การเจาะเปลวไฟคืออะไร? การทำงานของหัวเผาแก๊สในการติดตั้งหม้อไอน้ำ

ดำเนินการหลังจากการจุดระเบิดด้วยแก๊ส 4) เมื่อปิดสวิตช์ ขั้นแรกให้ลดประสิทธิภาพของหัวเผาให้เหลือน้อยที่สุด (ตาม

เมื่อจุดไฟหัวเผาโดยใช้อากาศเข้าเต็ม เปลวไฟอาจทะลุเข้าไปในหัวเผาได้ หัวเผาเริ่มทำงานด้วยเสียงครวญครางที่มีลักษณะเฉพาะ ปล่อยเปลวไฟส่องสว่างและร้อนมาก ซึ่งอาจนำไปสู่การไหม้และไฟไหม้ท่อจ่ายแก๊ส ในกรณีนี้จำเป็นต้องปิดก๊อกน้ำแก๊สและหลังจากที่หัวเผาเย็นลงแล้ว ให้จุดไฟอีกครั้ง โดยปิดแหล่งจ่ายอากาศก่อน

เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เปลวไฟเข้าไปในเตาคุณควรทำ

อย่าปล่อยให้หัวเตาร้อนเกินไปหากต้องระบายความร้อนด้วยน้ำหรืออากาศ หากเปลวไฟทะลุเข้าไปในหัวเผา จำเป็นต้องปิดการจ่ายก๊าซไปที่หัวเผา และหากอุ่นขึ้นแล้ว อย่าเปิดอีกจนกว่าจะเย็นสนิท

ล. 19]. พื้นที่ที่ไม่สามารถเผาไหม้ได้เนื่องจากเปลวไฟลื่นเข้าไปในเตา (บริเวณที่ 4) หรือเนื่องจากการที่เปลวไฟแตกออกจนหมดและดับลง (บริเวณที่ 5) จะถูกปล่อยทิ้งไว้โดยไม่มีร่มเงา

การออกแบบอุปกรณ์ทั้งหมดสำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีการผสมก๊าซและอากาศอย่างสมบูรณ์ก่อนเข้าสู่อุโมงค์หัวเผามีลักษณะทั่วไป เพื่อป้องกันไม่ให้เปลวไฟวาบกลับเข้าไปในหัวเผา ส่วนผสมที่ลุกไหม้จะต้องเข้าไปในพื้นที่เตาเผาด้วยความเร็วที่มากกว่าความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟ ยิ่งความเร็วของไอพ่นผสมที่ติดไฟได้สูง ระยะห่างของจุดจุดระเบิดจากปากหัวเผาก็จะยิ่งมากขึ้น เว้นแต่จะมีการจัดเตรียมวิธีการชะลอการไหลทั้งหมดหรือบางส่วน การเผาไหม้เริ่มต้นที่จุดในไอพ่นซึ่งมีความเร็วเท่ากับความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟ โดยมีเงื่อนไขว่าอุณหภูมิของส่วนผสมของก๊าซและอากาศจะเท่ากับหรือสูงกว่าอุณหภูมิจุดติดไฟ หากจุดนี้ตั้งอยู่ที่ปากเตา (จำกัดกรณี) เปลวไฟอาจกระโดดเข้าไปในเตาได้

เปลวไฟขัดข้องและเปลวไฟทะลุเข้าไปในเตา

ระบุไว้ข้างต้นว่ากระบวนการเผาไหม้ก๊าซที่เสถียรในคบเพลิงเป็นไปได้เฉพาะในช่วงอัตราการไหลของส่วนผสมที่ติดไฟได้จากหัวเผาที่จำกัดเท่านั้น ที่อัตราการไหลต่ำ เปลวไฟอาจลื่นเข้าไปในหัวเผาได้ และที่อัตราการไหลสูง เปลวไฟก็สามารถแยกออกจากหัวเผาได้

ในการจุดตะเกียง คุณต้องนำไม้ขีดไฟมาด้วย แล้วค่อย ๆ เปิดก๊อกน้ำ หากเปลวไฟทะลุเตา ให้ดับทันที

การทดลองแสดงให้เห็นว่ายิ่งกระแสแก๊สปั่นป่วนมากขึ้น ความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟในระหว่างการเคลื่อนที่โดยตรงของไอพ่นก็จะยิ่งมากขึ้น ดังนั้น เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เปลวไฟลื่นไถลเข้าไปในหัวเผา ความเร็วของ ส่วนผสมที่ทิ้งไว้จะต้องมากกว่าความเร็วของการแพร่กระจายเปลวไฟของส่วนผสมของก๊าซและอากาศอย่างมีนัยสำคัญ

หากเปลวไฟรั่วเข้าไปในเตาจำเป็นต้องหยุดการจ่ายก๊าซให้เย็นลงหากอุ่นขึ้นแล้วและจุดไฟอีกครั้งหลังจากระบายอากาศจากเรือนไฟ

มีการใช้การติดตั้งหลอดแคโทดแบบกลวงแบบตลับ ซึ่งสร้างความสะดวกอย่างมากในการกำหนดองค์ประกอบต่างๆ ตามลำดับ อุปกรณ์นี้มาพร้อมกับหน่วยเตรียมส่วนผสมก๊าซอัตโนมัติ ซึ่งจะรักษาความดันและการไหลของก๊าซให้คงที่ ติดไฟและดับลงเมื่อเปลวไฟทะลุเข้าไปในหัวเผา รวมถึงในกรณีที่แรงดันลดลงหรือแรงดันไฟฟ้าตก ในเครือข่าย อากาศมาจากคอมเพรสเซอร์หรือท่อลมอัด และก๊าซจากกระบอกสูบที่มีตัวลดขนาด

