При горении газовоздушных смесей в ламинарном потоке устойчивой частью конусного фронта пламени является только его нижняя периферийная часть, прилегающая к кромке огневого канала горелки. Объясняется это тем, что в этом месте фронт пламени за счет тормозящего действия стенки канала развернут по горизонтали. стабилизация конусного фронта горения обусловливается наличием постоянного источника зажигания в виде кольцевого пояска, без которого остальная часть фронта была бы снесена потоком газовоздушной смеси. При повышении форсировки горелки, т. е. при переходе ламинарного режима движения в турбулентный, ширина зажигающего пояска начинает уменьшаться, пока не станет ничтожно малой. В этом случае устойчивость фронта горения нарушается, и пламя начинает отрываться от кромки горелки. Наоборот, при чрезмерном снижении форсировки горелки скорость распространения пламени в кольцевой пристенной области может превышать скорость потока, и пламя начинает втягиваться внутрь сместителя горелки. Первый случай получил название отрыва пламени, а второй - проскока, или обратного удара пламени.

В практике при отрыве пламени наблюдаются следующие явления:

Срыв пламени с горелки, вызывающий его погасание;

Отрыв от кромки огневого канала, когда пламя достигает нового достаточно устойчивого положения в потоке над горелкой;

Срыв поднятого пламени, ведущий к его погасанию;

Обратный отброс приподнятого факела к кромке огневого канала горелки;

Создание взвешенного пламени при движении струи на некотором расстоянии от горелки.

Пределы устойчивой работы горелок ограничиваются скоростью отрыва и скоростью проскока пламени. Для расширения диапазона устойчивости горения любых горючих газовоздушных смесей скорость потока принимается в несколько раз большей скорости отрыва. Предотвращение отрыва пламени в этих случаях достигается различными искусственными стабилизаторами. Стабилизатор представляет собой оголовок инжекционной горелки, в котором часть горючей смеси (5-10 %) проходит через боковые отверстия 1 в канал 2, где возникает спокойное кольцевое пламя, окружающее основной поток .

Рис. 6.1 Схемы стабилизаторов горения в отношении отрыва пламени: а - кольцевой стабилизатор; б - стабилизатор в виде цилиндрического туннеля; в - стабилизатор в виде осесимметричного тела; г - стабилизатор в виде шамотной наброски; 1 - боковые отверстия; 2 - канал.

Стабилизирующее действие этого устройства основано на рециркуляции части раскаленных продуктов горения к корню струи, возникающей за счет создаваемого струёй разрежения. Конструкции стабилизирующих туннелей и их оптимальные размеры могут быть различны в зависимости от типа горелок и способов их установки в топках. В тех случаях, когда установка кольцевых и туннельных стабилизаторов горения нецелесообразна или неудобна, применяются U-образные стабилизаторы, размещаемые в центральной части потока газовоздушной смеси. В качестве простейших стабилизаторов, создающих обратные токи продуктов горения, применяются также стержни, размещаемые поперек потока смеси. В отдельных случаях для стабилизации горения используются шамотные наброски (горки), размещенные в непосредственной близости от кратера горелки .

Первичным называется воздух, поступающий в горелку, для смешения в ней с газом до момента горения.

Вторичным называется воздух, поступающий из объема топки в зону горения.

Расстояние на которое сдвигается фронт пламени в единицу времени в заданном направлении относительно неподвижной горючей смеси – есть скорость распространения пламени.

Для каждого газа скорость распространения пламени своя. Для метана она равна 0,67 м/сек. Это число лабораторное, испытание проводилось в трубке Æ 25 мм при концентрации газа в смеси с воздухом 10%. При увеличении диаметра трубки, скорость газа увеличивается.

Скорость распространения пламени зависит от следующих факторов:

1. От характера движения смеси (ламинарное или турбулентное).

2. От состава газа, т.е. от примесей, находящихся в газе.

3. От температуры газовоздушной смеси.

4. От соотношения газ-воздух.

5. От давления газовоздушной смеси.

6. От диаметра сопла-отверстия, через которое выходит газ.

Для каждого газа существует критическая величина отверстий, через которое пламя данного газа не протекает. Для метана размер отверстия Æ 2,5 мм является критической величиной или щель, шириной не более 1,2 мм.

На основании этих данных критических величин изготавливают стабилизаторы различной конструкции для горелок, для предотвращения проскока пламени внутрь горелки.

Отрыв пламени от горелки и проскок.

