za kemijsku reakciju izgaranja tih plinova u kisiku imati oblik
C m H n + (m + n/4)O 2 = mCO 2 + (n/2)H 2 O,
gdje je m broj ugljikovih atoma u plinu ugljikovodika; n je broj atoma vodika u plinu; (m + n/4) - količina kisika potrebna za potpuno izgaranje plina.
U skladu s formulom izvedene su jednadžbe za izgaranje plinova:
- metan CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O
- etan C 2 H 6 + 3,5 O 2 = 2CO 2 + ZH 2 O
- butan C 4 H 10 + 6,5O 2 = 4CO 2 + 5H 2 0
- propan C 3 H 8 + 5O 3 \u003d ZSO 2 + 4H 2 O.
U praktičnim uvjetima izgaranja plina, kisik se ne uzima u svom čistom obliku, već je dio zraka. Budući da se zrak sastoji od 79% dušika i 21% kisika po volumenu, za svaki volumen kisika potrebno je 100:21 = 4,76 volumena zraka ili 79:21 = 3,76 volumena dušika. Tada se reakcija izgaranja metana u zraku može zapisati na sljedeći način:
CH 4 + 2O 2 + 2 * 3,76N 2 \u003d CO 2 + 2H2O + 7,52N 2.
Jednadžba pokazuje da je za izgaranje 1 m 3 metana potrebno 1 m 3 kisika i 7,52 m 3 dušika ili 2 + 7,52 = 9,52 m 3 zraka.
Izgaranjem 1 m 3 metana, 1 m 3 ugljičnog dioksida, 2 m 3 vodene pare i 7,52 m 3 dušika dobiva se. Donja tablica prikazuje ove podatke za najčešće zapaljive plinove.
Za proces izgaranja mješavine plina i zraka potrebno je da količina plina i zraka u mješavini plina i zraka bude u određenim granicama. Te se granice nazivaju granice zapaljivosti ili granice eksplozivnosti. Postoje donja i gornja granica zapaljivosti. Minimalni sadržaj plina u mješavini plina i zraka, izražen kao volumni postotak, pri kojem dolazi do paljenja, naziva se donja granica zapaljivosti. Maksimalni sadržaj plina u mješavini plina i zraka, iznad kojeg se smjesa ne zapali bez dovoda dodatne topline, naziva se gornja granica zapaljivosti.
Količina kisika i zraka tijekom izgaranja određenih plinova
|
Za sagorijevanje 1 m 3 plina potrebno je, m 3 |
Prilikom sagorijevanja oslobađa se 1 m 3 plina, m 3 |
Toplina izgaranja He, kJ / m 3 |
|||||
|
kisik |
dioksid ugljik |
||||||
|
ugljični monoksid |
|||||||
Ako mješavina plina i zraka sadrži plin manje od donje granice zapaljivosti, tada neće izgorjeti. Ako u mješavini plina i zraka nema dovoljno zraka, tada se izgaranje ne odvija u potpunosti.
Inertne nečistoće u plinovima imaju veliki utjecaj na veličinu granica eksplozivnosti. Povećanje sadržaja balasta (N 2 i CO 2) u plinu sužava granice zapaljivosti, a s povećanjem sadržaja balasta iznad određenih granica, mješavina plina i zraka se ne zapali ni u kojem omjeru plina i zraka (tablica ispod).
Broj volumena inertnog plina po 1 volumenu zapaljivog plina pri kojem mješavina plina i zraka prestaje biti eksplozivna
Najmanja količina zraka potrebna za potpuno izgaranje plina naziva se teoretski protok zraka i označava se s Lt, odnosno ako je neto kalorijska vrijednost plinskog goriva 33520 kJ/m 3 , zatim teoretski potrebna količina zraka za izgaranje 1 m 3 plin
L T\u003d (33 520/4190) / 1,1 \u003d 8,8 m 3.
Međutim, stvarni protok zraka uvijek premašuje teoretski. To se objašnjava činjenicom da je vrlo teško postići potpuno izgaranje plina pri teoretskim brzinama protoka zraka. Stoga svako postrojenje za izgaranje plina radi s nešto viška zraka.
