Атмосферные газовые горелки автономных теплогенераторов

Надежная и действенная работа децентрализованной системы теплоснабжения строения в принципиальной степени находится в зависимости от теплотехнических и эксплуатационных черт автономного теплогенератора, обеспечиающего термический энергией системы отопления, вентиляции и жаркого водоснабжения. В качестве первичного энергоэлемента в подавляющем большинстве случаев употребляется хим энергия ископаемого горючего, а для коммунально-бытовых целей в принципиальных объемах применяется газообразное углеводородное горючее: природный газ и регазифицированный сжиженный газ (пропан-бутановые консистенции). Совсем разумеется, что применяемое в теплогенераторе газогорелочное устройство (ГГУ), как основное топливоиспользующее оборудование, будет в принципиальной степени определять его теплотехнические, экологические и потребительские свойства.

Процесс сжигания газа состоит из попеременно протекающих стадий: 

а) образование гомогенной газовоздушной консистенции (горючего и окислителя)-
б) обогрев консистенции до температуры воспламенения-
в) хим реагирование - фактически реакция горения.

Стадия смесеобразования оказывает существенное воздействие на горение и может осуществляться либо как подготовительная (предварительная) стадия, либо происходить совместно с другими процессами. В теплогенераторах малой мощности (до 300-500 кВт), применяемых в автономных системах теплоснабжения, употребляются дутьевые либо эжекционные (их именуют еще "-атмосферные"-) газовые горелки. Главным преимуществом атмосферных ГГУ является их эксплуатация без наддувных вентиляторов для принудительной подачи воздуха. Процесс смесеобразования в их осуществляется за счет кинетической энергии газовой струи, выходящей из дозирующего сопла горелки, которая и эжектирует воздух.

По степени окончания процесса подготовительного смесеобразования газа с воздухом (перед воспламенением) атмосферные ГГУ делятся на последующие категории:
- диффузионные - без подготовительного образования консистенции газа и воздуха (периодически их обозначают "-jet"-)-
- кинетические - с полным подготовительным смешением газа и всего воздуха, требуемого для горения ("-premix"-)-
- диффузионно-кинетические - с неполным подготовительным смешением части воздуха, подходящего для полного сгорания (первичного воздуха), и газа.
Стадии смесеобразования в атмосферных ГГУ являются более необходимыми, т. к. стабилизация пламени, глубина регулирования, экологические характеристики и надежность эксплуатации ГГУ в принципиальной мере определяются конкретно обеспечением стабильности нюанс образования газовоздушной консистенции в разных режимах горения.

Газообразное горючее

В коммунальной энергетике преимущественное внедрение получили природный газ и сжиженные пропан-бутановые консистенции. Природный газ разных месторождений из трубопроводов высочайшего и среднего давлений после редуцирования в газорегулирующих установках (ГРС, ГРП, ГРУ) поступает в газопроводы низкого давления с нормируемым лишним давлением газа до Р_изб<-500 мм вод . ст.=50 мбар. Обычно эксплуатационное давление газа в российских сетях низкого давления не превосходит Восемнадцать мбар.
Сжиженные пропан-бутановые консистенции поступают к потребителям в цистернах либо баллонах. Перед сжиганием сжиженный газ регазифицируется. У потребителей малой мощности регазификация осуществляется методом понижения давления газовой фазы в емкости при отборе газа. Регулирование давления газовой фазы осуществляется местным регулятором, настраиваемым на низкое давление Р_изб=20-35 мбар.
Состав магистрального природного газа находится в зависимости от месторождения либо состава консистенции газов разных месторождений и состоит в главном из метана СН ₄=65-98 % и маленького количества более томных углеводородов. Негорючими компонентами (балластом) в составе природного газа практически всегда являются азот и углекислый газ. Среднее значение низшей теплоты сгорания природного газа Q_н=31-40 мДж/м³. Плотность при обыденных качествах r=0,72-0,85 кг/м³.
Сжиженные технические консистенции пропан-бутана должны содержать более Девяносто три % пропан-бутановых (С₃Н₈+С₄Н₁₀) фракций. Среднее значение низшей теплоты сгорания, в пересчете на Один м³ регазифицированной пропан-бутановой консистенции при обыденных качествах, Q_н=92,2 мДж/м³. Плотность при обыденных качествах r=2,2-2,4 кг/м³.

Особенности горения

Сжигание горючего осуществляется в атмосферном воздухе, состоящем из окислителя - кислорода О ₂ (21 %) и инертного, не участвующего в горении азота N₂ (79 %). На теоретическом уровне нужное для полного сжигания горючих компонент газа количество воздуха рассчитывается по составу газа и для природного газа разных месторождений составляет V^о=8,5-10 м³/м³, а для сжиженного газа V^о=24-30 м³/м³. Вроде бы ни было совсем ГГУ, его работа в режимах, соответственных подаче на горение на теоретическом уровне подходящего объема воздуха, сопровождается потерями от хим неполноты горения. Обоюдная диффузия горючего и окислителя при образовании газовоздушной консистенции затрудняется наличием балластных газов и образующихся товаров сгорания, что разъясняет необходимость работы ГГУ с большенными расходами воздуха на горение. Соотношение реального количества воздуха, поступающего на горение и на теоретическом уровне подходящего, определяется коэффициентом излишка воздуха: a= V_д/V⁰.
Воспламенить гомогенную смесь природного газа и воздуха можно только в данном случае, если соотношение газ-воздух находится меж нижней (смесь "-бедная"-, концентрация газа более 5,3 %, т. е. a&le-1,8) и верхней границей воспламенения (смесь "-богатая"-, концентрация газа наименее Четырнадцать %, т. е. a>-0,65). Результирующее значение коэффициента излишка воздуха для всех типов горелочных устройств a >-1 и для атмосферных ГГУ, при работе с номинальной нагрузкой, находится в эксплуатационном спектре a_э=1,05-1,25. Значение коэффициента излишка воздуха на работающем теплогенераторе может быть определено на основании результатов газового анализа товаров сгорания по содержанию в их кислорода О ₂ (%) либо углекислого газа СО₂ (%). Для природного и сжиженного газов среднего состава соотношение концентраций О₂ и СО₂ в продуктах полного сгорания зависимо от коэффициента излишка воздуха, также значения теоретической (калориметрической) температуры горения и полного объема товаров сгорания приведены в табл. 1.