أنواع وترتيب مواقد الغاز. الموضوع: تصنيف مواقد الغاز
من بين أنواع الشعلات المختلفة ، تعتبر مواقد الغاز هي الأكثر طلبًا. هذا ليس مفاجئًا ، لأن مزايا هذه المعدات واضحة. يمكننا أن نقول بثقة: الأمر يستحق شراء موقد غاز من أجل حل المهام المقابلة بكفاءة وعقلانية.
المزايا الرئيسية مواقد الغاز:
- الموثوقية وسهولة التشغيل ، مقارنة بالأجهزة مثل مواقد الزيت أو مواقد الزيت ؛
- الغاز هو أكثر أنواع الوقود بأسعار معقولة من الناحية المالية ، إذا كان هناك خط أنابيب غاز ، فلن تكون هناك مشاكل في توصيل الغاز ؛
- تم تجهيز النماذج الحديثة من مواقد الغاز بأنظمة تعمل على أتمتة تشغيلها ، مما يحسن بشكل كبير من أداء المعدات ، مما يجعلها أكثر أمانًا وملاءمة وخالية من المتاعب في التشغيل ؛
- مجموعة كبيرة من سعات الشعلات: من بين مجموعة متنوعة في السوق الحديث ، يمكنك بسهولة العثور على شعلات وشرائها استعمال البيتأو ، على سبيل المثال ، مواقد للمنشآت الصناعية الكبيرة.
ومع ذلك ، من المناسب التحدث عن مزايا معينة للشعلات فقط إذا تم اختيار النموذج بشكل صحيح. يلتقط المعدات اللازمةيتيح فكرة واضحة عن نوع الموقد الأمثل للاستخدام في شروط معينة. بالنظر إلى التصنيف الحالي لمواقد الغاز ، سيكون التنقل أسهل.
هناك عدة أسباب لتقسيم هذه المعدات إلى مجموعات.
1. حسب النطاق
على هذا الأساس يميزون:
- مواقد عالمية مناسبة لمعظم أنواع الأفران والأفران ؛
- نماذج خاصة تم تطويرها للاستخدام في أفران ذات تصميم معين.
بطبيعة الحال ، يجب استخدام شعلات خاصة بشكل صارم للغرض المقصود منها ، مع الأخذ في الاعتبار أنها غير متوافقة مع تركيبات الحرق من أي نوع آخر.
2. حسب طريقة الاستلام خليط الوقود
لا يتم حرق الغاز الموجود في الشعلات بشكله النقي ، بل يتم تضمينه في خليط الوقود مع الهواء. يمكن تكوين خليط الوقود بطرق مختلفة. بناءً على ذلك ، يمكن تقسيم الشعلات إلى ثلاث مجموعات:
- شعلات الحقن ، حيث يتم إمداد الهواء بالشفط ؛
- مواقد الانفجار ، حيث يتم تزويد الهواء عن طريق الحقن ؛
- نماذج الانتشار ، والتي تتميز بالتدفق الطبيعي للهواء إلى اللهب.
عادةً ما تكون مواقد الحقن جزءًا من الغلاية ، بينما يتم شراء نماذج التهوية كمعدات منفصلة. بمساعدة موقد الانفجار ، يمكن ضمان التحكم السلس والأكثر دقة في طاقة المعدات ، مما يجعل من الممكن زيادة كفاءة النظام بسبب الاستخدام الرشيد للوقود ، أي الغاز. مع التشغيل الأمثل للمعدات ، لا يتم توفير الوقود فحسب ، بل يدخل ثاني أكسيد الكربون أيضًا إلى البيئة بكميات أقل. ومع ذلك ، فإن مواقد الانفجار لها أيضًا بعض العيوب. عيبهم الرئيسي هو ارتفاع مستوى الضوضاء للعملية.
يمكن أيضًا تقسيم مواقد غاز الانفجار نفسها ، بدورها ، إلى ثلاثة أنواع فرعية اعتمادًا على نوع إمداد الهواء. يمكننا التحدث عن إمداد الهواء القسري معًا:
- مع الخلط المسبق الكامل ؛
- مع الخلط الجزئي ؛
- بدون خلط مسبق.