Dakle, praktičan protok zraka
L n = αL T,
gdje L n- praktična potrošnja zraka; α - koeficijent viška zraka; L T- teoretska potrošnja zraka.
Koeficijent viška zraka uvijek je veći od jedan. Za prirodni plin jest α = 1,05 - 1,2. Koeficijent α pokazuje koliko puta stvarni protok zraka premašuje teoretski, uzet kao jedinica. Ako je a α = 1, tada se smjesa plin-zrak naziva stehiometrijski.
Na α = 1,2 izgaranje plina provodi se s viškom zraka za 20%. U pravilu se izgaranje plinova treba odvijati uz minimalnu vrijednost a, budući da se smanjenjem viška zraka smanjuju gubici topline s ispušnim plinovima. Zrak uključen u izgaranje je primarni i sekundarni. Primarni naziva se zrak koji ulazi u plamenik radi miješanja s plinom u njemu; sekundarni- zrak koji ulazi u zonu izgaranja ne miješa se s plinom, već odvojeno.
Izgaranje plina kombinacija je sljedećih procesa:
Miješanje zapaljivog plina sa zrakom
zagrijavanje smjese
termička razgradnja zapaljivih komponenti,
Paljenje i kemijska kombinacija zapaljivih komponenti s atmosferskim kisikom, popraćena stvaranjem baklje i intenzivnim oslobađanjem topline.
Izgaranje metana odvija se prema reakciji:
CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O
Uvjeti potrebni za izgaranje plina:
Osiguravanje potrebnog omjera zapaljivog plina i zraka,
zagrijavanje do temperature paljenja.
Ako je plinsko-zračna mješavina plina manja od donje granice zapaljivosti, tada neće izgorjeti.
Ako u mješavini plina i zraka ima više plina od gornje granice zapaljivosti, tada neće u potpunosti izgorjeti.
Sastav proizvoda potpunog izgaranja plina:
CO 2 - ugljični dioksid
H 2 O - vodena para
* N 2 - dušik (ne reagira s kisikom tijekom izgaranja)
Sastav produkata nepotpunog izgaranja plina:
CO - ugljični monoksid
C - čađa.
Za izgaranje 1 m 3 prirodnog plina potrebno je 9,5 m 3 zraka. U praksi je potrošnja zraka uvijek veća.
Stav stvarna potrošnja zraka do teoretski potreban protok naziva se koeficijent viška zraka: α = L/L t .,
Gdje: L- stvarni trošak;
L t - teoretski potreban protok.
Koeficijent viška zraka uvijek je veći od jedan. Za prirodni plin je 1,05 - 1,2.
2. Namjena, uređaj i glavne karakteristike protočnih bojlera.
Protočni plinski bojleri. Dizajnirani za zagrijavanje vode na određenu temperaturu tijekom ispuštanja Protočni grijači vode se dijele prema opterećenju toplinske snage: 33600, 75600, 105000 kJ, prema stupnju automatizacije - na najviši i prvi razred. učinkovitosti bojleri 80%, sadržaj oksida nije veći od 0,05%, temperatura produkata izgaranja iza prekidača propuha nije niža od 180 0 C. Princip se temelji na zagrijavanju vode tijekom razdoblja povlačenja.
Glavne jedinice protočnih bojlera su: plinski plamenik, izmjenjivač topline, sustav automatizacije i izlaz za plin. Niskotlačni plin se dovodi u injekcioni plamenik. Produkti izgaranja prolaze kroz izmjenjivač topline i ispuštaju se u dimnjak. Toplina izgaranja prenosi se na vodu koja teče kroz izmjenjivač topline. Za hlađenje ložišta koristi se zavojnica kroz koju cirkulira voda, prolazeći kroz grijač. Plinski protočni bojleri opremljeni su plinskim ispušnim uređajima i prekidačima propuha, koji u slučaju kratkotrajnog kršenja propuha sprječavaju gašenje plamena plinskog plamenika. Postoji dimovodna cijev za spajanje na dimnjak.