เช่นเดียวกับหัวเผาแบบฉีดแรงดันปานกลางอื่นๆ การที่เปลวไฟทะลุเข้าไปในหัวเผา Lengiproinzhproekt (ที่ ada 1.0) จะถูกกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางของปาก (หมายเลขหัวเผา) และความเร็วของส่วนผสมของก๊าซและอากาศที่ปล่อยออกมา (ความเร็วเป็นสัดส่วนกับ อัตราการไหลของก๊าซ Kp) - ความดันก๊าซ kgf/m โดยที่เปลวไฟทะลุเกิดขึ้นในหัวเผา Lengiproinzhproekt ที่ a และ 1.0 และการจัดเรียงด้วยอุโมงค์คือ

หากจำเป็นต้องจ่ายไนโตรเจนให้กับระบบปฏิบัติการ (เพื่อกำจัดการลื่นของเปลวไฟในหัวเผาของเครื่องปฏิกรณ์ การดูดอากาศเข้าสู่ระบบที่ทำงานในสุญญากาศ ฯลฯ) ไนโตรเจนจะถูกส่งผ่านท่อที่อยู่นิ่ง โดยปฏิบัติตามกฎที่เกี่ยวข้องที่กำหนดไว้สำหรับ ตามมาตรฐาน

ความเร็วของการหมดอายุของความเร็วความน่าเชื่อถือแบบปิดขนาดใหญ่นั้นมากกว่าความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟ อัตราการไหลขั้นต่ำของส่วนผสมของก๊าซและอากาศเข้าไปในเรือนไฟสอดคล้องกับแรงดันขั้นต่ำที่ด้านหน้าหัวเผา สูตรสามารถกำหนดแรงดันแก๊สได้

ที่โหลดหัวเผาต่ำ เมื่ออัตราการไหลของส่วนผสมของก๊าซและอากาศต่ำ เปลวไฟจะกระโดดเข้าไปในหัวเผาพร้อมกับเสียงปัง นั่นคือ การระเบิดของส่วนผสมในปริมาณเล็กน้อยในหัวเผานั่นเอง ในเตาเผาแบบปิดขนาดใหญ่จำเป็นต้องติดตั้งวาล์วกันระเบิด เพื่อความน่าเชื่อถือ อัตราการไหลของส่วนผสมของก๊าซและอากาศจากปล่องเตาที่มีภาระต่ำสุดเพื่อหลีกเลี่ยงการทะลุของเปลวไฟจะสูงกว่าความเร็วการแพร่กระจายของเปลวไฟ 2-3 เท่า

เมื่อดูรายงานรายวัน ไม่พบความเบี่ยงเบนในประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำ แรงดันแก๊ส อุณหภูมิ และสุญญากาศตลอดเส้นทางก๊าซของหน่วยหม้อไอน้ำ ลักษณะของการเจาะเปลวไฟก่อนกำหนดเข้าไปในหัวเผาอาจเกิดขึ้นได้หากอัตราการออกจากส่วนผสมของก๊าซและอากาศจากหัวฉีดของหัวเผาลดลงด้วยเหตุผลบางประการ สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของพื้นที่ผิวของส่วนทางออกของหัวฉีดเนื่องจากการถูกทำลายของอุโมงค์และการเผาไหม้ของหัวฉีด เพื่อกำจัดข้อบกพร่องที่อธิบายไว้จำเป็นต้องหยุดหน่วยหม้อไอน้ำโดยเร็วที่สุดและคืนค่าหัวฉีดของหัวเผาและอุโมงค์

เปลวไฟที่ทะลุเข้าไปในเตาเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ เนื่องจากในกรณีนี้ก๊าซจะไหม้ภายในเตา ซึ่งก๊าซจะร้อนเกินไปส่งผลให้เกิดความเสียหาย ในกรณีที่เปลวไฟทะลุ ให้ปิดการจ่ายแก๊ส รอจนกระทั่งหัวเผาเย็นลง จากนั้นจึงจุดไฟอีกครั้งตามที่กำหนด

เส้น Pa, 116 และ Pv ยังแสดงถึงขอบเขตของความเสถียรในการเผาไหม้ แต่จะพิจารณาจากการเกิดเปลวไฟทะลุเข้าไปในหัวเผา อัตราการไหลที่ต่ำกว่าอัตราบนเส้นโค้งเหล่านี้สอดคล้องกับรูปแบบที่สังเกตการทะลุของเปลวไฟในหัวเผาที่มีขนาดเหมาะสม

หัวเผา Stalproekt เริ่มต้นด้วยการให้ความร้อน 114,000 kcal (ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหัวฉีด 0 = 4.6 มม.) ขึ้นไป ทำด้วยผนังกลวงเพื่อระบายความร้อนด้วยน้ำไหล (ดูรูปที่ 2 36) การระบายความร้อนของหัวไม่เพียงแต่ช่วยปกป้องจากการสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเท่านั้น แต่ยังช่วยลดความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟและป้องกันไม่ให้เปลวไฟรั่วเข้าไปในหัวเผาอีกด้วย เพื่อป้องกันไม่ให้เปลวไฟหลุดออกและช่วยให้เปลวไฟคงที่ จึงมีการติดตั้งอุโมงค์ทนไฟซึ่งจะมีกระบวนการเผาไหม้หลักเกิดขึ้น หากเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างอุโมงค์ด้วยเหตุผลบางประการจะมีการติดตั้งสไลด์ไฟร์เคลย์และบ่อยครั้งที่ตัวแบ่งที่ทำจากวัสดุทนไฟจะถูกติดตั้งตรงข้ามกับทางออกของเตา