لزيادة كثافة الحصول على خليط الغاز والهواء ، يتم استخدام تقنيات خلط مختلفة: يمكن توجيه الغاز في شكل نفاثات رقيقة يتم توزيعها بزاوية معينة على تدفق الهواء ؛ يمكن تقسيم الغاز إلى تيارات صغيرة يتم فيها الخلط: يمكن تدوير تيارات الهواء والغاز تحت تأثير معدات مدمجة خاصة.
مع تزويد الهواء الاصطناعي ، من الممكن تحقيق زيادة في شدة احتراق خليط الوقود ، مما يجعل من الممكن تحقيق أقصى قدر من الطاقة.
3. حسب القيمة الحرارية للوقود المحروق في الشعلات
على هذا الأساس تنقسم شعلات الغاز إلى ثلاث مجموعات:
- نماذج منخفضة السعرات الحرارية. يتم استخدامها عند حرق الغاز الذي لا تتجاوز قيمته الحرارية 8 ميجا جول / م 3. يمكن أن يكون فرن الانفجار أو غاز المولد ؛
- نماذج متوسطة السعرات الحرارية. يتميز هذا النوع من الشعلات بالقيمة الحرارية للوقود بمتوسط 8-20 ميجا جول / م 3. يمكن أن يكون غاز جوز الهند.
- نماذج عالية السعرات الحرارية. في هذه الحالة ، ستكون القيمة الحرارية الدنيا للوقود 20 ميجا جول / م 3. تستخدم المواقد عالية السعرات الحرارية لحرق البترول والغازات الطبيعية المصاحبة.
4. حسب توطين اللهب
- على سطح حراري
- في كتلة حرارية مسامية أو حبيبية أو مثقبة ؛
- في شعلة حرة
- في نفق أو غرفة احتراق (صهر).
يستخدم النوعان الأخيران في الغلايات المصممة لتسخين المبرد (الهواء والماء وما إلى ذلك). يستخدم النوعان الأولان للتدفئة بطريقة الأشعة تحت الحمراء.
5. الضغط الزائد
تتميز أيضًا بثلاث مجموعات: شعلات الضغط المنخفض (حتى خمسة كيلو باسكال) ، نماذج الضغط المتوسط (5-30 كيلو باسكال) والنماذج ضغط مرتفع(أكثر من 30 كيلو باسكال). نماذج الضغط المتوسط والمنخفض هي الأكثر طلبًا اليوم. أما بالنسبة للأجهزة ذات الضغط العالي ، فإن نطاق استخدامها هذه اللحظةيقتصر على احتراق الغازات منخفضة السعرات الحرارية.
يعتبر تصنيف مواقد الغاز المعروض أعلاه كاملاً قدر الإمكان ، وبفضل ذلك سيتمكن حتى غير المتخصصين من التنقل في مجموعة متنوعة من نماذج المواقد الموجودة في السوق اليوم واتخاذ القرار الصحيح.
قم بتقييم متطلباتك ، ورغباتك ، وفرصك ، واختر بنفسك أكثر خصائص مهمةالشعلات مع عدم نسيان المساحة المخصصة للاستخدام والتحميل ويمكنك بسهولة العثور على الخيار الذي يناسبك من جميع الخصائص. تذكر أن الاختيار الصحيح هو مفتاح التشغيل الفعال لموقد الغاز لفترة طويلة.
في الأدبيات ، تصنف مواقد الغاز حسب: أ) حرارة احتراق الغاز. ب) ضغط الغاز في الشبكة. ج) التعيين. د) طريقة احتراق الغاز. ه) طريقة تزويد الهواء. هـ) ميزات التصميم ، إلخ.
شعلات الانتشار. لديهم كل ما يلزم من تدفق الهواء إلى اللهب من الغلاف الجوي المحيط. هذه الشعلات غير حساسة لتقلبات ضغط الغاز ، ولديها نطاق تحكم كبير ، ولكنها تتطلب حجمًا كبيرًا من غرفة الاحتراق.
أنا أكمل عملية الاحتراق. ويرجع ذلك إلى انخفاض معدل اختلاط الغاز بالهواء مما يؤدي إلى زيادة طول الشعلة. بالنسبة للغازات ذات درجة حرارة الاحتراق العالية ، والتي تتطلب كميات كبيرة من الهواء للاحتراق الكامل ، نادرًا ما تستخدم هذه الشعلات.