Plinski protočni bojler - VPG. Na prednjoj stijenci kućišta nalaze se: gumb za upravljanje plinskom slavinom, tipka za uključivanje elektromagnetnog ventila i prozorčić za promatranje plamena pilotskog i glavnog plamenika. Na vrhu uređaja nalazi se uređaj za odvod dima, na dnu su grane za spajanje uređaja na plinski i vodeni sustav. Plin ulazi u elektromagnetni ventil, plinski zaporni ventil bloka plamenika vode i plina uzastopno uključuje pilot plamenik i opskrbljuje plinom glavni plamenik.
Blokiranje protoka plina do glavnog plamenika, uz obvezni rad upaljača, provodi se elektromagnetskim ventilom koji radi iz termoelementa. Blokiranje dovoda plina do glavnog plamenika, ovisno o prisutnosti unosa vode, provodi se ventilom koji se pokreće kroz stabljiku s membrane ventila za blokiranje vode.
Ld. - stvarna količina zraka dovedena u peć, obično se isporučuje u višku. Odnos između teoretskog i stvarnog protoka izražava se jednadžbom:gdje je α koeficijent viška zraka (obično veći od 1).
Nepotpuno izgaranje plina dovodi do prekomjerne potrošnje goriva i povećava rizik od trovanja produktima nepotpunog izgaranja plina, koji također uključuju ugljični monoksid (CO).
Proizvodi izgaranja plina i kontrola nad procesom izgaranja.
Produkti izgaranja prirodnog plina su ugljični dioksid (ugljični dioksid), vodena para, nešto viška kisika i dušika. Višak kisika sadržan je u produktima izgaranja samo u onim slučajevima kada do izgaranja dolazi s viškom zraka, a dušik je uvijek sadržan u produktima izgaranja, budući da je sastavni dio zraka i ne sudjeluje u izgaranju.
Produkti nepotpunog izgaranja plina mogu biti ugljični monoksid (ugljični monoksid), neizgorjeli vodik i metan, teški ugljikovodici, čađa.
O procesu izgaranja najtočnije se može prosuditi pomoću uređaja za analizu dimnih plinova koji pokazuju sadržaj ugljičnog dioksida i kisika u njemu. Ako je plamen u kotlovskoj peći izduljen i ima tamnožutu boju, to ukazuje na nedostatak zraka, a ako plamen postane kratak i ima blistavo bijelu boju, onda je njegov višak.
Postoje dva načina reguliranja rada kotlovske jedinice promjenom toplinske snage svih plamenika ugrađenih u kotao, ili isključivanjem dijela njih. Način regulacije ovisi o lokalnim uvjetima i mora biti naveden u uputama za proizvodnju. Promjena toplinske snage plamenika dopuštena je ako ne prelazi granice stabilnog rada. Odstupanje toplinske snage izvan granica stabilnog rada može dovesti do odvajanja ili povratnog plamena.
Podesite rad pojedinih plamenika u dva koraka, polako i postupno mijenjajući protok zraka i plina.
Kada smanjujete toplinski učinak, prvo smanjite dovod zraka, a zatim plin; s povećanjem toplinske snage, prvo povećajte opskrbu plinom, a zatim zrak.
U tom slučaju, razrjeđivanje u peći treba regulirati promjenom položaja zasuna s kotlom ili lopatica vodeće lopatice ispred dimovoda.
Ako je potrebno povećati toplinski učinak plamenika, povećati vakuum u peći; sa smanjenjem toplinske snage, prvo se regulira rad plamenika, a zatim se smanjuje vakuum u peći.
Metode izgaranja plina.
Ovisno o načinu obrazovanja PTV metode izgaranja mogu se podijeliti na difuzijski, mješoviti i kinetički.
Na difuziju Kod ove metode plin ulazi u frontu izgaranja pod tlakom, a zrak iz okolnog prostora uslijed molekularne ili turbulentne difuzije, stvaranje smjese teče istovremeno s procesom izgaranja, stoga je brzina procesa izgaranja određena brzinom stvaranja smjese.