หากจำเป็นต้องจ่ายไนโตรเจนให้กับระบบปฏิบัติการโดยไม่หยุด (เพื่อกำจัดการลื่นไถลของเปลวไฟในเตาปฏิกรณ์ ป้องกันคอยล์ทำความร้อน กำจัดการรั่วไหลของอากาศเข้าสู่ระบบที่ทำงานภายใต้สุญญากาศ ฯลฯ) ไนโตรเจนจะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์และท่อ โดยใช้ท่อติดถาวร ในกรณีนี้ต้องปฏิบัติตามกฎที่เกี่ยวข้อง

ความเสถียรของการเผาไหม้เป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดความน่าเชื่อถือของการทำงาน เตาแก๊ส. ในทางปฏิบัติเกี่ยวกับการเผาไหม้ก๊าซ บ่อยครั้งเราต้องจัดการกับการหยุดชะงักของการทำงานที่มั่นคงของหัวเผา ซึ่งเกิดจากการแยกเปลวไฟออกจากหัวฉีดหัวเผา หรือโดยการแทรกซึมของเปลวไฟเข้าไปในส่วนที่ผสม

เปลวไฟยังคงมีเสถียรภาพ กล่าวคือ ยังคงไม่เคลื่อนที่เมื่อเทียบกับหัวฉีดของหัวเผา ในกรณีที่ในเขตการเผาไหม้เกิดความสมดุลระหว่างความปรารถนาของเปลวไฟที่จะเคลื่อนไปสู่การไหลของส่วนผสมของก๊าซและอากาศและความปรารถนาของการไหลไปที่ โยนเปลวไฟออกจากเตา อย่างไรก็ตาม ความสมดุลดังกล่าวพบได้ในช่วงที่แคบมากของอัตราการออกจากส่วนผสมของก๊าซและอากาศจากหัวเผา

เปลวไฟแตกเกิดขึ้นเมื่ออัตราการไหลของส่วนผสมของก๊าซและอากาศเกินความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟและเปลวไฟหลุดออกจากหัวเผาดับทั้งหมดหรือบางส่วน นอกจากนี้ยังสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อหัวเผาถูกจุดหรือปิด และระหว่างการทำงาน - เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงภาระอย่างรวดเร็ว หรือเมื่อสุญญากาศในเตาเผาเพิ่มขึ้นมากเกินไป และอาจเกิดขึ้นได้กับหัวเผาทุกประเภท

การแยกเปลวไฟทำให้เกิดการปนเปื้อนของก๊าซในเรือนไฟและท่อปล่องควัน รวมถึงการสะสมของก๊าซในห้อง ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการระเบิดได้ ห้องเผาไหม้หรือท่อแก๊สของเครื่องซึ่งเกิดความเสียหายร้ายแรงตามมา

ความก้าวหน้าของเปลวไฟ(backfire) คือการที่เปลวไฟทะลุเข้าไปในเตา ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อความเร็วของการไหลของส่วนผสมก๊าซและอากาศจากหัวเผาน้อยกว่าความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟ ส่วนใหญ่แล้วการเลื่อนหลุดจะเกิดขึ้นเมื่อมีการติดไฟและปิดหัวเผาอย่างไม่ถูกต้อง รวมถึงเมื่อใด ลดลงอย่างรวดเร็วประสิทธิภาพการทำงาน อันเป็นผลมาจากการพัฒนาความร้อนสูงเกินไปของหัวเผาหรือเสียงดังภายในอาจเกิดขึ้นรวมถึงการหยุดการเผาไหม้และมลพิษของก๊าซในห้อง การทะลุของเปลวไฟสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะกับหัวเผาที่มีการผสมก๊าซและอากาศไว้ล่วงหน้าเท่านั้น

ในรูป 5 เป็นตัวอย่าง เส้นโค้งแสดงขีดจำกัดของการแยกตัวและการทะลุผ่านของเปลวไฟระหว่างการเผาไหม้ ก๊าซธรรมชาติขึ้นอยู่กับปริมาณอากาศส่วนเกินสำหรับหัวเผาแบบฉีดแรงดันปานกลางที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหัวฉีด 35 มม. เส้นโค้งที่กำหนดสอดคล้องกับขีดจำกัดของการเผาไหม้ที่เสถียรเมื่อหัวเผาทำงานในสภาพบรรยากาศ กล่าวคือ ไม่มีความเสถียรในการเผาไหม้ และเมื่อก๊าซถูกเผาในห้องเผาไหม้ที่มีตัวทำให้คงตัว เส้นโค้ง 2 แสดงความเร็วที่ shsm สังเกตได้เป็นครั้งๆ

สำหรับส่วนผสมของก๊าซและอากาศส่วนบุคคล การแยกเปลวไฟออกจากปากหัวเผา และเส้นโค้ง / - ที่ความเร็วที่สังเกตได้ว่าเปลวไฟทะลุทะลวง รูปแสดงให้เห็นว่าด้วยค่าสัมประสิทธิ์อากาศส่วนเกิน ag=1.1 หัวเผาสามารถทำงานได้ในช่วงความเร็วแคบเท่านั้น - ตั้งแต่ 1.15 ถึง 1.75 ม./วินาที

การลดปริมาณอากาศปฐมภูมิในส่วนผสมจะขยายขีดจำกัดของการเผาไหม้ที่เสถียร เนื่องจากค่าของความเร็วที่การแยกตัวเกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้น และค่าของความเร็วที่เปลวไฟทะลุผ่านจะลดลง ดังนั้นบริเวณการเผาไหม้ของก๊าซที่เสถียรในหัวเผาจึงอยู่ระหว่างเส้นโค้ง