2 أ. إيسرلين
شعلات التفتيش. يحدث تكوين خليط الغاز والهواء جزئيًا أو كليًا داخل الموقد نفسه ، لذلك يتم تقسيمهم إلى شعلات خلط جزئي وكامل. مع شعلات الخلط الكاملة ، يكتمل الاحتراق بأدنى حجم. في مواقد الخلط الجزئي ، يدخل جزء فقط من الهواء المطلوب للاحتراق داخل الموقد كهواء أولي ، بينما يدخل باقي الهواء (الثانوي) إلى الموقد من الخارج. في هذه الحالة ، تتأخر عملية الخلط وتكون الشعلة أطول. يحدث إمداد الهواء وتكوين خليط غاز-هواء في مواقد الحقن عن طريق شفط (إخراج) الهواء بسبب طاقة الغاز النفاث.
يتكون موقد الحقن (شكل 3) من أربعة أجزاء رئيسية: فوهة الغاز ، والخلاط ، وفوهة الموقد ، ومنظم الهواء الأساسي.
فوهةيسمى بفتحة معايرة يتم من خلالها تزويد الموقد بالغاز القابل للاحتراق. يقوم بمهمتين: تمرير كمية معينة من الغاز إلى الموقد وتحويل الطاقة الكامنة للغاز إلى الطاقة الحركية لطائرة الغاز ، ومعدل تدفق الغاز من الفوهة مهم جدًا. وبالتالي ، فإن انخفاض الضغط في الفوهة هو 150 مم من الماء. فن. يخلق سرعة نفاثة متدفقة إلى الخارج تبلغ حوالي 50 م / ثانية.
البعد الرئيسي الذي يميز الفوهة هو قطرها. يجب أن يتوافق قطر الفوهة بدقة مع البيانات المحسوبة ، لأن أداء الموقد وقدرته على الحقن يعتمدان على ذلك. تعطي الفوهة للطائرة المتدفقة شكلاً واتجاهًا معينين.
خلاطيستخدم الموقد لخلط الغاز مع الهواء ، أي للحصول على خليط متجانس بين الغاز والهواء ، ولموازنة السرعة فوق المقطع العرضي للحارق. تصنع الخلاطات ، حسب نوع الموقد ، إما في شكل نظام يتكون من حاقن وعنق أسطواني وناشر ، أو على شكل أنبوب أسطواني.
الحاقن بجزءه المتوسع يواجه الفوهة. عندما يتدفق الغاز من الفوهة بسرعة عالية ، يتم إنشاء فراغ في الحاقن ، بسبب امتصاص الهواء من الغلاف الجوي المحيط. دخول الهواء إلى الموقد
يتم خلطه بالغاز ، بينما يتم توزيع السرعة فوق المقطع العرضي للحاقن بشكل غير متساوٍ للغاية.
لموازنة معدل تدفق خليط الغاز والهواء فوق المقطع العرضي ، يعمل الجزء الأسطواني الأوسط من الخلاط - الحلق -. إنه أضيق جزء منه. قطر الحلق هو عامل مهم لحرق الحقن. تحدد نسبة قطر الحلق إلى قطر الفوهة معامل حقن الموقد ، أي كمية الهواء التي يتم امتصاصها من خلال الخلاط. إذا ، على سبيل المثال ، معامل الإخراج لكنيساوي 8.0 ، هذا يعني أنه مقابل كل متر مكعب من الغاز يخرج الموقد
8.0 متر مكعب من الهواء. لذلك ، يتم تعريف معامل الهواء الزائد على أنه نسبة معامل الطرد إلى كمية الهواء المطلوبة نظريًا للاحتراق ، أي
يستخدم الناشر لتحويل جزء من ضغط سرعة التدفق إلى ضغط ثابت ، وهو أمر ضروري للتغلب على المقاومة اللاحقة للحارق. في الناشر ، يتم خلط الغاز مع الهواء ، وعند الخروج منه ، يتم ملاحظة معادلة كاملة للتركيزات عبر المقطع العرضي.
فوهاتتم تصميم الموقد لتقديم خليط الغاز والهواء ويمكن أن يكون له شكل مختلف. غالبًا ما يتم دمجه هيكليًا مع عامل استقرار (على سبيل المثال ، في لوحة أو مثبت حلقة). في بعض الأحيان يتم توصيل الموقد بفوهة جهاز الغازأو غرفة الاحتراق.