Proces izgaranja počinje nakon stvaranja kontakta između plina i zraka i stvaranja tople vode potrebnog sastava. U tom slučaju zrak difundira u mlaz plina, a plin difundira iz plinskog mlaza u zrak. Tako se u blizini plinskog mlaza stvara opskrba toplom vodom, uslijed čijeg izgaranja nastaje zona primarnog izgaranja plina (2) . Izgaranje glavnog dijela plina događa se u zoni (Z), u zoni (4) pokretni proizvodi izgaranja.
Ova metoda izgaranja uglavnom se koristi u svakodnevnom životu (pećnice, plinske peći itd.)
Kod mješovitog načina izgaranja plina plamenik osigurava da se plin predmiješa samo s dijelom zraka potrebnog za potpuno izgaranje plina. Ostatak zraka dolazi iz okoline izravno u baklju.
U ovom slučaju, isprva samo dio plina pomiješan s primarni zrak (50%-60%), a ostatak plina, razrijeđen produktima izgaranja, izgara nakon dodavanja kisika iz sekundarnog zraka.
Zrak koji okružuje plamen naziva se sekundarni .
Kinetičkom metodom izgaranja plina, topla voda se dovodi do mjesta izgaranja potpuno pripremljenog unutar plamenika.
Klasifikacija plinskih plamenika .
Plinski plamenik je uređaj koji osigurava stabilno izgaranje plinovitog goriva i regulaciju procesa izgaranja.
Glavne funkcije plinskih plamenika:
Dovod plina i zraka na frontu izgaranja;
stvaranje smjese;
Stabilizacija prednje strane paljenja;
Osiguravanje potrebnog intenziteta procesa izgaranja plina.
Prema načinu izgaranja plina, svi plamenici se mogu podijeliti u tri skupine:
Difuzija - bez prethodnog miješanja plina sa zrakom;
Difuzijsko-kinetički - s nepotpunim preliminarnim miješanjem plina sa zrakom;
Kinetički - s potpunim prethodnim miješanjem plina sa zrakom.
Prema načinu dovoda zraka, plamenici se dijele na:
Bez puhanja - u kojem zrak ulazi u peć zbog ispuštanja u njoj.
Injekcija - u kojoj se zrak usisava zbog energije mlaza plina.
Blast - u kojem se zrak dovodi do plamenika ili peći pomoću ventilatora.
Prema tlaku plina na kojem plamenici rade:
- niski tlak do 0,05 kgf/cm 2;
- srednji tlak preko 0,05 do 3 kgf/cm 2 ;
- visoki tlak preko 3 kgf/cm 2 .
Opći zahtjevi za sve plamenike:
Osiguravanje potpunosti izgaranja plina;
Stabilnost pri promjeni toplinske snage;
Pouzdanost tijekom rada;
Kompaktnost;
Upotrebljivost.
Fizikalna i kemijska svojstva prirodnog plina
Prirodni plin je bezbojan, bez mirisa i okusa, netoksičan.
Gustoća plinova pri t = 0°C, R = 760 mm Hg. Art.: metan - 0,72 kg / m 3, zrak -1,29 kg / m 3.
Temperatura samozapaljenja metana je 545 - 650°C. To znači da će se svaka mješavina prirodnog plina i zraka zagrijana na ovu temperaturu zapaliti bez izvora paljenja i izgorjeti.
Temperatura izgaranja metana je 2100°C u pećima od 1800°C.
Kalorična vrijednost metana: Q n = 8500 kcal / m 3, Q u = 9500 kcal / m 3.
Eksplozivnost. razlikovati:
- donja granica eksplozivnosti je najniži sadržaj plina u zraku pri kojem dolazi do eksplozije, za metan je 5%.
Uz manji sadržaj plina u zraku neće doći do eksplozije zbog nedostatka plina. Prilikom uvođenja izvora energije treće strane - iskače.
- gornja granica eksplozivnosti je najveći sadržaj plina u zraku pri kojem dolazi do eksplozije, za metan je 15%.
Uz veći sadržaj plina u zraku neće doći do eksplozije zbog nedostatka zraka. Kada se uvede izvor energije treće strane - vatra, vatra.
Za eksploziju plina, osim zadržavanja u zraku u granicama njegove eksplozivnosti, potreban je vanjski izvor energije (iskra, plamen i sl.).