การทะลุทะลวงของเปลวไฟและการแยกตัว ดังนั้นระยะการควบคุมหัวเตาแก๊สจึงขึ้นอยู่กับความกว้างของโซนนี้

ในรูป รูปที่ 5 แสดงเส้นโค้งขีดจำกัดของการเผาไหม้ที่เสถียรระหว่างการทำงานของหัวเผาเดียวกัน ซึ่งติดตั้งอุปกรณ์ทำให้เสถียรในรูปของอุโมงค์เซรามิก เส้นโค้ง 3 บ่งบอกถึงการทะลุทะลวงของเปลวไฟ ในกรณีนี้ ไม่สามารถแยกเปลวไฟได้เลยที่แรงดันแก๊สที่มีอยู่ เป็นที่ทราบกันว่าการแยกเปลวไฟในอุโมงค์เซรามิกเกิดขึ้นที่ความเร็วทางออกของส่วนผสมของก๊าซและอากาศที่สูงกว่า 100 ม./วินาที และหัวเผาเหล่านี้มักจะทำงานที่ความเร็วประมาณ 30 ม./วินาที

เห็นได้ชัดว่าช่วงความเร็วสำหรับการทำงานที่เสถียรของหัวเผาพร้อมตัวกันโคลงเพิ่มขึ้นอย่างมาก เมื่อมีอากาศส่วนเกิน (ag = 1.1) หัวเผาสามารถทำงานได้ในช่วงความเร็วตั้งแต่

2.0 ม./วินาที ถึงค่าสูงสุดที่ทำได้ หากในกรณีแรกมีช่วงการทำงานที่มั่นคงของหัวเผา ปเป็นเพียง 1: 1.5 จากนั้นในกรณีที่สองจะเกิน 1: 10

อิทธิพลที่สำคัญต่อความน่าเชื่อถือของการทำงานของหัวเผาแบบหลายเปลวไฟโดยเฉพาะอย่างยิ่งการผสมล่วงหน้าบางส่วนนั้นเกิดขึ้นจากระยะห่างระหว่างรูที่จุดคบเพลิงติดไฟจากกันอย่างน่าเชื่อถือ ในเวลาเดียวกันการลดระยะห่างระหว่างหลุมสามารถนำไปสู่การรวมตัวของคบเพลิงซึ่งจะทำให้การจ่ายอากาศสำรองเข้าไปได้ยาก ดังนั้นควรเลือกระยะห่างระหว่างช่องจ่ายก๊าซในหัวเผาเพื่อให้มั่นใจในการจุดระเบิดของคบเพลิงจากกันที่เชื่อถือได้และในทางกลับกันไม่มีการรวมคบเพลิงเข้าด้วยกัน

ในตาราง 3 สำหรับเตา ความดันต่ำสูงสุดและ ระยะทางขั้นต่ำระหว่างหลุมนั้น

มั่นใจในการจุดระเบิดของพลุที่เชื่อถือได้ และไม่มีการรวมตัวของพลุสำหรับก๊าซจากชั้นหิน (<2Н=3400 ккал/м3), природного газа (фн=8500 ккал/м3) и их смесей (фн=6000-^-7500 ккал/м3).

ตารางที่ 3

ค่าระยะห่างสูงสุดและต่ำสุดระหว่างแกนของรูหัวเผาสำหรับการแพร่กระจายและการเผาไหม้ของเปลวไฟปกติ เส้นผ่านศูนย์กลางของรูยึด mm โหลดความร้อน ล้าน กิโลแคลอรี/(m2-h) ระยะทางสูงสุดที่รับประกันความคล่องแคล่วของไฟระหว่างการจุดระเบิด mm ระยะทางขั้นต่ำเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการรวมคบเพลิง mm

