CC BY
4
УДК 621.432.3
Кувшинов Н.Е.
инженер научно-исслед. лаборатории «ФХПЭ» Казанский государственный энергетический университет
Россия, г. Казань
ГОРЕНИЕ ГАЗОВИДНОГО ГЕПТИЛА
Аннотация: В статье рассматривается горение газовидного гептила в энергетических котлах.
Ключевые слова: концентрация продуктов, газ, топочные пространства, турбуляция, фронт пламени.
Kuvshinov N.E. engineer laboratory "FHPE" Kazan State Power Engineering University
Russia, Kazan
BURNING GAS-HYDROGEN HEPTILA
Annotation: The article considers combustion of gaseous heptyl in power boilers.
Keywords: concentration of product gas combustion space turbulyatsiya, the flame front.
В энергетических котлах ТЭС при сезонном использовании мазута в качестве резервного топлива для условий лимитирования сжигания топливного газа часто сжигается смешанное топливо: газ и мазут. Поэтому в данной главе рассматриваются особенности сжигания топливного газа.
При сжигании газа с раздельной подачей топлива и воздуха в зону горения процессы смешения топлива и окислителя и процессы горения развиваются параллельно, скорость и полнота сгорания определяются скоростью и полнотой смешения, происходящей за счет молекулярной или турбулентной диффузии.
При ламинарном диффузионном горении газов фронт горения существует за счет взаимной молекулярной диффузии газа и воздуха, т.е. газ сгорает в диффузионном факеле. Во фронте горения у диффузионного факела большая концентрация горючего и меньшие скорости горения по сравнению с гомогенным факелом, поэтому он обладает большей устойчивостью при изменении тепловой мощности от нуля до максимально возможной по условиям отрыва; проскок пламени в горелку исключается именно из-за раздельной подачи газа и воздуха.
Концентрация горючего в таком факеле изменяется от максимума на оси горелки до нуля во фронте пламени, концентрация кислорода - от нуля во фронте пламени до его значения в окружающей среде, концентрация продуктов сгорания максимальна во фронте пламени и уменьшается с переходом как внутрь факела, так и в окружающую среду. Толщина фронта (зоны) горения мала и не превышает 1 мм.
Зона устойчивого горения устанавливается по поверхности, на которой газ и кислород находятся в стехиометрическом соотношении для полного горения.
Конус газа диффузионного факела, попадая в топочное пространство, нагревается (в отсутствии кислорода), происходит разложение части газа с образованием сажи и свободного углерода, которые, с одной стороны, вызывают свечение пламени, а с другой стороны, сгорают не полностью, что определяет химический недожог. Наличие химического недожога характерно для диффузионного факела.
При турбулентном диффузионном горении, в отличие от ламинарного, в факеле нет четкого конусного фронта пламени, он разрушен пульсациями.
В прямоточном факеле с естественной турбулизацией потоков газа и воздуха (за счет повышения их скоростей) имеется ядро чистого газа зона сравнительно медленного горения (богатая топливом смесь), размытая зона интенсивного горения с высоким содержанием продуктов горения, зона горения с преобладанием в ней воздуха. Четких границ между этими зонами нет, они перемещаются, пульсируют. Особенности такого факела: протекание процесса горения по всему его объему; повышенная интенсивность горения; большая прозрачность факела и меньшая его устойчивость к отрыву (по сравнению с ламинарным); зажигание свежих порций топлива по его периферии за счет теплоты продуктов сгорания, эжектируемых из топочного пространства к устью горелки.
Искусственная турбулизация потоков воздуха и в отдельных случаях газа достигается при помощи различных закручивающих устройств. Граница зоны II определяется моментом, когда прекращается действие первичных инерционных сил струй газообразного топлива, а дальнейшее движение молей газа определяется характеристиками потока воздуха.
В зоне IV происходит расчленение потока на отдельные очаги горения разрозненных молей газа.
В остальном все процессы, происходящие при сжигании газообразного топлива в закрученном турбулентном факеле те же, что и при сжигании распыленного жидкого топлива.
Известно, что для успешной работы газовой горелки необходимо, чтобы время пребывания топлива в объеме факела было минимальным. Для этого горючий газ уже в начальном сечении факела должен быть внедрен в поток отдельными зонами, которые будут дробиться турбулентными пульсациями потока. Наличие большой неравномерности распределения газа, т.е. затянутого смесеобразования, визуально наблюдается как плотное красноватое, коптящее пламя. При быстром перемешивании газа и воздуха пламя прозрачное, без излучения в видимом спектре, излучение в видимом спектре с голубым оттенком говорит о некоторой задержке смесеобразования, которая не влияет отрицательно на конечные характеристики процесса.
