Проскок отрыв пламени причины устранения. Большая энциклопедия нефти и газа

Стабилизация газового пламени
Сжигание газа осуществляют в газовых горелках. При устойчивом горении в зоне горения устанавливается динамическое равновесие между стремлением пламени продвинуться навстречу движению газовоздушной смеси и стремлением потока продвинуть пламя от устья горелки в топку.
Пределами устойчивости работы горелок являются отрыв и проскок пламени в горелку. При большой скорости движения газовоздушной смеси наблюдается перемещение фронта пламени в направлении движения, полное отделение пламени от горелки и последующее его погасание. Это явление называется отрывом пламени. При уменьшении подачи и скорости выхода газовоздушной смеси стабильное горение нарушается и пламя начинает втягиваться в горелку. Когда горение газовоздушной смеси происходит внутри горелки, возникает проскок пламени.
Итак, для поддержания устойчивого горения необходимо обеспечить определенное соотношение между скоростью распространения пламени и скоростью поступления газовоздушной смеси к месту ее горения. На устойчивость пламени оказывает влияние также соотношение объемов газа и воздуха в газовоздушной смеси, причем, чем больше газа, тем устойчивее пламя.
При проскоке пламени горение газа происходит внутри горелки. Это приводит к неполному сгоранию газа и образованию оксида углерода или даже погасанию пламени. Горение газа внутри горелки приводит к тому, что она раскаляется и может выйти из строя. При отрыве пламени газовоздушная смесь поступает в окружающее пространство, что может привести к взрыву газовоздушной смеси. По этому обеспечение стабильного горения газа - важнейшее условие его безопасного использования.
Стабилизацию пламени газовоздушной смеси можно обеспечить с помощью специальных устройств. Необходимые условия при этом: поддержание скорости выхода газовоздушной смеси в безопасных пределах; поддержание температуры в зоне горения не ниже температуры воспламенения газовоздушной смеси.
Когда в горелку поступает не газовоздушная смесь, а чистый газ, пламя наиболее устойчиво. Объясняется это тем, что в чистом газе пламя не распространяется и проскок пламени не возникает. Однако при резком увеличении скорости выхода газа может произойти отрыв пламени, но и он менее вероятен, чем при подаче газовоздушной смеси. При подаче чистого газа в горелку его расход можно регулировать в достаточно широких пределах.
Если же к факелу подается газовоздушная смесь, содержащая 50-60 % воздуха от теоретически необходимого для полного сжигания газа, то горение такой смеси будет менее устойчивым. Наименее устойчиво горение заранее подготовленных для полного сжигания газа газовоздушных смесей. Итак, чем меньше воздуха содержится в газовоздушной смеси, тем устойчивее процесс его сгорания.
Стабилизация пламени при сжигании полностью подготовленной газовоздушной смеси достигается с помощью специальных устройств. Например, проскок пламени предотвращается, если сузить выходное отверстие для газовоздушной смеси. Увеличивающаяся при этом скорость выхода смеси не позволяет произойти проскоку. Пламя не распространяется через узкие щели плоской стабилизирующей решетки, так как в них газовоздушная смесь быстро охлаждается. Если выходное отверстие выполнено в виде мелкой решетки, то это тоже предотвращает проскок пламени в горелку. Вероятность проскока пламени можно снизить, если охлаждать выходное отверстие носика горелки. Скорость распространения пламени в этом месте снижается, и температура смеси становится ниже температуры воспламенения.
Отрыв пламени от горелки предотвращенают установкой различных устройств. Например, у устья горелки помещают небольшую дежурную горелку с устойчивыи факелом для постоянного поджигания выходящей из горелки газовоздущной смеси, либо на поду печи выполняют горку из битого огнеупорного кирпича.
Наибольшее распространение получила стабилизация горения с помощью огнеупорных тоннелей. Газовоздушная смесь поступает из кратера горелки в цилиндрический тоннель диаметр которого в 2-3 раза больше диаметра кратера горелки. При резком расширении тоннеля вокруг корневой части факела создается разрежение, что вызывает обратное движение части ракаленных продуктов горения. За счет этого температура газовоздушной смеси в корне факела повышается и обеспечивается устойчивая зона зажигания. Такой же эффект достигается при размещении на выходе из горелки плохо обтекаемого тела (рассекающий стабилизатор).