การทะลุผ่านของเปลวไฟเริ่มต้นที่ขอบของหัวเผา เนื่องจากความเร็วการไหลที่ขอบเนื่องจากผลกระทบจากการเบรกของผนังนั้นมีน้อยมาก การทะลุผ่านของเปลวไฟสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในความเข้มข้นของ CH4 และ O2 หรือการเพิ่มขึ้นของอัตราการเผาไหม้ของส่วนผสมเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การทะลุผ่านของเปลวไฟจะสังเกตได้ที่ความเร็วทางออกของส่วนผสมซึ่งเกินความเร็วการแพร่กระจายของเปลวไฟปกติอย่างมาก ซึ่งบ่งบอกถึงความโค้งที่สำคัญของด้านหน้าเปลวไฟและพื้นผิวขนาดใหญ่ในระหว่างการทะลุทะลวง การทะลุผ่านของเปลวไฟเกิดขึ้นเมื่อความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟในส่วนผสมของก๊าซและอากาศด้วยเหตุผลบางประการนั้นมากกว่าความเร็วของการเคลื่อนที่ของส่วนผสมของก๊าซและอากาศผ่านทางทางออกของหัวเผา ความเร็วของการแพร่กระจายเปลวไฟในส่วนผสมของก๊าซและอากาศซึ่งสูงถึง 64/วินาทีที่อุณหภูมิห้อง ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ บ่อยครั้งที่การเลื่อนหลุดเกิดขึ้นเมื่อปริมาณอากาศในส่วนผสมเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้คุณควรปิด ก๊อกน้ำมันเพื่อดับเปลวไฟแล้วปรับหัวเตาให้ลดการไหลของอากาศหรือเพิ่มการไหลของแก๊สตามนั้น เปลวไฟทะลุเข้าไปในเตาเกิดขึ้นเมื่อความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟมากกว่าความเร็วการไหลของส่วนผสมที่ติดไฟได้ การเลื่อนหลุดของเปลวไฟเป็นเรื่องปกติสำหรับหัวเผาแบบฉีดที่มีแรงดันต่ำและปานกลาง ไม่รวมหัวเผาที่มีตัวปรับเสถียรแบบเพลท เมื่อใช้งานหัวเผาผสมอย่างเหมาะสม จะไม่มีเปลวไฟหลุด การทะลุผ่านของเปลวไฟเริ่มต้นที่ขอบของหัวเผา เนื่องจากความเร็วการไหลที่ขอบเนื่องจากผลกระทบจากการเบรกของผนังนั้นมีน้อยมาก การรับประกันที่ดีที่สุดในการป้องกันเปลวไฟเข้าไปในหัวเผาคือการลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูหัวเผาให้เหลือหรือต่ำกว่าขนาดวิกฤต การแทรกซึมของเปลวไฟเข้าไปในเตาจะลดลงบ้างเนื่องจากผลของการระบายความร้อนของปากเป่า ซึ่งจะช่วยลดความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟในบริเวณใกล้กับผนังของหัวฉีดเอาท์พุต อย่างไรก็ตามมีอุปกรณ์เพิ่มเติมสำหรับระบายความร้อนให้กับหัวเผา น้ำไหลทำให้การออกแบบและการใช้งานซับซ้อนขึ้น เพิ่มน้ำหนักของหัวเผา สร้างความไม่สะดวกในการใช้งาน และลดประสิทธิภาพของเปลวไฟ ในทางกลับกันเปลวไฟทะลุเกิดขึ้นโดยมีแรงดันแก๊สลดลงอย่างรวดเร็ว การทะลุทะลวงของเปลวไฟจะเกิดขึ้นในหัวเผาที่ไม่ประหยัดเมื่อมีปริมาณอากาศในก๊าซอยู่ที่ 87 - 95% โดยปริมาตร เปลวไฟทะลุเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ เนื่องจากจะทำให้ก๊าซที่ยังไม่เผาไหม้หรือผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ไม่สมบูรณ์ไหลออกจากหัวเผา รวมถึงความร้อนสูงเกินไปของหัวเผา การระเบิดของเปลวไฟเกิดขึ้นเมื่อความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟในส่วนผสมของก๊าซและอากาศด้วยเหตุผลบางประการนั้นมากกว่าความเร็วของการเคลื่อนที่ของส่วนผสมของก๊าซและอากาศผ่านทางทางออกของหัวเผา ความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟในส่วนผสมของก๊าซและอากาศซึ่งสูงถึง 64 ซม. ต่อวินาทีที่อุณหภูมิห้อง ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ การเจาะเปลวไฟเข้าไปในเครื่องผสมถือเป็นข้อเสียเปรียบที่สำคัญของหัวเผาพรีมิกซ์ ซึ่งจำกัดประสิทธิภาพการผลิตและระดับความร้อนจากการระเบิด เนื่องจากในกรณีนี้หัวเผาสามารถถูกทำลายได้

ก) ความก้าวหน้าของเปลวไฟ(backfire) คือการที่เปลวไฟทะลุเข้าไปในเตา ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อความเร็วของการไหลของส่วนผสมก๊าซและอากาศจากหัวเผาน้อยกว่าความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟ ส่วนใหญ่แล้วการเลื่อนหลุดจะเกิดขึ้นเมื่อมีการติดไฟและปิดหัวเผาอย่างไม่เหมาะสม รวมถึงเมื่อประสิทธิภาพลดลงอย่างรวดเร็ว การทะลุของเปลวไฟสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะกับหัวเผาที่มีการผสมก๊าซและอากาศไว้ล่วงหน้าเท่านั้น

b) วิธีการควบคุม: ทำให้อุโมงค์หัวเผาเย็นลง

สาเหตุของการทะลุและการแยกตัวของเปลวไฟ

สาเหตุของเปลวไฟที่ทะลุเข้าไปในหัวเผาคือความดันก๊าซหรืออากาศลดลงทำให้ผลผลิตหัวเผาต่ำกว่าค่าที่ระบุในหนังสือเดินทางลดลง

สาเหตุของเปลวไฟหลุดออกจากหัวเผาคือความดันก๊าซหรืออากาศเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว, การละเมิดอัตราส่วนการไหลของก๊าซและอากาศ, การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในสุญญากาศที่ทางออกของเตา, ผลผลิตของหัวเผาเพิ่มขึ้นสูงกว่า ค่าที่ระบุในหนังสือเดินทาง

ประเภทของสารเพิ่มความคงตัวของเปลวไฟ

ก) สารเพิ่มความคงตัวของเปลวไฟ เครื่องป้องกันเปลวไฟที่พบมากที่สุดคืออุโมงค์ทรงกรวยและทรงกระบอก ซึ่งใช้ในการติดตั้งหัวเผาประเภทต่างๆ ในอุโมงค์ ความเสถียรของเปลวไฟจะเกิดขึ้นได้ด้วยอุณหภูมิสูงและการแผ่รังสีสูงของพื้นผิวอุโมงค์ นอกจากนี้โซนของกระแสย้อนกลับ (หมุนเวียน) หรือความปั่นป่วนของส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ซึ่งมีอุณหภูมิสูงและมีส่วนทำให้เกิดการจุดระเบิดของส่วนผสมของก๊าซและอากาศที่ไหลจากเตาจะถูกสร้างขึ้นในอุโมงค์

b) หม้อต้มน้ำร้อนด้วยแก๊ส

ปัญหาสิ่งแวดล้อมเมื่อเผาไหม้ก๊าซและเชื้อเพลิงประเภทอื่น

การปล่อยก๊าซประกอบด้วยไนโตรเจนและซัลเฟอร์ออกไซด์ เมื่อละลายในอากาศจะเกิดการตกตะกอนของกรดซึ่งนำไปสู่การทำให้เป็นกรดของหิมะและดินปกคลุมการตกตะกอนของไนเตรตและซัลเฟต

สำหรับผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อดินพื้นที่รวมของดินที่ถูกรบกวนจากผลกระทบของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการเผาคบเพลิงคือประมาณ 100,000 เฮกตาร์ ใกล้คบเพลิงเมื่อถูกสัมผัส อุณหภูมิสูงเกิดการเผาไหม้เกือบสมบูรณ์

สำหรับระบบนิเวศป่าไม้ ผลกระทบเชิงลบโดยทั่วไปมากที่สุดคือการลดลงของป่าไม้ ความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของไฟป่าใกล้กับเปลวไฟ และจำนวนสัตว์ แมลง และจุลินทรีย์ที่ลดลง

การก่อตัวของเขม่าและคาร์บอนมอนอกไซด์ระหว่างการเผาไหม้

คาร์บอนมอนอกไซด์มีอยู่ในผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ของสารที่ระบุไว้ในปริมาณมากที่สุด รูปแบบการก่อตัวและความเหนื่อยหน่ายของ CO มีลักษณะดังต่อไปนี้: ในส่วนเริ่มต้นของความเหนื่อยหน่ายจะมีการสะสมของ CO จากนั้นจึงเกิดออกซิเดชันตามความยาวของคบเพลิงหรือห้องเผาไหม้ CO ความเข้มข้นสูงจะยังคงอยู่หากผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ "แข็งตัว" เช่น การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วเนื่องจากการขยายตัวหรือการสัมผัสกับพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนที่ค่อนข้างเย็น

(ในชั้นบรรยากาศ คาร์บอนมอนอกไซด์จะถูกออกซิไดซ์เป็นไดออกไซด์)

เขม่าพบได้ในผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ของก๊าซไฮโดรคาร์บอนที่มีคุณภาพการก่อตัวของส่วนผสมต่ำและขาดออกซิเจนอย่างมีนัยสำคัญในเขตการเผาไหม้เช่นเดียวกับเนื่องจากการระบายความร้อนของเปลวไฟในท้องถิ่นที่คมชัด สาเหตุของการก่อตัวของเขม่าก็คือภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูงโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนจะถูกทำลายโดยสิ้นเชิง อะตอมไฮโดรเจนที่เบากว่าจะกระจายเข้าสู่ชั้นออกซิเจนที่อุดมสมบูรณ์และกลายเป็นออกซิไดซ์ และอะตอมของคาร์บอนจะก่อตัวเป็นอนุภาคเขม่าที่ไม่มีรูปร่าง

การก่อตัวของไนโตรเจนออกไซด์ระหว่างการเผาไหม้ของก๊าซ

ไนโตรเจนออกไซด์เกิดขึ้นในเตาอุตสาหกรรมที่อุณหภูมิสูงถึง 1,800-2,000 °C โดยทั่วไปความเข้มข้นของออกไซด์ เลขที่เมื่อออกจากปล่องไฟจะเกินความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต 1,000-20,000 เท่า หลังจากออกจากปล่องไฟ ไนโตรเจนออกไซด์จะกลายเป็นไดออกไซด์ เลขที่ 2 สำหรับสองปฏิกิริยา:

1 ออกซิเดชันกับออกซิเจนเกิดขึ้นที่รากของกลุ่มควัน

2เลขที่ + โอ 2 = 2เลขที่ 2

2 ที่ความเข้มข้นต่ำ จะเกิดออกซิเดชันเนื่องจากอากาศในชั้นบรรยากาศ

เลขที่ + โอ 3 = เลขที่ 2 + โอ 2 .

39. กลไกการระบายความร้อน Ya.B. การก่อตัวของเซลโดวิชของ NO ในระหว่างการเผาไหม้

กลไกอุณหภูมิสูงของการเกิดออกซิเดชันของไนโตรเจนในเขตการเผาไหม้ถูกเสนอโดย Ya. B. Zeldovich ในช่วงกลางทศวรรษที่ 1940 และถือเป็นกลไกหลักในการก่อตัวของไนโตรเจนออกไซด์ระหว่างการเผาไหม้ กลไกนี้รวมถึงขั้นตอนเบื้องต้นดังต่อไปนี้:

ซึ่งเพิ่มปฏิกิริยาเข้าไป (เฟนิมอร์และโจนส์, 1957):

เซตของปฏิกิริยา (1-3) เรียกว่ากลไกเซลโดวิชแบบขยาย เนื่องจากพลังงานของพันธะสามในโมเลกุล N2 อยู่ที่ประมาณ 950 kJ/mol ปฏิกิริยา (1) จึงมีพลังงานกระตุ้นสูงและสามารถเกิดขึ้นได้ในอัตราที่เห็นได้ชัดเจนเฉพาะที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น ดังนั้น กลไกนี้จึงมีบทบาทสำคัญในกรณีที่อุณหภูมิสูงในโซนปฏิกิริยา เช่น ในระหว่างการเผาไหม้ของสารผสมที่ใกล้เคียงปริมาณสัมพันธ์สัมพันธ์ หรือระหว่างการเผาไหม้แบบแพร่กระจาย เชื่อกันว่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิสูงสุดในเขตการเผาไหม้ที่สูงกว่า 1,850 K ทำให้เกิดการปล่อย NO x สูงอย่างไม่อาจยอมรับได้ และวิธีหลักวิธีหนึ่งในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกโดยกลไกทางความร้อนก็คือการป้องกันการก่อตัวของจุดร้อนที่ด้านหน้าเปลวไฟ .

