И взаимозаменяемость газов

Заменяемые газы. Применение в системах газоснабжения газогорелочных устройств и газового оборудования, разработанных для природных и сжиженных газов, предназначенных в качестве топлива для промышленного и коммунально-бытового использования, определяемых ГОСТ 5542—87 и ГОСТ 20448—90, на других газах (коксовый, доменный, смешанный и т.д.) требует их пересчета и проверки данных устойчивой работы. Это, в первую очередь, относится к импортному газовому оборудованию, разработанному для газов, используемых в этих странах. Данное газогорелочное устройство может оказаться непригодным для работы на другом газе, поэтому потребуется переделывать горелки и проводить другие работы по перестройке оборудования. Проблема заменяемости газов является весьма актуальной.

Заменяющими называются такие газы, которые можно сжигать в газовых горелках вместо первоначально предусмотренных без нарушения нормальной работы горелок и изменения их конструкции. Газы, даже с одинаковой теплотой сгорания, не являются еще полностью взаимозаменяемыми. Они могут отличаться по элементному составу, плотности, количеству воздуха, необходимого для полного сгорания, количеству продуктов сгорания и удельной теплоте, максимальному содержанию СО₂ в продуктах сгорания, максимальной температуре пламени, пределам воспламеняемости, скорости распространения пламени, размеру пламени и т.п. Все эти свойства оказывают существенное влияние на форму и особенности пламени, а также на процесс горения. Если просто заменить один газ другим, то в большинстве случаев заменяющий газ или совсем не будет гореть в данных горелках или вызовет серьезные неполадки. В этом случае необходимо конструктивное изменение горелок, связанное с большими материальными затратами и трудностями. Нельзя считать заменяющими и такие газы, которые горят в горелках, но недостаточно хорошо, что ведет к существенному изменению тепловой мощности и формы пламени. Появляются проскоки и отрыв пламени от горелки, увеличивается время сгорания газа, горение становится неполным, выделяется CO.

Качество работы газовых горелок определяется:

• постоянством тепловой мощности;

• устойчивостью горения, характеризующейся нижней границей — проскоком пламени и верхней границей — отрывом пламени;

• полнотой сгорания (наличием желтых языков — желтых вершин пламени);

• экономичностью сжигания (постоянство теплового КПД). Заменяющий газ должен обеспечить сохранение постоянными этих характеристик горелок, установленных для данного газа. Это важно не только для экономичности работы горелок, но и для безопасности их эксплуатации. Требование экономичности сжигания газа зависит от предыдущих условий, поэтому при определении заменяемости газов на них и сосредоточивают основное внимание.

Принцип заменяемости газов. На качество процесса горения, форму и особенности пламени влияет каждое из следующих свойств заменяемых газов: состав, теплота сгорания, плотность, количество воздуха или кислорода, необходимого для сгорания газа, максимальная температура пламени, скорость распространения пламени и т.д. Все эти свойства Не могут быть одинаковыми у заменяемых газов, поэтому заменяемый газ, имея отклонения в перечисленных свойствах в определенных пределах, должен удовлетворять условиям, обеспечивающим нормальную работу горелок.

    Для газогорелочных устройств с раздельной подачей газа и окислителя, предназначенных для пламенной обработки материалов и изделий, эти условия сводятся к следующим: постоянство величины удельной эффективной мощности пламени; стабильность горения, характеризуемая границами отрыва и проскока пламени; полнота сгорания.

    Удельной эффективной мощностью пламени называется количество теплоты, вводимое в единицу времени на единицу поверхности нагреваемого изделия. Наибольшее влияние на удельную эффективную мощность пламени оказывают соотношение окислителя и горючего газа в смеси, а также расход горючего газа. Для заменяемого (индекс г1) и заменяющего (индекс г2) газов при постоянном значении Q можно получить коэффициент замены

где ΔT — температурный перепад между пламенем и требуемой температурой воздействия на материал, m_пс — масса отдельных компонентов продуктов сгорания, кг; c_пс — удельная массовая теплоемкость отдельных компонентов продуктов сгорания при температуре пламени, кДж/(кг К).

    Однако этот метод является для практических расчетов несколько сложным. Расход газа-заменителя можно определить исходя из теплопроизводительности газогорелочного устройства. Критерием, характеризующим заменяемость газов по тепловой нагрузке, является число Воббе:

где Q_н — низшая теплота сгорания газа, ρ_отн — относительная плотность газа по воздуху.

    Газы являются взаимозаменяемыми в достаточно широких пределах и газогорелочные устройства не требуют никаких переделок при условии, если

где W₀₁, W₀₂ — число Воббе для заменяемого и заменяющего газов; k_з — коэффициент замены газов.

 

Приложение к лекции 12

 

Лекция 13

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: