Понятие о первичном и вторичном воздухе

Термин довольно часто встречается в технической литературе по отоплению твердотопливными котлами. Вот как это расшифровывается: 65. Вторичный воздух для горения

Часть воздуха для горения подается через горелку или непосредственно в камеру сгорания нагревательного агрегата. (ГОСТ 17356-89)

Другими словами, вторичный воздух используется для дожигания горючих газов, получаемых при сгорании (извините за тавтологию) древесины. Дело в том, что при сжигании древесины в ее части происходит процесс газификации древесины, в результате которого получается уголь и так называемый генераторный газ, состоящий из водорода, CO, небольшого количества метана и большого количества балластных веществ. Именно для сгорания образующихся горючих газов подается вторичный воздух .

Первичным воздухом, соответственно, называется воздух, подаваемый непосредственно в зону горения дров (на решетку).

Следовательно, вторичный воздух должен подаваться не в зону прямого горения древесины, а в зону образования горючих газов. Точное место его входа определяется аэродинамикой потока дымовых газов. Обычно в зону пламени подается вторичный воздух.

Как на воздуховодах первичного, так и вторичного воздуха рекомендуется устанавливать запорную и регулирующую арматуру. При этом первичный и вторичный воздух целесообразно подавать индивидуальными вентиляторами. Дело в том, что каждому виду топлива требуется своя доля воздуха для полного сгорания, поэтому пассивный (нерегулируемый, из-за разницы давлений) способ подачи вторичного воздуха в камеру сгорания снижает общий КПД котла.

На фото пример вторичного воздуховода для горелок ECO. Отсутствие такой подачи воздуха приводит к снижению КПД теплогенератора из-за того, что часть газообразного топлива, которое еще могло гореть и нагревать окружающую среду, безвозвратно уносится в дымоход.

Вы можете узнать больше о вторичном воздухе в других горелках здесь

фото 1 пеллетная горелка и канал вторичного воздуха (вверху)

Горение – это реакция, в которой химическая энергия топлива преобразуется в тепло.

Сжигание полное и неполное. Полное сгорание происходит при достаточном количестве кислорода. Его недостаток вызывает неполное сгорание, при котором выделяется меньше тепла, чем при полном, а окись углерода (CO), отравляя обслуживающий персонал, образует сажу, которая оседает на поверхности нагрева котла и увеличивает теплопотери, что приводит к чрезмерному расходу топлива и снижение КПД котла, загрязнение воздуха.

Для сжигания 1 м 3 метана требуется 10 м 3 воздуха, в котором присутствует 2 м 3 кислорода. Для полного сгорания природного газа в топку подают воздух с небольшим избытком. Отношение между фактически потребленным объемом воздуха Vd и теоретически требуемым Vt называется отношением избытка воздуха a = Vd / Vt. Этот показатель зависит от конструкции газовой горелки и духовки – чем совершеннее, тем меньше. Необходимо следить за тем, чтобы коэффициент избытка воздуха был не менее 1, так как это приводит к неполному сгоранию газа. Увеличение коэффициента избытка воздуха снижает КПД котлоагрегата.

Полноту сгорания топлива можно определить с помощью газоанализатора и визуально – по цвету и характеру пламени: прозрачно-голубоватое – полное сгорание;

красный или желтый – неполное сгорание.

Скорость, с которой зона горения движется в направлении, перпендикулярном самой зоне, называется скоростью распространения пламени. Скорость распространения пламени характеризует скорость нагрева газовоздушной смеси до температуры воспламенения. Пламя водорода, водяного газа (3 м / сек) имеет наибольшую скорость распространения, наименьшую – пламя природного газа и смеси пропан-бутан. Большая скорость распространения пламени благоприятно сказывается на полноте сгорания газа, а низкая, наоборот, является одной из причин неполного сгорания газа. Скорость распространения пламени увеличивается при использовании газо-кислородной смеси вместо газовоздушной.

Горение регулируется увеличением подачи воздуха в топку котла или уменьшением подачи газа. В этом процессе используется первичный (смешанный с газом в горелке – перед сжиганием) и вторичный (объединенный с газом или газовоздушной смесью в топке котла во время горения) воздух.

В котлах, оборудованных диффузионными горелками (без принудительной подачи воздуха), вторичный воздух под действием вакуума попадает в топку через дверцы вентиляторов.

В котлах, оборудованных инжекционными горелками: первичный воздух поступает в инжекторную горелку и регулируется регулировочной шайбой, а вторичный воздух – через дверцы нагнетателя.

В котлах со смешанными горелками первичный и вторичный воздух подается в горелку вентилятором и регулируется воздушными заслонками.

Нарушение соотношения скорости газовоздушной смеси на выходе из горелки и скорости распространения пламени приводит к отрыву или превышению пламени на горелках.

Если скорость газовоздушной смеси на выходе из горелки больше скорости распространения пламени – отрыв, а если ниже – прорыв.

Если пламя пропадает и гаснет, обслуживающий персонал должен выключить котел, проветрить топку и газовые трубы и снова разжечь котел.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Читайте также:

I. Этапы реализации проекта разработки газового месторождения.
ПОГЛОЩЕНИЕ ГАЗА
Поглощение газовых примесей
Очистка адсорбционного газа
Адсорбция из газовой смеси
Влияние способов добычи газа на их физические свойства
Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля-Томсона. Сжижение газов. Получите низкие температуры.
Вопрос 6. Характеристика предприятий нефтегазовой отрасли как объекта организации
Решенные проблемы при производстве газового оружия криминалистические исследования
Отделение пропилена от газов нефтепереработки и крекинг-газов
Нейтрализация высокотемпературного газа
Выход газа.

Физико-химические свойства природного газа

Природный газ не имеет цвета, запаха, вкуса и нетоксичен.

Плотность газа при t = 0 ° C, P = 760 мм рт.ст .: метан – 0,72 кг / м 3, воздух -1,29 кг / м 3 .

Температура самовоспламенения метана 545 – 650 ° С. Это означает, что любая смесь природного газа и воздуха, нагретая до этой температуры, воспламеняется без источника возгорания и будет гореть.

Температура горения метана 2100 ° C в печах 1800 ° C.

Теплотворная способность метана: Qн = 8500 ккал / м3, Qw = 9500 ккал / м3 .

– нижний предел взрыва – это наименьшее содержание газа в воздухе, при котором происходит взрыв, для метана он составляет 5%.

При более низком содержании газа в воздухе взрыва не будет из-за недостатка газа. Когда добавляешь сторонний источник питания, радует.

– верхний предел взрыва – это максимальное содержание газа в воздухе, при котором происходит взрыв, это 15% для метана%.

При более высоком содержании газа в воздухе взрыва не будет из-за недостатка воздуха. При внедрении стороннего источника питания – возгорание, возгорание.

Для взрыва газа, помимо его содержания в воздухе в пределах его взрывоопасности, необходим сторонний источник энергии (искра, пламя и т.д.).

Когда газ взрывается в замкнутом пространстве (комнате, печи, резервуаре и т.д.), Разрушения больше, чем на открытом воздухе.

Когда газ сжигается с недожогом, то есть при недостатке кислорода, в продуктах сгорания образуется окись углерода (СО) или окись углерода, которая является высокотоксичным газом.

Скорость пламени – это скорость, с которой фронт пламени движется относительно свежей струи смеси.

Примерная скорость распространения пламени в метане составляет 0,67 м / с. Он зависит от состава, температуры, давления смеси, соотношения газа и воздуха в смеси, диаметра фронта пламени, характера движения смеси (ламинарного или турбулентного) и определяет устойчивость горения.

Одоризация газа – это добавление в газ сильно пахнущего вещества (одоранта) для придания газу запаха перед доставкой потребителям.

Требования к одорантам:

– острый специфический запах;

– не должно препятствовать горению;

– не должен растворяться в воде;

– он должен быть безвредным для человека и оборудования.

В качестве одоранта используется этилмеркаптан (C2H5SH), его добавляют к метану – 16 г на 1000 м 3, зимой ставка увеличивается вдвое.

Человек должен чувствовать запах одоранта в воздухе, когда содержание газа в воздухе составляет 20% от нижнего предела взрываемости для метана – 1% по объему.

это химический процесс соединения горючих компонентов (водорода и углерода) с кислородом воздуха. Это происходит с выделением тепла и света.

При сжигании углерода образуется диоксид углерода (CO2), а водород представляет собой водяной пар (H2O).