การก่อตัวของสาร PAHs ที่เป็นสารก่อมะเร็งในระหว่างการเผาไหม้

โพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนเป็นผลพลอยได้ที่ไม่พึงประสงค์จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งส่วนใหญ่เป็นถ่านหินและผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ถ่านหินถือเป็นส่วนผสมของนิวเคลียสของเบนซีนอะโรมาติกที่ควบแน่นจำนวนมากและมีปริมาณไฮโดรเจนน้อยที่สุด เมื่อสารเหล่านี้ถูกเผาในเตาเผา โรงไฟฟ้า และเครื่องยนต์สันดาปภายใน สารประกอบเหล่านี้จะสลายตัว ที่อุณหภูมิการเผาไหม้ต่ำและการจ่ายออกซิเจนในบรรยากาศไม่เพียงพอจะเกิดอะเซทิลีนที่มีปฏิกิริยาสูงรวมถึงชิ้นส่วนไฮโดรคาร์บอนอะลิฟาติกต่างๆ อะเซทิลีนจะเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอร์เป็นบิวทาไดอีน ซึ่งก่อตัวเป็นแกนอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนเพิ่มเติม เมื่อเติมเข้าไปในนิวเคลียสอะโรมาติกที่มีอยู่ PAH จะถูกสร้างขึ้น เช่น ไพรีน ซึ่งสารก่อมะเร็งที่มีชื่อเสียงที่สุดอย่าง benzo[a]pyrene (BaP) จะถูกปล่อยออกมาโดยการเติมบิวทาไดอีนอีกโมเลกุลหนึ่ง เมื่อเผาที่อุณหภูมิสูงและมีออกซิเจนในบรรยากาศปริมาณมาก PAH จะเกิดขึ้นเพียงเล็กน้อยเนื่องจากคาร์บอนเกือบทั้งหมดถูกเผาเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์

การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ทำให้เกิดอนุภาคคาร์บอนที่เรียกว่าเขม่า สันนิษฐานได้ว่า PAH ที่เกิดขึ้นซึ่งดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคเขม่าและควันจะเข้าสู่สภาพแวดล้อมของเรา เขม่า อนุภาคของแข็งของควันและก๊าซไอเสียพบได้ในฝุ่นบนถนน หมอกควันในเมืองใหญ่ และอากาศที่มีฝุ่นจากต้นโค้ก เมื่อรวมกับฝุ่นจะเข้าสู่เสื้อผ้า ผิวหนัง และทางเดินหายใจ ทุกวันนี้สารอะโรมาติกโพลีไซคลิกหลายร้อยชนิดเป็นที่รู้จักกันดีอยู่แล้ว: หลายสิบชนิดเป็นสารก่อมะเร็ง อย่างไรก็ตามผลจะแตกต่างกันและขึ้นอยู่กับโครงสร้างของสารที่เกี่ยวข้อง

ก๊าซถูกเผาในเตาแก๊ส ในบริเวณการเผาไหม้ที่มีเปลวไฟคงที่ สมดุลไดนามิกถูกสร้างขึ้นระหว่างความปรารถนาของเปลวไฟที่จะเคลื่อนไปสู่การเคลื่อนที่ของส่วนผสมของก๊าซ-อากาศ และความปรารถนาของการไหลเพื่อดันเปลวไฟจากปากเตาเข้าสู่ กล่องไฟ

การแยกเปลวไฟและการทะลุเข้าไปในหัวเผาเป็นข้อจำกัดของความเสถียรในการทำงานของหัวเผา การเคลื่อนที่ของเปลวไฟด้านหน้าในทิศทางของการเคลื่อนที่การแยกเปลวไฟออกจากหัวเผาอย่างสมบูรณ์และการดับที่ตามมาสามารถสังเกตได้ด้วยการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงของส่วนผสมของก๊าซและอากาศ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการยกเปลวไฟ หากความเร็วในการจ่ายและทางออกของส่วนผสมของก๊าซและอากาศลดลง การเผาไหม้ที่เสถียรจะหยุดชะงัก ซึ่งส่งผลให้เปลวไฟเริ่มถูกดึงเข้าไปในเตา เมื่อส่วนผสมของก๊าซและอากาศไหม้ภายในหัวเผา อาจเกิดวาบไฟตามผิวได้

เพื่อรักษาการเผาไหม้ให้คงที่จำเป็นต้องให้แน่ใจว่าอัตราส่วนที่จำเป็นระหว่างความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟและการไหลของส่วนผสมของก๊าซและอากาศไปยังจุดที่เกิดการเผาไหม้ นอกจากนี้ อัตราส่วนของปริมาตรของก๊าซและอากาศในส่วนผสมของก๊าซและอากาศมีอิทธิพลอย่างมากต่อความเสถียรของเปลวไฟ ยิ่งมีก๊าซมาก เปลวไฟก็จะยิ่งมีเสถียรภาพมากขึ้นเท่านั้น

หากเปลวไฟกระโดด การเผาไหม้ของก๊าซจะเกิดขึ้นภายในหัวเผา ซึ่งนำไปสู่การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของก๊าซและการก่อตัวของคาร์บอนมอนอกไซด์หรือแม้แต่การดับเปลวไฟ หากเกิดการเผาไหม้ของก๊าซภายในหัวเผา หัวเผาจะร้อนและอาจเสียหายได้ และเมื่อมีเปลวไฟลุกไหม้ ส่วนผสมของก๊าซและอากาศจะเข้าสู่พื้นที่โดยรอบ และอาจนำไปสู่การระเบิดของส่วนผสมของก๊าซและอากาศได้ สิ่งสำคัญมากคือต้องแน่ใจว่าการเผาไหม้ของก๊าซมีความเสถียรเพื่อสร้างสภาวะสำหรับการใช้งานอย่างปลอดภัย

