Отопительная техника и запчасти Riello 

Азбука горения

Газообразное топливо и его горение (Виды топлива)


>> Вернуться к содержанию

Из предыдущих параграфов мы знаем, что перед сжиганием топливо должно быть смешано с кислородом. Через горелку в нужных пропорциях подаются горючий газ и необходимый для горения воздух. Они смешиваются, и в камере сгорания происходит контролируемое горение.

Газовые горелки можно классифицировать по двум критериям.

Первый зависит от того, каким образом в горелку подаётся поток воздуха, необходимого для горения. Согласно этому критерию можно выделить следующие типы горелок:

  • Горелки с естественной тягой (инжекционные);
  • Горелки с форсированной тягой;
  • Горелки с принудительной подачей воздуха (вентиляторные).

В горелке с естественной тягой воздуха используется принцип инжекции, т.е. часть воздуха подсасывается из атмосферы за счёт разрежения, создаваемого при движении потока газа через горелку. При этом воздух смешивается с горючим газом.

Как правило, в горелках с естественной тягой поток воздуха, попадаемый в горелку по принципу инжекции (первичный воздух), достигает не более 50% от того значения, которое необходимо для достижения идеального горения. Поэтому требуется наличие дополнительного количества воздуха в камере сгорания (вторичный воздух).

Инжекционные горелки крайне чувствительны к снижению разрежения в камере сгорания (тяга). Чем больше величина разрежения, тем большее количество воздуха всасывается внутрь и смешивается с газообразным топливом и наоборот, слишком маленькое разрежение является причиной горения при недостатке воздуха. В результате чего образуется крайне опасное токсичное вещество CO (угарный газ). Для предотвращения образования угарного газа в горелках с естественной тягой горение происходит при избытке воздуха (100% и более).

В горелках с форсированной тягой для обеспечения постоянства рабочих условий и безопасного (с точки зрения санитарно-гигиенических норм) горения применяется вентилятор, который обеспечивает подачу необходимого для горения воздуха в закрытую камеру сгорания. При этом количество первичного воздуха может достигать 100% от того значения, которое необходимо для идеального горения.

Первые две категории горелок, как правило, применяются в бытовых напольных и настенных котлах.

В вентиляторных горелках подача воздуха осуществляется напорными вентиляторами. Эти вентиляторы обеспечивают более или менее постоянные напор и производительность в не зависимости от тяги.

Использование вентиляторов позволяет добиться:

  • широкой области регулирования;
  • использования вентиляторных горелок с газоплотными теплогенераторами с высоким КПД;
  • оптимального смешивания топлива и воздуха;
  • низкого избытка воздуха и (как следствие) высокого КПД горения.

В горелках с принудительной тягой, газообразное топливо движется в том же направлении что и создаваемый вентилятором поток воздуха. При движении через головку горелки часть воздуха (первичный воздух) смешивается с газом и в виде газовоздушной смеси выходит через сопла горелки. Оставшийся воздух (вторичный воздух) подмешивается уже после выхода газовоздушной смеси из сопел. И. (по сравнению с атмосферными осадками) потерь давления на соплах, давление газа на входе в вентиляторную горелку обычно выше чем в атмосферной.

Второй критерий, по которому можно классифицировать горелки, зависит от процентного содержания в смеси воздуха, участвующего в горении, и топлива, до того, как стабилизируется пламя. Предшествующее смешиванию процентное содержание можно разделить на следующие группы:

  • Газовые горелки с частичным предварительным смешиванием (например, - 50%);
  • Газовые горелки с полным предварительным смешиванием (100%);
  • Диффузионные горелки.

В первых двух случаях смешивание газа и воздуха частично или полностью происходит до того, как смесь попадет в камеру сгорания. Поэтому горелки с форсированной тягой являются также и горелками с предварительным смешиванием.

Предварительное смешивание дает более быструю реакцию окисления, вследствие чего пламя у таких горелок короче. Кроме того, при постоянно устойчивом соотношении газ-воздух горение происходит тише.