Отрыв пламени от горелки произойдет в том случае, если скорость истечения ГВС (газовоздушной смеси) будет больше скорости распространения пламени. При этом пламя укорачивается, удаляется от устья горелки, может оторваться полностью и может загазоваться топка.

Отрыв пламени от горелки может произойти от чрезмерной тяге в дымоходе, при подаче газа с большей скоростью, при большом давлении ГВС, поступающей в горелку.

Отрыв может произойти при розжиге горелки, при выключении части горелок. Нельзя подавать давление газа и воздуха в горелку больше, чем указано в паспорте горелки.

Проскок пламени в горелку произойдет, если скорость истечения ГВС будет меньше скорости горения – распространения пламени. Проскок сопровождается хлопком. При этом языки пламени вылетают через все отверстия в горелке и оператор может получить ожог.

Проскок пламени наиболее вероятен в горелках, внутри которых имеется газо-воздушная смесь, т.е. газ и воздух. Это горелки инжекционные и с принудительной подачей воздуха (кинетические).

При проскоке пламени в горелку она перегревается, может выйти из строя, а топка может загазоваться. Проскок пламени возможен из-за плохой тяги, а также при подаче давления в горелку ГВС давлением меньше, чем указано в паспорте горелки. Проскок возможен при уменьшении производительности горелки, при выключении инжекционной горелки с открытым регулятором первичного воздуха, при перегретой горелке.

При отрыве или проскоке необходимо немедленно перекрыть подачу газа на горелку, а затем выяснить причину и разжечь снова согласно инструкции.

Устойчивость горения является существенным фактором, опре­деляющим надежность работы газовых горелок. В практике сжига­ния газа часто приходится сталкиваться с нарушением устойчивой работы горелок, вызываемым либо отрывом пламени от насадка горелки, либо проскоком пламени в ее смесительную часть.

Пламя сохраняет устойчивость, т. е. остается неподвижным от­носительно насадка горелки, в тех случаях, когда в зоне горения устанавливается равновесие между стремлением пламени продви­нуться навстречу потоку газовоздушной смеси и стремлением по­тока отбросить пламя от горелки. Однако такое равновесие наблю­дается в очень узком диапазоне скоростей выхода газовоздушной смеси из горелки.

Отрыв пламени возникает, когда скорость истечения газовоз­душной смеси превосходит скорость распространения пламени и оно, отрываясь от горелки, полностью или частично гаснет. Он мо­жет происходить и при розжиге или выключении горелок, а во время работы - из-за быстрого изменения нагрузки или при чрез­мерном увеличении разрежения в топке и может иметь место у всех типов горелок.

Отрыв пламени приводит к загазованию топки и газоходов, а также к накоплению в помещении газов. Это может повлечь за собой взрыв в топочной камере или газоходах агрегата с после­дующими серьезными разрушениями.

Проскок пламени (обратный удар) -это проникновение пла­мени внутрь горелки. Такое явление происходит в том случае, когда скорость истечения газовоздушной смеси из горелки меньше скорости распространения пламени. Чаще всего проскок происхо­дит при неправильном зажигании и выключении горелки, а также при быстром снижении ее производительности. В результате про­скока может произойти перегрев горелки или хлопок внутри нее, а также прекращение горения и загазование помещения. Проскок пламени может быть только у горелок с предварительным смеше­нием газа и воздуха.

На рис. 5 в качестве примера даны кривые, показывающие пре­делы-отрыва и проскока пламени при сжигании природного газа в зависимости от величины избытка воздуха для инжекционной го­релки среднего давления с диаметром насадка 35 мм. Приведенные кривые соответствуют пределам устойчивого горения при работе горелки в атмосферных условиях, т. е. без стабилизации горения, и при сжигании газа в топочной камере со стабилизатором. Кри­вая 2 показывает, при каких скоростях шсм наблюдается для раз­

Личных газовоздушных смесей отрыв пламени от устья горелки, а кривая / - при каких скоростях наблюдается проскок пламени. Из рисунка видно, что при коэффициенте избытка воздуха аг=1,1 горелка может работать только в узком диапазоне скоростей - от 1,15 до 1,75 м/сек.

Уменьшение содержания первичного воздуха в смеси расширяет пределы устойчивого горения, так как возрастает значение скоро­сти, при которой наступает отрыв, и уменьшается значение скоро­сти, когда наступает проскок пламени. Таким образом, область устойчивого горения газа в горелке располагается между кривыми

Проскока и отрыва пламени. Следовательно, от ширины этой зоны зависит диапазон регули­рования газовой горелки.