Prilikom eksplozije plina u zatvorenom volumenu (prostorija, ložište, spremnik i sl.) dolazi do više razaranja nego na otvorenom.
Prilikom sagorijevanja plina s nedostatkom kisika, odnosno s nedostatkom kisika, u produktima izgaranja nastaje ugljični monoksid (CO) ili ugljični monoksid, koji je vrlo otrovan plin.
Brzina širenja plamena je brzina kojom se fronta plamena pomiče u odnosu na mlaz svježe smjese.
Procijenjena brzina širenja plamena metana - 0,67 m / s. Ovisi o sastavu, temperaturi, tlaku smjese, omjeru plina i zraka u smjesi, promjeru fronte plamena, prirodi kretanja smjese (laminarno ili turbulentno) i određuje stabilnost izgaranja.
Odorizacija plina- ovo je dodavanje tvari jakog mirisa (odoransa) plinu kako bi plin dobio miris prije isporuke potrošačima.
Zahtjevi za mirise:
- oštar specifičan miris;
- ne smije spriječiti izgaranje;
- ne smije se otapati u vodi;
– moraju biti bezopasni za ljude i opremu.
Etil merkaptan (C 2 H 5 SH) koristi se kao odorant, dodaje se metanu - 16 g na 1000 m 3, zimi se stopa udvostručuje.
Osoba bi trebala osjetiti miris mirisa u zraku kada je sadržaj plina u zraku 20% donje granice eksplozivnosti metana - 1% volumena.
Ovo je kemijski proces spajanja zapaljivih komponenti (vodika i ugljika) s kisikom sadržanim u zraku. Pojavljuje se oslobađanjem topline i svjetlosti.
Pri sagorijevanju ugljika nastaje ugljični dioksid (CO 2), a vodik u vodenu paru (H 2 0).
Faze izgaranja: dovod plina i zraka, stvaranje mješavine plina i zraka, paljenje smjese, njeno izgaranje, uklanjanje produkata izgaranja.
Teoretski, kada sav plin izgori i sva potrebna količina zraka sudjeluje u izgaranju, reakcija izgaranja 1 m 3 plina:
CH 4 + 20 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + 8500 kcal / m 3.
Za sagorijevanje 1 m 3 metana potrebno je 9,52 m 3 zraka.
Praktički neće sav zrak koji se dovodi za izgaranje sudjelovati u izgaranju.
Stoga će se u produktima izgaranja osim ugljičnog dioksida (CO 2 ) i vodene pare ( H 2 0 ) pojaviti:
- ugljični monoksid, odnosno ugljični monoksid (CO), ako uđe u prostoriju, može izazvati trovanje djelatnika;
- atomski ugljik, odnosno čađa (C), koji se taloži u plinskim kanalima i pećima, pogoršava vuču i prijenos topline na grijaćim površinama.
- neizgorjeli plin i vodik - nakupljajući se u pećima i plinskim kanalima, tvore eksplozivnu smjesu.
S nedostatkom zraka dolazi do nepotpunog izgaranja goriva - proces izgaranja se događa s nedostatkom izgaranja. Do izgaranja dolazi i kod lošeg miješanja plina sa zrakom i niske temperature u zoni izgaranja.
Za potpuno izgaranje plina, zrak za izgaranje se dovodi u dovoljnoj količini, zrak i plin moraju biti dobro izmiješani, a potrebna je visoka temperatura u zoni izgaranja.
Za potpuno izgaranje plina, zrak se dovodi u većoj količini nego što je teoretski potrebno, tj. s viškom, neće sav zrak sudjelovati u izgaranju. Dio topline će se potrošiti na zagrijavanje tog viška zraka i ispustit će se u atmosferu.
Koeficijent viška zraka α je broj koji pokazuje koliko je puta stvarna potrošnja za izgaranje veća nego što je teoretski potrebna:
α = V d / V t
gdje je V d - stvarna potrošnja zraka, m 3;
V t - teoretski potreban zrak, m 3.
α = 1,05 - 1,2.
Metode spaljivanja plina
Zrak za izgaranje može biti:
- primarni - dovodi se u plamenik, miješa se s plinom, a mješavina plina i zraka se koristi za izgaranje;
- sekundarni - ulazi u zonu izgaranja.