В диффузионных горелках образование и горение газовоздушной смеси происходят более или менее одновременно. Для того, чтобы обеспечить экологически чистое горение с минимальным количеством избыточного воздуха, необходима повышенная турбулентность. Однако чем больше турбулентность потока, тем больше потери давления со стороны воздуха.

Горелки с принудительной тягой могут относится к типу горелок с предварительным смешиванием, и к типу диффузионных горелок.

Газообразное топливо может создавать с воздухом взрывоопасную смесь. Это происходит тогда, когда концентрация горючего газа достигает определённого значения, которое отличается у разных видов топлива. Чтобы исключить возможность образования взрывоопасной концентрации газовоздушной смеси и её взрыва в камере сгорания теплогенератора или дымоходе, в конструкции горелок с принудительной тягой предусмотрен предварительный этап вентиляции, который длится столько времени, сколько требуется для смены воздуха в камере сгорания.

В таблице 2 перечислены основные виды газообразного топлива и их теплотехнические характеристики.

 

Таблица 2. Характеристики газообразного топлива

Тип Название Тип по EN 476 Химическая
формула
или состав
Свойства Удельная
плотность
при 15°C
Взрыво-
опасная
концентрация, %
Низшая
теплотворная
способность,
мдж/нм³
Высшая
теплотворная
способность,
мдж/нм³
Теор.
необходимое
количество
воздуха
для
полного
сгорания,
м³ /нм³
Теор.
количество
влажных
дымовых
газов,
м³ /нм³
Макс. CO2
в объемных %
Водяной пар
в дымовых газах,
кг/нм³
Точка
росы °C
Число Воббе,
мдж/нм³
Чистый газ Метан G20 CH4 Легкий газ 0,555 5-15 34,02 37,78 9,56 10,44 11,65 1,61 58 45,87
Пропан G31 C3H8 Тяжелый газ 1,555 24-9,3 88 96,65 24,37 26,16 13,7 3,29 54 77,51
Бутан G30 C4H10 Тяжелый газ 2,094 2-7,6 116,09 125,81 32,37 34,66 14 4,20 53 80,22
Смеси Природный газ G25 Пример: CH4 86% N2 14% Тяжелый газ     29,25 32,49           37,39
Сжиженный нефтяной газ - Пример: пропан 70% бутан 30% Тяжелый газ 1,686 2,1 -9,5 101,6 110,4 26,32 28,23 13,74 3,51 54 78,25
Воздушно-пропановая смесь - Пример: газ 26,2%/воздух 73,8% состав газа: пропан 95%/ бутан 5% Легкий газ 1,149 7,5 - 36 24,7 26,9 575 6,96 13,67 0,87 54 23,04
Бытовой газ - Пример: Н2 54,5% CO 5,5% СН4 24,4% и т.д. Легкий газ 0,397 5-30 20,9 23,6 4,33 4,98 10,03 0,92 62 33,17
Биогаз - Пример: Метан 64% Двуокись углерода 34,6% Азот 1,2% Водород 0,2% Легкий газ 0,896 7,8-23,4 23 25,5 6,12 7,05 16,85 1,03 57 24,3
(*)Тепловое значение дано для нормального кубического метра (Нм³ ), то есть для 1 м³ газа при атмосферном давлении и при 0°С. Часто используется стандартный м³ (стм³ ), который вычисляется при 15°С. 1 стм³ дает 8200 ккал. При измерениях, производимых при помощи счетчика газа, рекомендуется использовать стандартные м³.

