ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

ГОРЕНИЕ СМЕСИ ГАЗОВ С НЕДОСТАТОЧНЫМ КОЛИЧЕСТВОМ ВОЗДУХА

Рассмотрим горение смеси, содержащей воздух в количестве, недо­статочном для полного сгорания. В этом случае через горелку подается газ в смеси с воздухом, количество которого меньше, чем требуется для полного горения.

По выходе из горелки часть газа сгорает, соединяясь с кислородом, содержащимся в смеси, образуя у устья горелки конусообразный фронт

Пламени, положение которого определяется по законам образо­вания и горения однородной газо­воздушной смеси. Остаток несго­ревшего газа вместе с продуктами сгорания пересекает зону горе­ния и сгорает после смешения с воздухом из окружающего про­странства, образуя вторую зону горения, положение которой под­чиняется закону диффузионного - горения. Таким образом, про­странство, занимаемое факелом,

Который схематически представ­

Лен на рис. 9-6, делится двумя зонами горения на три области. В области факела, расположенной между горелкой и первым фронтом пламени, движется еще не начавшая гореть смесь газа и воздуха. В об­ласти между двумя зонами горения находится несгоревший в первом фронте пламени газ в смеси с продуктами сгорания. И, наконец, вне диффузионной зоны горения находится смесь продуктов горения с воз­духом.

Длина зоны горения однородной газовоздушной смеси и зоны диф­фузионного горения зависит от содержания воздуха в первоначальной смеси, поступающей в горелку. С уменьшением содержания воздуха длина зоны горения однородной смеси уменьшается, а длина зоны диф­фузионного горения увеличивается до предельного значения, соответст­

Вующего чисто диффузионному горению, когда первый фронт пламени исчезает. Напротив, с увеличением содержания воздуха в смеси зона 162
диффузионного горения уменьшается и при подаче стехиометрической

Смеси исчезает и остается только зона горения однородной газовоздуш­ной смеси.

Газ до вступления в первую зону горения подвергается нагреву за счет излучения из зоны горения и диффузии продуктов сгорания. В слу­чае сжигания газов, содержащих углеводородные соединения, этот на­грев сопровождается двумя основными процессами: процессом окисле­ния, который начинается при сравнительно низких температурах и процессом термического расщепления. Процесс окисления благоприятст­вует успешному ходу горения. Процесс же расщепления при высоких температурах обусловливает образование тяжелых углеводородов, ос­ложняет процесс горения и вызывает неполноту горения. В процессе окисления образуются альдегиды, которые или окисляются в формаль­дегиды при наличии кислорода, или расщепляются в его отсутствии. При наличии достаточного количества воздуха формальдегиды сгорают в С02 и Н20. В случае же отсутствия воздуха формальдегид разлагается на СО и Н2. Последние в дальнейшем при наличии воздуха сгорают по характерным для них цепным реакциям, процесс завершается без обра­зования продуктов неполного горения. В случае недостаточного количе­ства кислорода или при неравномерном его распределении в газовоз­душной смеси имеет место расщепление альдегидов или даже исходного газа с образованием тяжелых углеводородов, обусловливающих образо­вание сажи и появление химической неполноты сгорания.

Таким образом, для протекания полного горения решающее значе - еие имеет смесеобразование. В случае раздельной подачи в топочное пространство газа и воздуха, необходимого для горения, т. е. в случае диффузионного горения, имеет место максимальная химическая неполно­та горения. При подаче совместно с газом некоторого количества воз­духа неполнота горения, которая в этом случае образуется в зоне диф­фузионного горения, будет уменьшена. Хорошо перемешанная газовоз­душная смесь, в которой содержится достаточное для полного сгорания количество воздуха, может быть сожжена без образования продуктов неполного горения.