Сжигание газообразного топлива в котельной.

Горение. Быстро протекающее физико-химическое превращение в результате взаимодействия компонентов топлива с окислителем, при котором выделяется энергия в виде теплоты и света называется горением. В результате этого сложного процесса образуются продукты горения. Окислителем служит кислород. Процесс горения характеризуется высокой температурой и большой скоростью протекания химических реакций. Для начала горения необходим энергетический импульс, чаще всего нагревание горючего. В отличие от твердых и жидких видов топлива, газовое топливо может гореть и холодным, если оно перемешано с воздухом в необходимой концентрации. Такую газо-воздушную смесь можно воспламенить искрой, открытым пламенем или теплотой раскаленного вещества.

Для горючих газов (Н2, СО, СН4 и др.), а также газообразного топлива существует такая температура нагрева, при которой топливовоздушная смесь загорается сама без какого-либо внешнего источника воспламенения. Эта температура самовоспламенения зависит от условий протекания процесса и для отдельных газов она колеблется в следующих пределах, °С:

  Водород       410...630
  Моно оксид углерода       610...660     
  Метан       630...790
  Природный и доменный газы                  Около 530

Важным параметром, характеризующим газовоздушные смеси, является скорость распространения пламени. В зависимости оттого, распространяется ли пламя в потоке газа, находящемся в ламинарном или турбулентном движении, различают нормальное и турбулентное распространение пламени.

При нормальном распространении пламени химические процессы протекают в очень тонком слое, называемом фронтом горения. В качестве основной характеристики химических реакций, протекающих во фронте горения, принята скорость нормального распространения пламени в  м/с, представляющая собой линейную скорость перемещения фронта горения в направлении к свежей смеси по нормали к поверхности фронта в данном месте.

Скорость нормального распространения пламени зависит от природы газа, состава смеси и температуры. Для водородо - воздушных смесей скорость во много раз больше, чем для аналогичных смесей метана или оксида углерода. Предварительный подогрев топливо-воздушной смеси увеличивает скорость распространения пламени, так как при этом ускоряются химические реакции горения и повышается температура горения.

Не всякая смесь горючего газа с воздухом способна к воспламенению и распространению пламени, но любую горючую смесь, как бы она ни была разбавлена, можно воспламенить, если применить достаточно мощный источник зажигания, в то же время не всякая смесь способна к распространению пламени. Слишком бедные смеси (с большим избытком окислителя) и слишком богатые смеси (с большим избытком горючего) не способны к распространению пламени и, следовательно, не воспламеняются и не взрываются.

Увеличение количества окислителя или топлива сверх теоретического приводит к снижению температуры горения и скорости распространения пламени. При чрезмерном избытке топлива или окислителя тепловыделения в результате горения недостаточно для прогрева ближайших слоев до температуры их воспламенения, и горение становится невозможным.

Газообразные виды топлива имеют верхнюю и нижнюю концентрационные границы воспламенения (взрыва). Предельная концентрация горючего в бедной смеси, ниже которой смесь становится неспособной к воспламенению, называется нижней концентрационной границей воспламенения. Предельная концентрация горючего в богатой смеси, выше которой смесь перестает воспламеняться, называется верхней границей воспламенения.

 

назад к разделу "Статьи"