Metode izgaranja plina:
1. Metoda difuzije - plin i zrak za izgaranje se dovode odvojeno i miješaju u zoni izgaranja, sav zrak je sekundarni. Plamen je dug, potreban je veliki prostor za peć.
2. Mješoviti način - dio zraka se dovodi u plamenik, pomiješan s plinom (primarni zrak), dio zraka se dovodi u zonu izgaranja (sekundarni). Plamen je kraći nego kod difuzijske metode.
3. Kinetička metoda - sav zrak se miješa s plinom unutar plamenika, tj. sav zrak je primarni. Plamen je kratak, potreban je mali prostor za peć.
Uređaji za plinski plamenik
Plinski plamenici su uređaji koji dovode plin i zrak na frontu izgaranja, tvore mješavinu plina i zraka, stabiliziraju frontu izgaranja i osiguravaju potreban intenzitet procesa izgaranja.
Plamenik opremljen dodatnim uređajem (tunel, uređaj za distribuciju zraka itd.) naziva se uređaj plinskog plamenika.
Zahtjevi plamenika:
1) mora biti tvornički proizveden i proći državna ispitivanja;
2) mora osigurati potpunost izgaranja plina u svim režimima rada uz minimalni višak zraka i minimalnu emisiju štetnih tvari u atmosferu;
3) znati koristiti automatsku kontrolu i sigurnost, kao i mjerenje parametara plina i zraka ispred plamenika;
4) mora imati jednostavan dizajn, biti dostupan za popravak i reviziju;
5) mora stabilno raditi unutar propisa o radu, po potrebi imati stabilizatore za sprječavanje odvajanja i povratnog plamena;
6) za radne plamenike razina buke ne smije biti veća od 85 dB, a temperatura površine ne smije biti veća od 45 ° C.
Parametri plinskih plamenika
1) toplinska snaga plamenika N g - količina topline koja se oslobađa tijekom izgaranja plina u 1 satu;
2) najniža granica stabilnog rada plamenika N n. .P. . - najmanja snaga pri kojoj plamenik radi stabilno bez odvajanja i preskoka plamena;
3) minimalna snaga N min - snaga donje granice, povećana za 10%;
4) gornja granica stabilnog rada plamenika N in. .P. . - najveća snaga pri kojoj plamenik radi stabilno bez odvajanja i bljeskanja plamena;
5) maksimalna snaga N max - snaga gornje granice, smanjena za 10%;
6) nazivna snaga N nom - najveća snaga s kojom plamenik radi dulje vrijeme uz najveću učinkovitost;
7) područje upravljanja radom - vrijednosti snage od N min do N nom;
8) koeficijent regulacije rada - omjer nazivne snage prema minimalnoj.
Klasifikacija plinskih plamenika:
1) prema načinu dovoda zraka za izgaranje:
- bez eksplozije - zrak ulazi u peć zbog razrjeđivanja u njoj;
- ubrizgavanje - zrak se usisava u plamenik zbog energije mlaza plina;
- mlaz - zrak se dovodi u plamenik ili u peć pomoću ventilatora;
2) prema stupnju pripremljenosti zapaljive smjese:
– bez prethodnog miješanja plina sa zrakom;
- uz potpuno prethodno miješanje;
- s nepotpunim ili djelomičnim prethodnim miješanjem;
3) brzinom odljeva produkata izgaranja (niska - do 20 m / s, srednja - 20-70 m / s, visoka - više od 70 m / s);
4) prema tlaku plina ispred plamenika:
- nizak do 0,005 MPa (do 500 mm vodenog stupca);
- prosjek od 0,005 MPa do 0,3 MPa (od 500 mm vodenog stupca do 3 kgf / cm 2);
- visoka više od 0,3 MPa (više od 3 kgf / cm 2);
5) prema stupnju automatizacije upravljanja plamenikom - s ručnim upravljanjem, poluautomatski, automatski.
Prema načinu dovoda zraka plamenici mogu biti:
1) Difuzija. Sav zrak ulazi u baklju iz okolnog prostora. Plin se dovodi u plamenik bez primarnog zraka i, napuštajući kolektor, miješa se sa zrakom izvan njega.