Этапы горения: подача газа и воздуха, образование газовоздушной смеси, зажигание смеси, ее горение, удаление продуктов сгорания.

Теоретически, когда весь газ исчерпан и в горении принимает участие все необходимое количество воздуха, реакция горения 1 м3 газа:

Для сжигания 1 м 3 метана требуется 9,52 м 3 воздуха,.

Почти весь воздух, подаваемый на горение, будет участвовать в горении.

Следовательно, в продуктах сгорания, помимо углекислого газа (CO2) и водяного пара (H20), появятся:

– окись углерода или окись углерода (СО) при попадании в помещение может вызвать отравление обслуживающего персонала;

– атомарный углерод, или сажа (C), осаждающийся в газовых трубах и печах, ухудшает тягу, а на поверхностях нагрева – теплообмен.

– несгоревший газ и водород – накапливаясь в топках и газовых трубах, образуют взрывоопасную смесь.

При недостатке воздуха происходит неполное сгорание топлива – процесс сгорания происходит с недожжением. Недожог также возникает, когда газ плохо смешан с воздухом и температура в зоне горения низкая.

Для полного сгорания газа воздух для горения подается в достаточном количестве, воздух и газ должны быть хорошо перемешаны, а в зоне горения требуется высокая температура.

Для полного сгорания газа воздуха подается в большем количестве, чем требуется теоретически, то есть с избытком не весь воздух будет участвовать в горении. Часть тепла будет потрачена на нагрев избыточного воздуха и будет выброшена в атмосферу.

Коэффициент избытка воздуха ? – это число, показывающее, во сколько раз фактическая скорость потока сгорания превышает теоретически требуемую:

где Vd – эффективный расход воздуха, м 3 ;

Vт – теоретически необходимый воздух, м 3 .

Способы сжигания газа

Воздух для горения может быть:

– первичный – вводится в горелку, смешивается с газом и используется для сжигания газовоздушной смеси;

– вторичный – попадает в зону горения.

Способы сжигания газа:

1. Метод диффузии: газ и воздух для горения подаются отдельно и смешиваются в зоне горения, весь воздух вторичный. Пламя длинное, требуется большая камера сгорания.

2. Смешанный метод: часть воздуха подается внутрь горелки, смешивается с газом (первичный воздух), часть воздуха подается в зону горения (вторичная). Пламя короче диффузионного.

3. Кинетический метод: весь воздух смешивается с газом внутри горелки, т.е весь воздух первичный. Пламя короткое, нужна небольшая камера сгорания.

Газовые горелки – устройства, подающие газ и воздух к фронту горения, образующие газо-воздушную смесь, стабилизирующие фронт горения и обеспечивающие необходимую интенсивность процесса горения.

Горелка, оснащенная дополнительным устройством (туннель, воздухораспределительное устройство и т.д.), Называется газогорелочным устройством.

Требования к горелке:

1) должны быть сборными и пройти государственные испытания;

2) должен гарантировать полноту сгорания газа во всех режимах работы с минимальным избытком воздуха и минимальным выбросом вредных веществ в атмосферу;

3) уметь пользоваться автоматикой и безопасностью, а также измерять параметры газа и воздуха перед горелкой;

4) иметь простую конструкцию, быть доступной для ремонта и капитального ремонта;

5) они должны стабильно работать в пределах рабочего регламента, при необходимости иметь стабилизаторы, предотвращающие отрыв и прорыв пламени;

6) для работающих горелок уровень шума не должен превышать 85 дБ, а температура поверхности не должна превышать 45 ° C.

Параметры газовой горелки

1) тепловая мощность горелки N г – количество тепла, выделяющееся при сгорании газа за 1 час;

2) нижний предел стабильной работы горелки N n.NS… – минимальная мощность, при которой горелка стабильно работает без отрыва и прорыва пламени;

3) минимальная мощность N min – мощность нижнего предела, увеличенная на 10%;

4) верхний предел стабильной работы горелки N c.NS… – максимальная мощность, при которой горелка стабильно работает без отрыва и прорыва пламени;

5) максимальная мощность N max – мощность верхнего предела, уменьшенная на 10%;

6) номинальная мощность N ном – максимальная мощность, при которой горелка длительное время работает с максимальным КПД.;

7) рабочий диапазон регулирования – значения мощности от N мин до N ном ;

8) рабочий коэффициент регулировки – отношение номинальной мощности к минимальной.