Оценить длину и форму газового факела можно, используя те же положения, что и для жидкого топлива. При этом следует учесть, что при сжигании газообразного топлива длина и ширина факела определяются только условиями перемешивания и аэродинамики потоков. Время индукции и общее время сгорания единицы массы топлива будут меньше, чем при сжигании жидкого топлива, т.к. отсутствуют процессы испарения.
В случае сжигания газа при комбинированном смешении первичный воздух смешивается с топливом в горелке при а < 1, вторичный воздух подается в зону горения, процесс сгорания происходит в промежуточной (между кинетической и диффузионной) области. С учетом этого принципа сжигания конструируются, например, горелочные устройства с инжекционными горелками. Содержание первичного воздуха принимается в зависимости от вида газа таким, чтобы в пламени отсутствовали частицы сажи и обеспечивалась устойчивость горения в необходимых пределах. При таком сжигании факел может иметь два видимых фронта горения: внутренний, возникающий за счет первичного воздуха в гомогенной смеси, и наружный, образующийся за счет диффузии кислорода из вторичного воздуха, процессы смешения улучшаются, а неполнота сгорания снижается по сравнению с чисто диффузионным способом сжигания.
Выбор того или другого способа сжигания газа зависит от местных условий и требований топочного процесса.
Как и при сжигании жидкого топлива, пределы устойчивой работы газовых горелок ограничиваются скоростями отрыва и проскока пламени.
Однако приведенные на зависимости касаются низких расходов топливного газа при малых скоростях истечения газа. Для энергетических котлов типа ТГМ-84Б скорости истечения газа на порядок выше.
Использованные источники:
1.Сафин А.Р., Мисбахов Р.Ш., Гуреев В.М. Обоснование рационального размещения трансформаторных подстанций в системе электроснабжения.// Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2014. № 7. С. 6168.
2.Гуреев В.М., Мисбахов Р.Ш., Гумеров И.Ф. Улучшение экологических и экономических характеристик газопоршневого двигателя камаз 820.20.200 в составе электросиловой установки АП100С-Т400-1Р. // Энергетика Татарстана. 2009. № 2. С. 26-30.
3.Мисбахов Р.Ш., Мизонов В.Е. Моделирование теплопроводности в составной области с фазовыми переходами. // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2015. № 4. С. 39-43.
4.Шуина Е.А., Мизонов В.Е., Мисбахов Р.Ш. Влияние поперечной неоднородности потока газа на кривую разделения гравитационного классификатора. // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2015. № 5. С. 60-63.
5.Safin A.R., Ivshin I.V., Kopylov A.M., Misbakhov R.S., Tsvetkov A.N. Selection and justification of design parameters for reversible reciprocating
electric machine. // International Journal of Applied Engineering Research. 2015. Т. 10. № 12. С. 31427-31440.
6.Kopylov A.M., Ivshin I.V., Safin A.R., Misbakhov R.S., Gibadullin R.R. Assessment, calculation and choice of design data for reversible reciprocating electric machine. // International Journal of Applied Engineering Research. 2015. Т. 10. № 12. С. 31449-31462.
7.Москаленко Н.И., Мисбахов Р.Ш., Ермаков А.М., Гуреев В.М. Моделирование процессов теплообмена и гидродинамики в кожухотрубном теплообменном аппарате. // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2014. № 11-12. С. 75-80.
УДК 621.432.3
Кувшинов Н.Е.
инженер научно-исслед. лаборатории «ФХПЭ» Казанский государственный энергетический университет
Россия, г. Казань
ЭМПИРИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ Аннотация: В данной статье рассматривается эмпирический метод излучательной способности.
Ключевые слова: Принципиальная схема, степень черноты, эталонные излучатели, излучения, висмут.
Kuvshinov N.E. engineer laboratory "FHPE" Kazan State Power Engineering University
Russia, Kazan EMPIRICAL METHOD OF RADIATION ABILITY Abstract: In this paper we consider the empirical method of emissivity. Keywords: Schematic diagram of the degree of blackness, reference emitters, radiation, bismuth.
Исследование интегральной излучательной способности выполнялось радиационным методом. Калориметрический метод не позволяет получать высокие температуры и имеет большую погрешность (±17 %).
Металлы без окисной пленки на поверхности не являются диффузными излучателями, хотя и теплое излучение формируется в очень тонком поверхностном слое. Излучение неокисленных металлов в твердом состоянии всегда направленное, т. е. интенсивность излучения изменяется в зависимости от угла 0 между нормалью к излучающей площадке и направлением излучения: Е = f(0).
Индикатрисой излучения называется вид распределения интенсивности излучения по направлениям 1(0) в пределах изменения угла 0 между направлением излучения и нормалью к излучающей площадке от 0° до 90°. Адекватной характеристикой излучения является степень черноты s, определяемая как отношение интенсивности излучения объекта к