ความเสถียรของเปลวไฟของส่วนผสมของก๊าซและอากาศนั้นมั่นใจได้โดยใช้อุปกรณ์พิเศษ เพื่อรักษาเปลวไฟให้คงที่ คุณต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขต่อไปนี้:

- รักษาความเร็วทางออกของส่วนผสมของก๊าซและอากาศให้อยู่ในขอบเขตที่ปลอดภัย

- รักษาอุณหภูมิในเขตการเผาไหม้ไม่ต่ำกว่าอุณหภูมิจุดระเบิดของส่วนผสมของก๊าซและอากาศ

เมื่อก๊าซบริสุทธิ์เข้าไปในเตาแทนที่จะเป็นส่วนผสมระหว่างก๊าซกับอากาศ เปลวไฟจะคงที่มากที่สุด เพราะในก๊าซบริสุทธิ์ เปลวไฟจะไม่กระจายตัวและเปลวไฟจะไม่เกิดการลื่นไถล ด้วยความเร็วทางออกของก๊าซที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก จึงมีความเป็นไปได้ที่จะแยกตัวของเปลวไฟ แต่มีโอกาสน้อยกว่าเมื่อจ่ายส่วนผสมของก๊าซและอากาศ การไหลของก๊าซบริสุทธิ์ในหัวเผาสามารถปรับได้ภายในขอบเขตที่ค่อนข้างกว้าง

เมื่อจ่ายส่วนผสมอากาศและก๊าซที่มีปริมาณอากาศ 50-60% ของปริมาณอากาศที่จำเป็นตามทฤษฎีสำหรับการเผาไหม้ก๊าซโดยสมบูรณ์ จะรับประกันการเผาไหม้ที่มีความเสถียรน้อยลง ส่วนผสมของก๊าซและอากาศที่เตรียมไว้ล่วงหน้าสำหรับการเผาไหม้ก๊าซโดยสมบูรณ์ช่วยให้เปลวไฟเผาไหม้น้อยที่สุด ยิ่งมีอากาศอยู่ในส่วนผสมของก๊าซและอากาศน้อยเท่าไร กระบวนการเผาไหม้ก็จะยิ่งมีเสถียรภาพมากขึ้นเท่านั้น

เป็นไปได้ที่จะบรรลุการรักษาเสถียรภาพของเปลวไฟเมื่อเผาไหม้ส่วนผสมของก๊าซและอากาศที่เตรียมไว้อย่างสมบูรณ์โดยใช้อุปกรณ์พิเศษ (รูปที่ 1)

ตัวอย่างเช่น การป้องกันไม่ให้เกิดวาบไฟตามผิวโดยการลดช่องทางออกสำหรับส่วนผสมของก๊าซ-อากาศ ในขณะที่การเพิ่มความเร็วทางออกของส่วนผสมจะป้องกันไม่ให้เกิดวาบไฟตามผิว เปลวไฟไม่แพร่กระจายผ่านช่องแคบ ๆ ของตะแกรงทรงตัวแบบเรียบ (รูปที่ 1, d) เนื่องจากส่วนผสมของก๊าซและอากาศในนั้นเย็นลงอย่างรวดเร็ว คุณสามารถป้องกันไม่ให้เปลวไฟรั่วเข้าไปในเตาได้โดยใช้ช่องทางออกในรูปแบบตะแกรงละเอียด โดยการระบายความร้อนของทางออกของหัวเตา โอกาสที่จะเกิดการวาบไฟตามผิว (flashover) ลดลง ความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟในบริเวณนี้จะลดลง และอุณหภูมิของส่วนผสมจะต่ำกว่าอุณหภูมิจุดติดไฟ

โดยการติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆ จะช่วยป้องกันไม่ให้เปลวไฟหลุดออกจากหัวเตา ตัวอย่างเช่น วางเตานำร่องขนาดเล็กที่มีคบเพลิงที่มั่นคงไว้ที่ปากเตาเพื่อจุดส่วนผสมของก๊าซและอากาศที่ออกมาจากเตาอย่างต่อเนื่องหรือกองอิฐทนไฟที่แตกหักถูกสร้างขึ้นบนพื้นเตา (รูปที่ 1, ค).

อุโมงค์ทนไฟถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อรักษาเสถียรภาพการเผาไหม้ ส่วนผสมของก๊าซและอากาศจะเข้ามาจากปล่องภูเขาไฟเข้าไปในอุโมงค์ทรงกระบอก (รูปที่ 1, a, b) ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของปล่องภูเขาไฟ 2-3 เท่า การขยายตัวอย่างรวดเร็วของอุโมงค์รอบส่วนรากของคบเพลิงทำให้เกิดสุญญากาศและทำให้เกิดการเคลื่อนตัวย้อนกลับของส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ร้อน ด้วยเหตุนี้อุณหภูมิของส่วนผสมของก๊าซและอากาศที่โคนของคบเพลิงจึงเพิ่มขึ้นและรับประกันบริเวณจุดติดไฟที่เสถียร ผลลัพธ์เดียวกันนี้จะเกิดขึ้นได้เมื่อวางตัวเครื่องที่มีรูปทรงเพรียวบางไม่ดีไว้ที่ทางออกของหัวเผา (ตัวกันโคลงการตัด (รูปที่ 1, c)