Классификация газовых горелок:

1) по способу подачи воздуха для горения:

– без обдува – воздух попадает в духовку за счет разрежения внутри нее;

– впрыск: воздух засасывается в горелку за счет энергии газового потока;

– воздушная форсунка – воздух подается на горелку или в топку с помощью вентилятора;

2) по степени подготовки горючей смеси:

– без предварительного смешивания газа с воздухом;

– со встроенным премиксом;

– с неполным или частичным предварительным смешиванием;

3) по расходу продуктов сгорания (низкий – до 20 м / с, средний – 20-70 м / с, высокий – более 70 м / с);

4) от давления газа перед горелками:

– низкое до 0,005 МПа (до 500 мм вод ст.);

– в среднем от 0,005 МПа до 0,3 МПа (от 500 мм водяного столба до 3 кгс / см 2);

– высокое более 0,3 МПа (более 3 кгс / см 2);

5) по степени автоматизации управления горелкой – с ручным, полуавтоматическим, автоматическим управлением.

По способу подачи воздуха горелки могут быть:

1) Распространение. Весь воздух поступает в факел из окружающей среды. Газ вводится в горелку без первичного воздуха и, выходя из коллектора, смешивается с воздухом за его пределами.

Самая простая по конструкции горелка, обычно трубка с просверленными отверстиями в один или два ряда.

Одна из разновидностей – очаг. Он состоит из газового коллектора, состоящего из стальной трубы с буферным покрытием на одном конце. В трубе просверливаются отверстия в два ряда. Коллектор устанавливается в трещину из огнеупорного кирпича, опирающуюся на решетку. Газ выходит через отверстия в коллекторе в космос. Воздух поступает в ту же щель через решетку путем всасывания в топке или с помощью вентилятора. В процессе эксплуатации огнеупорная футеровка трещины нагревается, обеспечивая стабилизацию пламени на всех режимах работы.

Достоинства горелки: простота конструкции, надежность работы (нет возможности вырваться из пламени), бесшумность, хорошая регулировка.

Недостатки: малая мощность, неэкономичность, сильное пламя.

2) Инжекционные горелки:

а) низкого давления или атмосферного (относится к горелкам с частичным предварительным смешиванием). Газовая струя выходит из сопла с большой скоростью и благодаря своей энергии захватывает воздух в конфузоре, втягивая его в горелку. Смешивание газа с воздухом происходит в смесителе, состоящем из горловины, диффузора и пожарного сопла. Вакуум, создаваемый инжектором, увеличивается по мере увеличения давления газа, в то время как количество всасываемого первичного воздуха изменяется. Количество первичного воздуха можно изменить с помощью регулировочной шайбы. Путем изменения расстояния между шайбой и термоэлементом регулируется подача воздуха.

Чтобы обеспечить полное сгорание топлива, часть воздуха попадает в топку за счет вакуума (вторичный воздух). Его расход регулируется изменением вакуума.

Они обладают свойством саморегулирования: по мере увеличения нагрузки увеличивается давление газа, в результате чего в горелку нагнетается большее количество воздуха. По мере уменьшения нагрузки количество воздуха уменьшается.

Горелки используются в ограниченном объеме на оборудовании большой мощности (более 100 кВт). Это связано с тем, что коллектор горелки находится непосредственно в топке. В процессе эксплуатации нагревается до высоких температур и быстро выходит из строя. У них высокий коэффициент избытка воздуха, что приводит к неэкономичному сжиганию газа.

б) Среднее давление. Когда давление газа увеличивается, впрыскивается весь воздух, необходимый для полного сгорания газа. Весь воздух первичен. Работают при давлении газа от 0,005 МПа до 0,3 МПа. Относится к горелкам для полного предварительного смешивания газа с воздухом. Благодаря хорошему смешиванию газа и воздуха они работают с низким коэффициентом избытка воздуха (1,05–1,1). Казанцева горелка. Состоит из регулятора первичного воздуха, сопла, смесителя, сопла и пластинчатого стабилизатора. Газ, выходящий из сопла, обладает достаточной энергией, чтобы впрыснуть весь воздух, необходимый для сгорания. В смесителе происходит полное смешивание газа с воздухом. Регулятор первичного воздуха одновременно гасит шум, возникающий из-за высокой скорости газовоздушной смеси. Преимущества:

– стабильная работа при изменении нагрузки;

– отсутствие подачи сжатого воздуха (отсутствие вентилятора, электродвигателя, воздуховодов);

– возможность саморегулирования (поддержание постоянного соотношения газов и воздуха).