На рис. 5 приведены пре­дельные кривые устойчивого горения при работе этой же горелки, снабженной стабили­затором в виде керамического туннеля. Кривая 3 характери­зует проскок пламени. Отрыв пламени в этом случае вообще не получен при имевшемся дав­лении газа. Известно, что от­рыв пламени в керамических туннелях наступает при скоро­стях выхода газовоздушной смеси свыше 100 м/сек, а эти горелки обычно работают со скоростями порядка 30 м/сек.

Очевидно, что диапазон скоростей устойчивой работы горелки со стабилизатором значительно возрос. При избытке воздуха (аг=1,1) горелка может работать в диапазоне скоростей от

2,0 м/сек до максимально достижимых значений. Если в первом случае диапазон устойчивой работы горелки П составлял всего 1: 1,5, то во втором случае он превышает 1: 10.

Существенное влияние на надежность работы многофакельных горелок, особенно частичного предварительного смешения, оказы­вает величина расстояния между отверстиями, при которой проис­ходит надежное зажигание факелов друг от друга. В то же время уменьшение расстояния между отверстиями может привести к слиянию факелов, что затруднит подвод вторичного воздуха к ним. Следовательно, расстояния между газовыпускными отвер­стиями в горелке следует выбирать так, чтобы, с одной стороны, было обеспечено надежное зажигание факелов друг от друга, а с другой - отсутствовало слияние факелов.

В табл. 3 для горелок низкого давления приведены максималь­ные и минимальные расстояния между отверстиями, при которых

Обеспечивается надежное зажигание факелов и отсутствует их слияние для сланцевого газа (<2Н=3400 ккал/м3), природного газа (фн=8500 ккал/м3) и их смесей (фн=6000-^-7500 ккал/м3).

Таблица 3

Значения максимальных и минимальных расстояний между осями горелочных отверстий для нормального распространения и горения пламенн

Диаметр горе - лочного отвер­стия, мм

Тепловая на­грузка,

Млн. ккал/(м2-ч)

Максимальные расстоя­ния, обеспечивающие беглость огня при зажигании, мм

Минимальные расстоя­ния, обеспечивающие отсутствие слияния факелов, мм
Эксплуатация газовых горелок

Розжиг газовых горелок, регулирование процесса горения, отключение горелок.
При работающих дымососе и вентиляторе :
установить разрежение в топке 10...20 Па (1 ...2 мм вод. ст.);
закрыть полностью заслонки на воздухопроводах перед горелками с принудительной подачей воздуха;
закрыть полностью регулятор подачи первичного воздуха на инжекционных горелках низкого давления;
инжекционные горелки среднего давления ИГК разжигаются при открытом положении регулятора подачи воздуха, так как при исправном стабилизаторе горения проскок пламени в них невозможен.

Порядок включения горелок и последовательность действий при их розжиге зависят от конструкции горелок, расположения их на котле, типа запального устройства, наличия и типа приборов автоматики, схемы газопроводов на котле и других условий.
Котлы могут оснащаться переносными запальниками и электрозапальниками, входящими в ЗЗУ.
Для розжига запальника необходимо вставить в огневой насадок зажженную спичку, а затем открыть кран для подачи газа. При зажигании газа при помощи переносного запальника нужно учитывать, что газовоздушная смесь, выходящая из устья основной горелки, отклоняется кверху. Поэтому запальное отверстие в топке должно находиться над горелкой или сбоку от нее. Если запальный факел окажется вне потока газовоздушной смеси основной горелки, то смесь не воспламенится. А если запальный факел полностью войдет в поток, то может произойти срыв пламени запальника. Поэтому запальник необходимо вводить на такую глубину, при которой в поток газовоздушной смеси попадает половина запального факела. Для этого запальник должен иметь фиксатор глубины ввода.
При розжиге горелок переносным запальником необходимо:
разжечь запальник;
ввести запальник в топку, проследив, чтобы он не погас;
приоткрыть запорное устройство на газовой линии, установить давление газа перед горелкой, соответствующее минимально устойчивому режиму (10... 15% номинального давления), и убедиться, что газ, выходящий из горелки, воспламеняется сразу;
при устойчивом пламени приоткрыть заслонку, регулирующую подачу воздуха на горелку;
отрегулировать разрежение на выходе из топки;
после розжига горелки погасить запальник и извлечь его из топки;
в соответствии с режимной картой увеличивать теплопроизводительность горелки.