Устойчивость горения является существенным фактором, опре­деляющим надежность работы газовых горелок. В практике сжига­ния газа часто приходится сталкиваться с нарушением устойчивой работы горелок, вызываемым либо отрывом пламени от насадка горелки, либо проскоком пламени в ее смесительную часть.

Пламя сохраняет устойчивость, т. е. остается неподвижным от­носительно насадка горелки, в тех случаях, когда в зоне горения устанавливается равновесие между стремлением пламени продви­нуться навстречу потоку газовоздушной смеси и стремлением по­тока отбросить пламя от горелки. Однако такое равновесие наблю­дается в очень узком диапазоне скоростей выхода газовоздушной смеси из горелки.

Отрыв пламени возникает, когда скорость истечения газовоз­душной смеси превосходит скорость распространения пламени и оно, отрываясь от горелки, полностью или частично гаснет. Он мо­жет происходить и при розжиге или выключении горелок, а во время работы - из-за быстрого изменения нагрузки или при чрез­мерном увеличении разрежения в топке и может иметь место у всех типов горелок.

Отрыв пламени приводит к загазованию топки и газоходов, а также к накоплению в помещении газов. Это может повлечь за собой взрыв в топочной камере или газоходах агрегата с после­дующими серьезными разрушениями.

Проскок пламени (обратный удар) -это проникновение пла­мени внутрь горелки. Такое явление происходит в том случае, когда скорость истечения газовоздушной смеси из горелки меньше скорости распространения пламени. Чаще всего проскок происхо­дит при неправильном зажигании и выключении горелки, а также при быстром снижении ее производительности. В результате про­скока может произойти перегрев горелки или хлопок внутри нее, а также прекращение горения и загазование помещения. Проскок пламени может быть только у горелок с предварительным смеше­нием газа и воздуха.

На рис. 5 в качестве примера даны кривые, показывающие пре­делы-отрыва и проскока пламени при сжигании природного газа в зависимости от величины избытка воздуха для инжекционной го­релки среднего давления с диаметром насадка 35 мм. Приведенные кривые соответствуют пределам устойчивого горения при работе горелки в атмосферных условиях, т. е. без стабилизации горения, и при сжигании газа в топочной камере со стабилизатором. Кри­вая 2 показывает, при каких скоростях шсм наблюдается для раз­

Личных газовоздушных смесей отрыв пламени от устья горелки, а кривая / - при каких скоростях наблюдается проскок пламени. Из рисунка видно, что при коэффициенте избытка воздуха аг=1,1 горелка может работать только в узком диапазоне скоростей - от 1,15 до 1,75 м/сек.

Уменьшение содержания первичного воздуха в смеси расширяет пределы устойчивого горения, так как возрастает значение скоро­сти, при которой наступает отрыв, и уменьшается значение скоро­сти, когда наступает проскок пламени. Таким образом, область устойчивого горения газа в горелке располагается между кривыми

Проскока и отрыва пламени. Следовательно, от ширины этой зоны зависит диапазон регули­рования газовой горелки.

На рис. 5 приведены пре­дельные кривые устойчивого горения при работе этой же горелки, снабженной стабили­затором в виде керамического туннеля. Кривая 3 характери­зует проскок пламени. Отрыв пламени в этом случае вообще не получен при имевшемся дав­лении газа. Известно, что от­рыв пламени в керамических туннелях наступает при скоро­стях выхода газовоздушной смеси свыше 100 м/сек, а эти горелки обычно работают со скоростями порядка 30 м/сек.

Очевидно, что диапазон скоростей устойчивой работы горелки со стабилизатором значительно возрос. При избытке воздуха (аг=1,1) горелка может работать в диапазоне скоростей от

2,0 м/сек до максимально достижимых значений. Если в первом случае диапазон устойчивой работы горелки П составлял всего 1: 1,5, то во втором случае он превышает 1: 10.