– большие размеры горелок по длине, в частности горелки с большей производительностью;

– высокий уровень шума.

3) Горелки с принудительной подачей воздуха. Образование газовоздушной смеси начинается в горелке и заканчивается в топке. Воздух подается вентилятором. Газ и воздух подаются по отдельным трубам. Они работают с газом низкого и среднего давления. Для лучшего перемешивания поток газа направляют через отверстия под углом к потоку воздуха.

Для улучшения перемешивания воздушному потоку придают вращательное движение турбины с постоянным или регулируемым углом лопастей.

Горелка газовая вихревая (ГГВ) – газ из распределительного коллектора выходит через просверленные в один ряд отверстия и под углом 90 0 с помощью вихревого вихря попадает в закрученный воздушный поток. Лопатки приварены под углом 45 ° к внешней поверхности газового коллектора. Внутри газового коллектора есть трубка для наблюдения за процессом горения. При работе с мазутом внутри него устанавливается механическое паровое сопло.

Горелки, предназначенные для сжигания различных видов топлива, называются комбинированными горелками.

Преимущества горелок: высокая тепловая мощность, широкий рабочий диапазон регулирования, возможность регулирования соотношения избытка воздуха, возможность предварительного подогрева газа и воздуха.

Недостатки горелок: достаточная сложность конструкции; Возможны отрывы и прорывы пламени, в связи с чем необходимо применение стабилизаторов горения (керамический туннель, пилотная горелка и т д).

Аварии горелки

Количество воздуха в газовоздушной смеси является наиболее важным фактором, влияющим на скорость распространения пламени. В смесях, в которых содержание газа превышает верхний предел его воспламенения, пламя вообще не распространяется. По мере увеличения количества воздуха в смеси скорость распространения пламени увеличивается, достигая максимального значения, когда содержание воздуха составляет около 90% от теоретического количества, необходимого для полного сгорания газа. По мере увеличения потока воздуха к горелке создается более бедная газовая смесь, которая может гореть быстрее и заставлять пламя скользить в горелку. Поэтому, если необходимо увеличить нагрузку, сначала увеличьте подачу газа, а затем воздуха. Если необходимо снизить нагрузку, сделайте наоборот: сначала уменьшают подачу воздуха, затем подачу газа. В момент запуска горелок в них не должен попадать воздух, а зажигание газа происходит в диффузионном режиме за счет попадания воздуха в топку с последующим переключением на подачу воздуха в горелку

1. Отрыв пламени – движение зоны пламени от выходов горелки в сторону сгорания топлива. Это происходит, когда скорость газовоздушной смеси становится больше скорости распространения пламени. Пламя становится нестабильным и может погаснуть. Газ продолжает течь через погашенную горелку, что приводит к образованию в топке взрывоопасной смеси.

Отрыв происходит при: повышении давления газа выше допустимого, резком увеличении подачи первичного воздуха, повышении вакуума в топке, горелка работает в несанкционированном режиме по сравнению с указанным в паспорте.

2. Прорыв пламени – движение зоны пламени в сторону горючей смеси. Возникает только в горелках с предварительным смешиванием газа и воздуха. Это происходит, когда скорость газовоздушной смеси становится ниже скорости распространения пламени. Пламя проскальзывает внутрь горелки, где продолжает гореть, вызывая деформацию горелки из-за перегрева. В случае прорыва возможен небольшой взрыв, пламя погаснет, произойдет загазованность топки и газовых труб через неработающую горелку.

Прорыв происходит, когда: давление газа перед горелкой падает ниже допустимого значения; розжиг горелки на подачу первичного воздуха; высокая подача газа при низком давлении воздуха, снижение производительности горелки за счет предварительного смешения газа и воздуха ниже значений, указанных в паспорте. Невозможно с газодиффузионным методом.

Действия персонала при аварии горелки:

– выяснить причину аварии,

– внести запись в дневник,

– доложить менеджеру и действовать по его указанию.