Для розжига горелки с помощью электрозапальника необходимо повернуть ключ управления котлом в положение «розжиг». При этом срабатывает запально-защитное устройство в следующей последовательности: включается реле времени; включается катушка зажигания и между корпусом запальника и его центральным электродом возникает искра; открывается электромагнитный клапан запальника на линии подачи газа; при появлении пламени запальника контрольный электрод (либо фотодатчик) дает импульс на отключение катушки зажигания. Если за установленное время не произойдет воспламенение газа, реле времени отключит подачу газа.
Регулирование производительности горелок зависит от их типа. Для увеличения расхода газа в горелках с принудительной подачей воздуха сначала увеличивают расход газа, затем расход воздуха, далее регулируют разрежение на выходе из топки. Уменьшение расхода газа выполняется в иной последовательности: вначале уменьшают расход воздуха, затем газа и устанавливают заданное разрежение на выходе из топки.
Для увеличения или уменьшения расхода газа в инжекционных горелках соответственно повышают или понижают давление газа перед горелками и регулируют разрежение на выходе из топки.
В отрегулированных по условиям нормального горения топлива инжекционных горелках подачу воздуха регулировать не требуется, поскольку эти горелки обладают свойством саморегулирования.
При плановом отключении горелок необходимо медленно и небольшими порциями (в соответствии с производственной инструкцией) снижать расход газа и по достижении минимальной производительности полностью прекратить подачу газа.

Проскок и отрыв пламени в горелках. При работе горелок возможны случаи неустойчивого горения пламени двух видов - проскок пламени в горелку и отрыв пламени от горелки.
Проскок пламени в горелку - это перемещение фронта пламени из топки в горелку, при котором горение топлива начинается непосредственно в горелке. При проскоке пламени в горелку образуются продукты неполного сгорания топлива, горелка раскаляется и может выйти из строя.
Отрыв пламени от горелки - это перемещение фронта пламени от выходного отверстия горелки в направлении движения газовоздушной смеси, сопровождающееся погасанием пламени. Отрыв приводит к наполнению топки газовоздушной смесью, а затем к хлопку или взрыву.
Отрыв пламени может произойти при любом принципе сжигания топлива. Отрыв пламени от горелок любого типа происходит в том случае, когда скорость выхода газа или газовоздушной смеси больше скорости распространения пламени. Проскок пламени в горелку невозможен при диффузионном принципе сжигания. Проскок пламени для горелок с предварительным смешением топлива с окислителем может произойти, если скорость выхода газовоздушной смеси меньше скорости распространения пламени.
Причинами отрыва факела от горелки могут быть резкое повышение давления газа или воздуха, нарушение соотношения расходов газ -воздух, резкое увеличение разрежения на выходе из топки, работа горелки за верхним пределом производительности, указанным в паспорте.
Причинами проскока пламени в горелку могут быть понижение давления газа или воздуха, уменьшение производительности горелок с предварительным смешением газа и воздуха ниже значений, указанных в паспорте.

1.Проскок и отрыв пламени в горелках. Причины и последствия этого явления. Проскок пламени в горелку - горение топлива непосредственно в горелке.Последствия - образуются продукты неполного сгорания топлива, горелка раскаляется и может выйти из строя.Причины проскока пламени в горелку – понижение давление газа или воздуха, уменьшение производительности горелки ниже значений, указанных в паспорте.Отрыв пламени от горелки – это перемещение пламени в направлении движения газовоздушной смеси, сопровождается погасанием пламени. Последствия - приводит к наполнению топки газовоздушной смесью, а затем к хлопку или взрыву.Причины отрыва пламени от горелки – резкое повышение давления газа или воздуха, нарушение соотношения расходов газ - воздух, резкое увеличение разрежения на выходе из топки, увеличение производительности горелки выше значений, указанных в паспорте.