Существенное влияние на надежность работы многофакельных горелок, особенно частичного предварительного смешения, оказы­вает величина расстояния между отверстиями, при которой проис­ходит надежное зажигание факелов друг от друга. В то же время уменьшение расстояния между отверстиями может привести к слиянию факелов, что затруднит подвод вторичного воздуха к ним. Следовательно, расстояния между газовыпускными отвер­стиями в горелке следует выбирать так, чтобы, с одной стороны, было обеспечено надежное зажигание факелов друг от друга, а с другой - отсутствовало слияние факелов.

В табл. 3 для горелок низкого давления приведены максималь­ные и минимальные расстояния между отверстиями, при которых

Обеспечивается надежное зажигание факелов и отсутствует их слияние для сланцевого газа (<2Н=3400 ккал/м3), природного газа (фн=8500 ккал/м3) и их смесей (фн=6000-^-7500 ккал/м3).

Таблица 3

1.Проскок и отрыв пламени в горелках. Причины и последствия этого явления. Проскок пламени в горелку - горение топлива непосредственно в горелке.Последствия - образуются продукты неполного сгорания топлива, горелка раскаляется и может выйти из строя.Причины проскока пламени в горелку – понижение давление газа или воздуха, уменьшение производительности горелки ниже значений, указанных в паспорте.Отрыв пламени от горелки – это перемещение пламени в направлении движения газовоздушной смеси, сопровождается погасанием пламени. Последствия - приводит к наполнению топки газовоздушной смесью, а затем к хлопку или взрыву.Причины отрыва пламени от горелки – резкое повышение давления газа или воздуха, нарушение соотношения расходов газ - воздух, резкое увеличение разрежения на выходе из топки, увеличение производительности горелки выше значений, указанных в паспорте.

2.Взрывной предохранительный клапан, его назначение. Предохраняет обмуровку, и каркас от разрушений при взрыве газо-воздушной смеси в топке, газоходах и борове, т. е. там, где возможно образование газовоздушных мешков Конструкция может быть различной.Представляет собой круглые или квадратные рамки, перекрытые листом асбеста, толщиной 2-2,5 мм асбеста и армированные медной сеткой, с откидной дверцей на петлях. При взрыве сначала разрывается асбест, а затем открывается дверца над асбестом., давление снижается, уменьшается опасность разрушения, после выхода газа. Необходимо ежедневное наблюдение оператором за клапаном (герметичность, отсутствие подсоса воздуха). При выполнении взрывного предохранительного клапана из асбеста необходимо следить за его целостностью, так как вследствие пульсаций в топке возможен его разрыв и повышенный присос холодного воздуха. При выполнении взрывного предохранительного клапана в виде откидывающихся дверей необходимо проверять плотность прилегания клапана к раме.Требования к взрывным предохранительным клапанам:Число, расположение, размеры для паровых и водогрейных котлов определяет проектная организация..Следует их предусматривать в верхней части топки и дымоходов, газоходах и где возможно скопление газов.Должны предусматриваться защитные устройства, на случай срабатывания взрыв. клапан.

3.Режимная карта котла, её назначение. Для обеспечения безопасного и экономичного сжигания топлива с минимальным коэффициентом избытка воздуха и устойчивого теплового режима котла, на каждый котёл составляется режимная карта пусконаладочной организацией, после испытания котла на разных режимах горения для получения разной производительности. Режимная карта является основным оперативным документом, в соответствии с которым регулируется работа котла при изменениях его нагрузки. Режимная карта, как правило, составляется на несколько режимов. Каждый режим имеет строгую зависимость между параметрами (давлением топлива, воздуха, разрежения в топке и др).При работе на котле, надо строго придерживаться режимов горения, указанных в режимной карте.Режимные карты должны быть вывешены у агрегатов и доведены до персонала. Пуско-наладочная организация выдаёт режимные карты, и они утверждаются главным инженером предприятия. Раз в три года, при работе на газе, должна составляться новая режимная карта. При работе на мазуте – 1 раз в 5 лет. Режимная карта должна уточняться после ремонта оборудования.

