Диффузионное сжигание газа

осуществляется без предварительного перемешивания газа и воздуха. В горелку подается только газ. Подача первичного воздуха в смеситель горелки отсутствует. Воздух подается в топку, где и смешивается с газом. Перемешивание газа и воздуха в топке осуществляется за счет диффузии.

Диффузия – это способность молекул одного вещества (кислорода) проникать в толщу другого (горючего газа). Различают 2 вида диффузии:

1. Молекулярная - за счет теплового движения молекул воздуха и газа, которые имеют большие скорости, но очень короткий пробег, что замедляет перемешивание.

2. Турбулентная - за счет скорости движения потока воздуха относительно потока газа.

Процесс диффузии протекает очень медленно, особенно молекулярная диффузия. По этой причине требуется много времени на подготовку смеси, полное время горения очень продолжительно и примерно равно физической стадии (t t_физ). Поэтому, для полного сжигания газа требуется большое количество воздуха, т.е. большой его избыток a =1,2 – 1,3.

В результате медленного горения факел имеет большие размеры и очень низкую температуру: в ядре факела в основной зоне - не более 1400^оС, а на его поверхности около 1000^оС. Внутри факела образуется большая по размерам зона неполного горения, куда затруднен доступ кислорода воздуха. При неполном сгорания газа образуется углерод в виде сажи. Частицы сажи под действием высокой температуры начинают светиться, что придает всему факелу яркосветящийся вид.

Диффузионный факел обладает высокой устойчивостью, т.е. не стремится к отрыву или проскоку при любой нагрузке. При увеличении нагрузки на горелку увеличивается подача газа, при этом факел только увеличивает свои размеры, но не отрывается от горелки. Диффузионные горелки иногда называются горелками внешнего смешения, т.к. перемешивание газа и воздуха происходит за пределами горелки. Такие горелки применяются в промышленных печах, где требуется сравнительно низкая, но равномерная по объему топки температура. Они также применяются в паровых и водогрейных котлах малой мощности, которые имеют неэкранированные топки.

При использовании диффузионного горения в экранированных топках светящийся факел отдает «холодным» экранам большое количество теплоты излучением, температура факела существенно снижается, что приводит к химическому недожогу и образованию сажи.

Для интенсификации диффузионного горения стремятся увеличить турбулентную диффузию за счет подвода потока воздуха с большой скоростью под углом к потоку газа, а также за счет дробления потока газа на множество струек.

Достоинства диффузионного горения:

1. Высокая устойчивость факела при любой нагрузке на горелку;

2.Возможность подачи воздуха в топку с высокой температурой превышающей температуру воспламенения газа;

3. Равномерная температура по всему объему топки, что дает возможность в промышленных печах обеспечивать равномерный нагрев различных изделий.

Недостатки диффузионного горения:

1. Для полного сжигания газа требуется большой избыток воздуха (a), что увеличивает потери теплоты q₂ с уходящими газами.

2. Для полного сжигания требуется большой объем топки, работающей с малым тепловым напряжением.

3 Слабая интенсивность горения и низкая температура факела приводят к уменьшению температурного напора и увеличению поверхности нагрева агрегатов.