 

Таблица 3. Названия жидкого топлива в основных странах потребителях

  Вязкость при 20°С Вязкость при 50 °С
Вязкость [сСт] 1,2 6,25 6,25 11,8 21 29 37 45 53 80 88 76 114 150 180 222 300 380 460 550
Вязкость [°E]   1,5 1,5 2 3 4 5 6 7 1 9 10 15 20 24 30 40 50 60 70
ИТАЛИЯ kerosene Gasolio aioccnioustlbleflulrJsimt Olio combusti bile fl lido aiorarnbustibiie aiocrjmbustibile semidenso aioccmbustfbtle denso
АНГЛИЯ kerosene Gas Oil (D) light fuel oil (E) medumfuel oil (F) heavyfuel-oil (Q
ГЕРМАНИЯ   heizol EL heizol L heizol M heizol s heizol В
ФРАНЦИЯ kerosene FiouE Domestique Roulrfioyen FioulLourdNol Flout LourdNO2
ГОЛЛАНДИЯ Gasoil HBO 1 Gasoil HBO II Navy special Middezware stookolie Zvvare stookolie
ГРЕЦИЯ   Light fuel oil Mazoytni Mazcyt n°2
НОРВЕГИЯ   Gasoil Fyringsolje no 2 Fyringsolje no 5 Fyringsolje лоб
БЕЛЬГИЯ   Gasoil / fuel-oil leger fuel-oil mcyen fuel-oil Ecurd foel-el! extra-EOufl*
ИСПАНИЯ   Gas-oil FueHigero Fuel-pesadono1 FUef-pssacfeiioS
ДАНИЯ   Fyringsgasolie Fuel oile 1500" Fuel olie 3500"
США #1 #2 It «5 f»6
ЯПОНИЯ keros gasoil light fuel* medumfuel oil heavyfuel-oil
ЮАР Paraffin No 0 Diesel LO1:0 FO150 HFF(HFO)
Вязкость при 100°F [секунды Сайболта] 32 38 45 85 125 140 173 205 250 280 315 355 529 700 831 1080 1420 1780 2180 2500
Вязкость при 100°F [секунды Ревуда 1] 28 35 41,5 76 110 120 155 185 220 250 280 320 466 625 733 925 1250 1600 1900 2200
      Вязкость при 100nF{37,78°e)   ~9" i

Замечание: данные, приведенные в таблице, являются ориентировочными

 

Таблица 4. Характеристики жидкого топлива

Итальянское торговое название Внешний вид Удельная плотность при 15 C по сравнению с водой Вязкость Химический состав Вода и осадки %макс. Низшая тепл отборная способность, мдж/кг Высшая теплотворная способность, мдж/кг Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания, м'/кг Теоретическое количество влажных дымовых газов, м'/нм' Водяной пар, кг/кг Точка росы C Макс. CO в % от объема Предварительный подогрев перед сгоранием
при 38 С Е/с сСт при 50°С Е С % Н% макс. ЗОЛЫ % макс.
Керосин Дистиллирован ная жидкость 0,81 (0,77-0,83) 1,6 сСт при 20-С   86,3 13,6 0.25 0,05 43,1 46,3 11,33 12,02 1,26   14,99 НЕТ
Дизельное топливо Дистиллирован ная жидкость 0,84 (0,815-0,875) 2-7,4 сСт 1,12-1,6 С   86.3 13,4 0,50* (0.30) 0,01 0,05 42,7 45,6 11.24 11.89 1,20 95 15,25 НЕТ
Тяжелое дизельное топливо Дистиллирован ная жидкость 0,86-0,875 6-12 сСт ПЗИ 20'С 1,4-2'Е при 20 С             ?     ? ?     ДА" 70-80'С
Лёгкий мазут Маслянистый черный осадок от дистилляции + легкие фракции нефти 0,92   3-5     3 0,10 1 41 43,7 '0,7   1,05 145 15.6 ДА 100-110'С
Легкий мазут Маслянистыи черный осадок от дистилляции + легкие фракции нефти 0,94   5-7     4 0.15 1             15.7 ДА
МАЗУТ (высокое содержание S) Маслянистый черный осадок от дистилляции 0,97   >7 85 11 4 0,20 2 40.2 42.7 10,57 11,14 0,99 150 15.8 ДА 120-140'С, а также предварительный подогрев для перекачивания топлива
МАЗУТ (низкое содержание S) Маслянистый черный осадок от дистилляции 0,97   >7 85 11 1 0.20 2 40,2 42,7     0,99 130 15,8 ДА 120-140'С, а также предварительный подогрев для перекачивания топлива


>> Вернуться к содержанию