2.Взрывной предохранительный клапан, его назначение. Предохраняет обмуровку, и каркас от разрушений при взрыве газо-воздушной смеси в топке, газоходах и борове, т. е. там, где возможно образование газовоздушных мешков Конструкция может быть различной.Представляет собой круглые или квадратные рамки, перекрытые листом асбеста, толщиной 2-2,5 мм асбеста и армированные медной сеткой, с откидной дверцей на петлях. При взрыве сначала разрывается асбест, а затем открывается дверца над асбестом., давление снижается, уменьшается опасность разрушения, после выхода газа. Необходимо ежедневное наблюдение оператором за клапаном (герметичность, отсутствие подсоса воздуха). При выполнении взрывного предохранительного клапана из асбеста необходимо следить за его целостностью, так как вследствие пульсаций в топке возможен его разрыв и повышенный присос холодного воздуха. При выполнении взрывного предохранительного клапана в виде откидывающихся дверей необходимо проверять плотность прилегания клапана к раме.Требования к взрывным предохранительным клапанам:Число, расположение, размеры для паровых и водогрейных котлов определяет проектная организация..Следует их предусматривать в верхней части топки и дымоходов, газоходах и где возможно скопление газов.Должны предусматриваться защитные устройства, на случай срабатывания взрыв. клапан.

3.Режимная карта котла, её назначение. Для обеспечения безопасного и экономичного сжигания топлива с минимальным коэффициентом избытка воздуха и устойчивого теплового режима котла, на каждый котёл составляется режимная карта пусконаладочной организацией, после испытания котла на разных режимах горения для получения разной производительности. Режимная карта является основным оперативным документом, в соответствии с которым регулируется работа котла при изменениях его нагрузки. Режимная карта, как правило, составляется на несколько режимов. Каждый режим имеет строгую зависимость между параметрами (давлением топлива, воздуха, разрежения в топке и др).При работе на котле, надо строго придерживаться режимов горения, указанных в режимной карте.Режимные карты должны быть вывешены у агрегатов и доведены до персонала. Пуско-наладочная организация выдаёт режимные карты, и они утверждаются главным инженером предприятия. Раз в три года, при работе на газе, должна составляться новая режимная карта. При работе на мазуте – 1 раз в 5 лет. Режимная карта должна уточняться после ремонта оборудования.


4.Ручной розжиг инжекционных горелок. Растопка котла производятся только по распоряжению начальника котельной или лица, его заменяющего, записанного в вахтенном журнале. Растопка котла должна производиться в течение времени, установленного администрацией предприятия (производственной инструкцией по безопасному обслуживанию котельных агрегатов), при слабом огне, уменьшенной тяге. Непосредственно перед розжигом включают вначале дымосос, а затем вентилятор и вентилируют топку, газоходы и воздуховоды согласно производственной инструкции,если время в инструкции не указано,то не менее 10- 15 мин.Окончание вентиляции топки и дымохода, определяют взятием пробы на наличие газа с помощью газоиндикатора, с верхней части топочного пространства. Отрегулировать тягу растапливаемого котла. По приборам КиП проверяют давление газа, разрежение в топке, они должны соответствовать режимной карте. После проверки закрытия кранов перед горелками открывают регуляторы первичного воздуха, проверяют давление газа перед кранами горелок, открывают газовый кран перед переносным запальником, который зажженным вводит в топку, подводя пламя к выходному отверстию горелки. Затем открывают кран перед горелкой (примерно наполовину) до появления ясно слышимого шума от истечения газа, который и должен загореться.В процессе регулирования инжекционной горелки надо следить, чтобы пламя не проскакивало в горелку, особенно при снижении ее нагрузки. В этом случае горелку выключают и после остывания ее снова включают в работу. При появлении сильных пульсаций в топке уменьшают подачу газа. Если розжиг не удачен, то снова вентилируем топку, проверяем герметичность котловой задвижки и выполняем розжиг горелки. Если розжиг удачный то: делается запись в журнале о времени растопки котла.

5.Предъявляемые требования к противогазу. Каждый участвующий в газоопасных работах должен иметь подготовленный к работе шланговый или кислородно-изолирующий противогаз. Применение фильтрующих противогазов не допускается. Разрешение на включение кислородно-изолирующих противогазов дает руководитель работ.При работе в кислородно-изолирующем противогазе необходимо следить за остаточным давлением кислорода в баллоне противогаза, обеспечивающем возвращение работающего в незагазованную зону. Продолжительность работы в противогазе без перерыва не должна превышать 30 мин. Время работы в кислородно-изолирующем противогазе следует записывать в его паспорт. Воздухозаборные патрубки шланговых противогазов должны располагаться с наветренной стороны и закрепляться. При отсутствии принудительной подачи воздуха вентилятором длина шланга не должна превышать 15 м. Шланг не должен иметь перегибов и защемлений. Противогазы проверяют на герметичность перед выполнением работ зажатием конца гофрированной дыхательной трубки. В подобранном правильно противогазе невозможно дышать.