6.3. Диффузионное горение газа.

Под диффузионным понимается горение газа, предварительно не перемешанного с воздухом . В этом случае смесеобразование происходит не заранее в специальном смесителе, а в том же пространстве, где происходит процесс горения, непосредственно перед воспламенением газа.

При ламинарном течение газа поступление кислорода из окружающего воздуха к газу осуществляется молекулярной диффузией, а при турбулентном потоке газа – турбулентной диффузией. Горелки с диффузионным горением газа не получили широкого применения. Однако этот вид сжигания газа имеет следующие преимущества: отсутствие опасности проскочки пламени, возможность работы без дутья воздуха и при низком давлении газа. К недостаткам относится необходимость повышения коэффициента избытка воздуха для уменьшения сажевыделения, что ведет к росту потерь тепла с отходящими продуктами сгорания.

Схема диффузионного открытого пламени приведена на рис. 6.7.

Р ис. 6.7 Схема диффузионного пламени

Фронт пламени в нижней части отделяет газ, поступающий из горелки, от окружающего воздуха, а в верхней части от продуктов сгорания, перемешанных с воздухом. Газ внутри газового факела подвергается сильному нагреву. Если это природный газ, то он под действием высокой температуры разлагается на аморфный углерод и водород. Частицы аморфного углерода раскаляются и окрашивают пламя в ярко- желтый или соломенный цвет. Это ведет к увеличению излучения факела, полезного для обогрева топки. Однако аморфный углерод весь не выгорает, что приводит к образованию сажи.

Для обеспечения более полного сжигания углерода приходится повышать коэффициент избытка воздуха α. Разбавление продуктов сгорания инертными массами воздуха, не участвующими в горении, ведет к значительным

потерям теплоты с уходящими продуктами сгорания. Однако при повышении α потери от химического недожога углерода снижаются. Вместе с тем суммарные потери теплоты возрастают. Так испытание диффузионной горелки в отопительной печи показали, что при коэффициенте избытка воздуха 1,1; 2,5; и 4,9 суммарные потери тепла составили 20: 29,3 и 41,6%. Однако опытом установлено, что малорасходные диффузионные горелки ( 0,25…0,35 м³/ч)со значительным числом отверстий малого диаметра обеспечивают при α=3,0…3,5 полное сгорание газа, без образования сажи. При этом пламя имеет сине-фиолетовый цвет. Малорасходные диффузионные горелки применяют в отопительных печах с непрерывным сжиганием газа. Диффузионные горелки нашли также применение в высокотемпературных мартеновских и стекловаренных печах для подогрева воздуха и в промышленных котлах.

В диффузионных горелках возможен отрыв пламени при больших скоростях течения газа. Скорость, при котором пламя отрывается, в зависимости от состава газа и условий его сжигания изменяется в широких пределах 15…300 м/с. С уменьшением диаметра отверстия горелки скорость, соответствующая отрыву пламени, уменьшается. Предотвратить отрыв пламени можно, используя стабилизатор.

Изложенные выше принципы организации горения, используются при проектировании газовых горелок.