Najjednostavniji plamenik u dizajnu, obično cijev s rupama izbušenim u jednom ili dva reda.
Raznolikost - plamenik za ognjište. Sastoji se od plinskog kolektora izrađenog od čelične cijevi, začepljenog na jednom kraju. U cijevi se buše rupe u dva reda. Kolektor je ugrađen u utor, izrađen od vatrostalnih opeka, na temelju rešetke. Plin kroz rupe u kolektoru izlazi u otvor. Zrak ulazi u isti prorez kroz rešetku zbog razrjeđivanja u peći ili uz pomoć ventilatora. Tijekom rada, vatrostalna obloga utora se zagrijava, osiguravajući stabilizaciju plamena u svim načinima rada.
Prednosti plamenika: jednostavan dizajn, pouzdan rad (povratak plamena je nemoguć), bešumnost, dobra regulacija.
Nedostaci: mala snaga, neekonomičan, veliki plamen.
2) Injekcioni plamenici:
a) niskotlačne ili atmosferske (odnosi se na plamenike s djelomičnim prethodnim miješanjem). Mlaz plina velikom brzinom izlazi iz mlaznice i zbog svoje energije hvata zrak u konfuzer, povlačeći ga unutar plamenika. Miješanje plina sa zrakom odvija se u mješalici koja se sastoji od grla, difuzora i vatrene mlaznice. Vakuum koji stvara injektor povećava se s povećanjem tlaka plina, dok se mijenja količina primarnog zraka koji se uvlači. Količina primarnog zraka može se mijenjati pomoću podloške za podešavanje. Promjenom razmaka između perilice i konfuzora regulira se dovod zraka.
Kako bi se osiguralo potpuno izgaranje goriva, dio zraka ulazi zbog razrjeđivanja u peći (sekundarni zrak). Regulacija njegove potrošnje provodi se promjenom vakuuma.
Imaju svojstvo samoregulacije: s povećanjem opterećenja povećava se tlak plina, koji ubrizgava povećanu količinu zraka u plamenik. Kako se opterećenje smanjuje, količina zraka se smanjuje.
Plamenici se ograničeno koriste na opremi velikog kapaciteta (više od 100 kW). To je zbog činjenice da se kolektor plamenika nalazi izravno u peći. Tijekom rada zagrijava se na visoke temperature i brzo nestaje. Imaju visok omjer viška zraka, što dovodi do neekonomičnog izgaranja plina.
b) Srednji pritisak. Kada se tlak plina poveća, ubrizgava se sav zrak potreban za potpuno izgaranje plina. Sav zrak je primarni. Rade pri tlaku plina od 0,005 MPa do 0,3 MPa. Odnosi se na plamenike potpunog prethodnog miješanja plina sa zrakom. Kao rezultat dobrog miješanja plina i zraka, rade s malim omjerom viška zraka (1,05-1,1). Plamenik Kazantsev. Sastoji se od regulatora primarnog zraka, mlaznice, mješalice, mlaznice i pločastog stabilizatora. Prilikom izlaska iz mlaznice plin ima dovoljno energije da ubrizga sav zrak potreban za izgaranje. U mješalici je plin potpuno pomiješan sa zrakom. Regulator primarnog zraka istovremeno prigušuje buku koja nastaje zbog velike brzine mješavine plin-zrak. prednosti:
- jednostavnost dizajna;
- stabilan rad pri promjeni opterećenja;
- nedostatak dovoda zraka pod tlakom (bez ventilatora, elektromotora, zračnih kanala);
– mogućnost samoregulacije (održavanje konstantnog omjera plin-zrak).
nedostaci:
- velike dimenzije plamenika po dužini, posebno plamenika povećane produktivnosti;
– visoka razina buke.
3) Plamenici s prisilnim dovodom zraka. Formiranje mješavine plina i zraka počinje u plameniku i završava u peći. Zrak se dovodi ventilatorom. Opskrba plinom i zrakom provodi se kroz zasebne cijevi. Rade na plin niskog i srednjeg tlaka. Za bolje miješanje strujanje plina se usmjerava kroz rupe pod kutom u odnosu na strujanje zraka.
Kako bi se poboljšalo miješanje, struja zraka dobiva rotacijsko kretanje pomoću vrtložaca s konstantnim ili podesivim kutom lopatice.
Vrtložni plinski plamenik (GGV) - plin iz razdjelnog razdjelnika izlazi kroz rupe izbušene u jednom redu, te pod kutom od 90 0 ulazi u strujanje zraka vrtložnim vrtložnim lopaticom. Lopatice su zavarene pod kutom od 45 0 na vanjsku površinu plinskog kolektora. Unutar plinskog kolektora nalazi se cijev za praćenje procesa izgaranja. Pri radu na loživom ulju u njega se ugrađuje parno-mehanička mlaznica.
Plamenici dizajnirani za izgaranje nekoliko vrsta goriva nazivaju se kombinirani.
Prednosti plamenika: velika toplinska snaga, širok raspon regulacije rada, mogućnost kontrole omjera viška zraka, mogućnost predgrijavanja plina i zraka.
Nedostaci plamenika: dovoljna složenost dizajna; moguće je odvajanje i probijanje plamena, u vezi s čime postaje potrebno koristiti stabilizatore izgaranja (keramički tunel, pilot baklja itd.).
Nesreće na plameniku
Količina zraka u mješavini plina i zraka najvažniji je čimbenik koji utječe na brzinu širenja plamena. U smjesama u kojima sadržaj plina prelazi gornju granicu njegova paljenja, plamen se uopće ne širi. S povećanjem količine zraka u smjesi, brzina širenja plamena raste, dostižući najveću vrijednost kada je sadržaj zraka oko 90% njegove teorijske količine potrebne za potpuno izgaranje plina. Povećanjem protoka zraka u plamenik stvara se smjesa koja je siromašnija plinom, sposobna brže izgorjeti i izazvati bljesak plamena u plameniku. Stoga, ako je potrebno povećati opterećenje, prvo povećajte dovod plina, a zatim i zrak. Ako je potrebno smanjiti opterećenje, rade suprotno - prvo smanjuju dovod zraka, a zatim i plina. U trenutku paljenja plamenika zrak ne bi trebao ući u njih i plin se pali u difuzijskom načinu rada zbog zraka koji ulazi u peć, nakon čega slijedi prijelaz na dovod zraka u plamenik
1. Odvajanje plamena - pomicanje zone plamenika od izlaza plamenika u smjeru izgaranja goriva. Javlja se kada brzina mješavine plina i zraka postane veća od brzine širenja plamena. Plamen postaje nestabilan i može se ugasiti. Plin nastavlja strujati kroz ugašeni plamenik, što dovodi do stvaranja eksplozivne smjese u peći.
Odvajanje se događa kada: povećanje tlaka plina iznad dopuštenog, naglo povećanje opskrbe primarnog zraka, povećanje vakuuma u peći, rad plamenika u transcendentalnim načinima u odnosu na one navedene u putovnici.
2. Flashback - pomicanje zone plamena prema zapaljivoj smjesi. To se događa samo u plamenicima s prethodnom mješavinom plina i zraka. Javlja se kada brzina mješavine plina i zraka postane manja od brzine širenja plamena. Plamen skače unutar plamenika, gdje nastavlja gorjeti, uzrokujući deformaciju plamenika zbog pregrijavanja. Kada je moguće proklizavanje, moguć je mali pucanje, plamen će se ugasiti, do plina iz peći i plinskih kanala doći će kroz plamenik u praznom hodu.
Do proboja dolazi kada: tlak plina ispred plamenika padne ispod dopuštene vrijednosti; paljenje plamenika kada se dovodi primarni zrak; velika opskrba plinom pri niskom tlaku zraka, smanjujući performanse plamenika prethodnim miješanjem plina i zraka ispod vrijednosti navedenih u putovnici. Nije moguće s difuzijskom metodom izgaranja plina.
Radnje osoblja u slučaju nesreće na plameniku:
- ugasite plamenik,
- ventilirati peć,
- saznati uzrok nesreće,
- napraviti upis u dnevnik