منظم الهواء الأساسييعمل على تنظيم كمية الهواء الداخل إلى الموقد. غالبًا ما يتم إجراؤه على شكل غسالة أو مثبط لضبط الهواء. في بعض الأحيان يتم دمجها هيكليًا مع جهاز قمع الضوضاء (على سبيل المثال ، لمواقد الحقن ذات الضغط المتوسط ذات المثبتات الرقائقية المصممة بواسطة Mosgazproekt).
عادة ما يتم تصميم شعلات حقن الخلط الكامل لتعمل مع نسبة هواء زائدة تبلغ 1.05-1.15. في مواقد الحقن للخلط الجزئي ، يكون معامل الهواء الأولي الزائد في حدود 0.3-0.6.
في محارق الحقن للخلط الكامل ، من الممكن حرق خليط الهواء والغاز بالكامل على الأسطح المقاومة للحرارة ، والتي ، عند تسخينها ، تعطي إشعاعًا حراريًا مركّزًا. يسمى هذا النوع من موقد الحقن موقد الأشعة تحت الحمراء.
شعلات مزودة بإمداد هواء قسري. يتم توفير كل الهواء اللازم للاحتراق بواسطة مروحة. غالبًا ما يشار إلى هذه الشعلات باسم الشعلات ثنائية الأسلاك. على التين. يوضح الشكل 4 مخططات لأكثر مواقد الهواء القسرية شيوعًا. الموقد في التين. يحتوي الشكل 4 أ على مصدر غاز طرفي ، أي أن الغاز يتم توفيره على شكل نفاثات في تدفق الهواء المستعرض. في ال
التتابع في الشكل. أربعة بيتم تنفيذ الإمداد المركزي للغاز بتيار الهواء.
في مواقد الهواء القسري ، تُستخدم تقنيات تصميم مختلفة لخلط الغاز بالهواء بشكل أفضل. على سبيل المثال ، يمكنك تحريك تدفق الهواء في أجهزة خاصة ، أو تقسيم تدفق الغاز إلى نفاثات صغيرة ، أو تزويد الغاز بزاوية مع تدفق الهواء.
اعتمادًا على تصميم الموقد ، يمكن توفير كل الهواء كأساسي أو جزء منه كأساسي ، وجزء ثانوي.
|
|
الشكل 4. رسم تخطيطي لموقد الهواء القسري. أ - محيطي ب - التزويد المركزي بالغاز.
الشعلات المركبة. يمكنهم حرق عدة أنواع من الوقود بالتناوب. هناك شعلات مصممة لحرق ثلاثة أنواع من الوقود. تسمح بعض تصميمات الشعلات المركبة بالاحتراق المتزامن لنوعين من الوقود. أصبحت محارق الغبار والغاز والنفط أكثر انتشارًا.
نظرا لعدم وجود بيانات تنظيمية لمواقد الغاز ، من الضروري تقييم جودتها وفق متطلبات معينة ، وهي كالتالي:
1) يجب أن تضمن الشعلات الاحتراق الكامل للغاز بأقل قدر من الهواء الزائد ؛
2) يجب أن تعمل المشعلات بثبات (بدون فصل وميض اللهب) في النطاق المطلوب للتغيرات في الأحمال الحرارية ؛
3) يجب أن يحمي تصميم وتصميم الموقد أجزائه تمامًا من السخونة الزائدة والحرق ؛
4) يجب أن يكون فقد الضغط في الحارق من خلال مسارات الهواء والغاز (للضغط المنخفض) ضئيلاً ؛
5) عندما يعمل الموقد على نوعين من الوقود ، يجب استخدام كلا النوعين من الوقود ، عند حرقهما بشكل منفصل ، بأقصى حد
الكفاءة ، ويتم الانتقال من وقود إلى آخر في وقت قصير ؛
6) يجب أن تكون الشعلات سهلة التصنيع وموثوقة وآمنة في التشغيل ومناسبة للإصلاح والتفتيش.
تصميمات الأفران ذات البوابات الثابتة
9.1 تصنيف الأفران ذات الطبقات
تم تصميم أفران الطبقة لحرق الوقود المتكتل الصلب. منتشر للغلايات ذات القوة الصغيرة والمتوسطة الموجودة نيران طبقة كثيفة.
مزايا:
- مناسب لأنواع مختلفة من الوقود ، سهل التشغيل ؛
- يمكن أن تعمل مع تقلبات كبيرة في الحمل الحراري ؛
- استهلاك طاقة صغير نسبيًا للاحتياجات الخاصة ؛
- لا تتطلب أجهزة تحضير غبار باهظة الثمن ؛
- لا تتطلب كميات كبيرة من الفرن.
عيوب:
- قدرة المرجل المحدودة بسبب الوقت الكبير لاحتراق جزيئات الوقود الكبيرة.
تشمل صيانة الفرن الذي يتم فيه حرق الوقود في طبقة العمليات التالية:
- إمداد الوقود للفرن ؛
- حركة قطع الوقود بالنسبة لبعضها البعض والشبكة (صنفرة الطبقة) ؛
- إزالة الخبث من الفرن.
اعتمادًا على درجة ميكنة هذه العمليات ، يمكن تقسيم أجهزة الفرن إلى:
- غير ميكانيكي (يتم تنفيذ جميع العمليات الثلاث يدويًا) ؛
- شبه ميكانيكي (تتم عملية واحدة أو اثنتين) ؛
- ميكانيكي (جميع العمليات الثلاث مؤتمتة).
وفقًا لطريقة تزويد الوقود بطبقة كثيفة ، تتميز أجهزة الاحتراق دوريةو التحميل المستمرالوقود. إن طبيعة إمداد الفرن بالوقود لها تأثير حاسم على أداء جهاز الاحتراق.
وفقًا لتنظيم التحضير الحراري واشتعال الوقود في الطبقة ، تتميز الأفران أدنى, أعلىو الاشتعال المختلط.
وفقًا لطريقة تكوين خليط الوقود والهواء في الطبقة ، يتم تمييز المخططات التالية ، والتي تختلف عن بعضها البعض في مزيج من اتجاهات تدفق الهواء والغاز والوقود الخبث:
- يعداد؛
- موازى؛
- عرضي
- مختلط.
تعتمد كفاءة وإنتاجية أجهزة الأفران ذات الطبقات على التنظيم العقلاني للتحضير الحراري للوقود ، واشتعاله واحتراقه.
9.2 خصائص عمليات احتراق الوقود الصلب في طبقة كثيفة
في الجزء العلوي من الطبقة بعد التحميل وقود جديد. أدناه هو حرق فحم الكوك، وتحت الشبكة مباشرة - الخبث. تتداخل مناطق الطبقة هذه جزئيًا مع بعضها البعض. عندما يحترق الوقود ، يمر تدريجياً عبر جميع المناطق. في الفترة الأولى بعد إمداد الكوك المحترق بالوقود الطازج ، يتم تحضيره الحراري ، حيث يتم إنفاق جزء من الحرارة المنبعثة في الطبقة.
يتشكل الخبث أثناء احتراق الوقود في قطرات من قطع فحم الكوك ذات السخونة الحمراء باتجاه الهواء. تدريجيًا ، يبرد الخبث ، وفي حالة صلبة بالفعل ، يصل إلى الشبكة ، حيث يتم إزالته. الخبث الموجود على الشبكة يحميها من الحرارة الزائدة ويسخنها ويوزع الهواء بالتساوي على الطبقة.
يسمى الهواء الذي يمر عبر الشبكة ويدخل إلى طبقة الوقود الأولية. إذا لم يكن هناك ما يكفي من الهواء الأساسي للاحتراق الكامل للوقود وكانت هناك نواتج احتراق غير كامل فوق الطبقة ، فسيتم توفير هواء إضافي لمساحة الطبقة العلوية. هذا الهواء يسمى ثانوي.
تحدث التفاعلات الكيميائية الأولية بين الوقود والمؤكسد في منطقة الكوك الساخن.
في بداية الطبقة ، منطقة الأكسجين(ي) ، حيث يوجد استهلاك مكثف للأكسجين ، يتم تكوين أكسيد وثاني أكسيد الكربون بشكل متزامن. بنهاية منطقة الأكسجين ، ينخفض تركيز O2 إلى 1 - 2٪ ، ويصل تركيز ثاني أكسيد الكربون إلى الحد الأقصى. ترتفع درجة حرارة الطبقة في منطقة الأكسجين بشكل حاد ، ويكون لها حد أقصى حيث يتم تحديد أعلى تركيز لثاني أكسيد الكربون.
في منطقة الانتعاش(ب) الأكسجين غائب عمليا. يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الكربون الساخن لتكوين أول أكسيد الكربون.
