Стабилизация процесса горения

Для предотвращения отрыва или проскока пламени применяются специальные устройства, называемые стабилизаторами горения. Они служат для приведения в соответствие скорости выхода смеси со скоростью распространения пламени.

Стабилизаторы против отрыва пламени

Общим принципом стабилизации против отрыва пламени является повышение температуры в зоне горения и, особенно, у корня факела. При повышении температуры значительно увеличивается скорость распространения пламени и она приближается по своему значению к скорости выхода смеси из горелки. Существует несколько конструкций стабилизаторов против отрыва пламени: туннельный, тело плохообтекаемой формы, горка из шамотного кирпича и т.д.

Туннельный стабилизатор

является наиболее распространенным и выполняется из огнеупорных материалов, т.е. керамики, огнеупорного кирпича или фасонных огнеупорных материалов. Классическая форма туннеля имеет вид, приведенный на рисунке 5.1.3.

При большой скорости смеси внутри туннеля за его устьем создаются зоны пониженного давления (разрежение) вследствие резкого увеличения сечения. За счет разряжения происходит возвратное движение раскаленных продуктов сгорания в эти зоны, т.е. к корню факела; холодная смесь быстро нагревается и воспламеняется. Под действием факела стенки туннеля разогреваются до высокой температуры (добела), а затем туннель возвращает факелу аккумулированную теплоту путем излучения, в результате чего внутри туннеля всегда поддерживается очень высокая температура, что предотвращает отрыв пламени. При достаточной длине туннеля процесс горения завершается в его пределах.

Рисунок 5.1.3.Туннельный стабилизатор

Тело плохо обтекаемой формы

Это тело устанавливается на выходе смеси из горелки на небольшом расстоянии от нее. Классическая форма тела в сечении представляет букву V. При большой скорости смеси за телом V-образной формы создаются зоны пониженного давления (разрежения), куда подсасываются продукты сгорания. Они быстро разогревают холодную смесь, которая воспламеняется и также быстро сгорает.

Рисунок 5.1.4. Установка тела V – образной формы

Тела плохо обтекаемой формы могут выполняться из огнеупорных или металлических материалов. Само тело при работе горелки остается относительно холодным, т.к. непрерывно обдувается холодной газовоздушной смесью. Через стенки этого тела дымовые газы отдают теплоту холодной смеси. На практике положение тела с помощью специального механизма может изменяться, приближаясь или удаляясь от устья горелки. Кроме V-образных, тела могут иметь другую форму.

Горка из огнеупорного (шамотного) кирпича

Рисунок 5.1.5. Топка с горкой из шамотного кирпича

В котлах малой мощности у задней стенки топки выполняется горка из битого шамотного кирпича. При работе горелки факел отдает горке свою теплоту излучением, горка разогревается добела, а затем возвращает аккумулированную теплоту факелу также излучением. В результате температура факела повышается, увеличивается скорость распространения пламени, что и предотвращает его отрыв при большой нагрузке и при резком увеличении нагрузки.

Зажигательные пояса

Устраиваются в котлах с камерным сжиганием топлива и выполняют роль стабилизатора против отрыва пламени. Пояс выполняется из огнеупорной массы (торкрет – масса) и наносится на поверхность экранных труб по всему периметру топки в зоне размещения горелок. Высота пояса составляет 1,5–2м. В зоне размещения пояса поддерживается высокая температура, т.к. в этой зоне экранные трубы изолируются и не поглощают теплоту.