4.Ручной розжиг инжекционных горелок. Растопка котла производятся только по распоряжению начальника котельной или лица, его заменяющего, записанного в вахтенном журнале. Растопка котла должна производиться в течение времени, установленного администрацией предприятия (производственной инструкцией по безопасному обслуживанию котельных агрегатов), при слабом огне, уменьшенной тяге. Непосредственно перед розжигом включают вначале дымосос, а затем вентилятор и вентилируют топку, газоходы и воздуховоды согласно производственной инструкции,если время в инструкции не указано,то не менее 10- 15 мин.Окончание вентиляции топки и дымохода, определяют взятием пробы на наличие газа с помощью газоиндикатора, с верхней части топочного пространства. Отрегулировать тягу растапливаемого котла. По приборам КиП проверяют давление газа, разрежение в топке, они должны соответствовать режимной карте. После проверки закрытия кранов перед горелками открывают регуляторы первичного воздуха, проверяют давление газа перед кранами горелок, открывают газовый кран перед переносным запальником, который зажженным вводит в топку, подводя пламя к выходному отверстию горелки. Затем открывают кран перед горелкой (примерно наполовину) до появления ясно слышимого шума от истечения газа, который и должен загореться.В процессе регулирования инжекционной горелки надо следить, чтобы пламя не проскакивало в горелку, особенно при снижении ее нагрузки. В этом случае горелку выключают и после остывания ее снова включают в работу. При появлении сильных пульсаций в топке уменьшают подачу газа. Если розжиг не удачен, то снова вентилируем топку, проверяем герметичность котловой задвижки и выполняем розжиг горелки. Если розжиг удачный то: делается запись в журнале о времени растопки котла.

5.Предъявляемые требования к противогазу. Каждый участвующий в газоопасных работах должен иметь подготовленный к работе шланговый или кислородно-изолирующий противогаз. Применение фильтрующих противогазов не допускается. Разрешение на включение кислородно-изолирующих противогазов дает руководитель работ.При работе в кислородно-изолирующем противогазе необходимо следить за остаточным давлением кислорода в баллоне противогаза, обеспечивающем возвращение работающего в незагазованную зону. Продолжительность работы в противогазе без перерыва не должна превышать 30 мин. Время работы в кислородно-изолирующем противогазе следует записывать в его паспорт. Воздухозаборные патрубки шланговых противогазов должны располагаться с наветренной стороны и закрепляться. При отсутствии принудительной подачи воздуха вентилятором длина шланга не должна превышать 15 м. Шланг не должен иметь перегибов и защемлений. Противогазы проверяют на герметичность перед выполнением работ зажатием конца гофрированной дыхательной трубки. В подобранном правильно противогазе невозможно дышать.

Первичным называется воздух, поступающий в горелку, для смешения в ней с газом до момента горения.

Вторичным называется воздух, поступающий из объема топки в зону горения.

Расстояние на которое сдвигается фронт пламени в единицу времени в заданном направлении относительно неподвижной горючей смеси – есть скорость распространения пламени.

Для каждого газа скорость распространения пламени своя. Для метана она равна 0,67 м/сек. Это число лабораторное, испытание проводилось в трубке Æ 25 мм при концентрации газа в смеси с воздухом 10%. При увеличении диаметра трубки, скорость газа увеличивается.

Скорость распространения пламени зависит от следующих факторов:

1. От характера движения смеси (ламинарное или турбулентное).

2. От состава газа, т.е. от примесей, находящихся в газе.

3. От температуры газовоздушной смеси.

4. От соотношения газ-воздух.

5. От давления газовоздушной смеси.

6. От диаметра сопла-отверстия, через которое выходит газ.

Для каждого газа существует критическая величина отверстий, через которое пламя данного газа не протекает. Для метана размер отверстия Æ 2,5 мм является критической величиной или щель, шириной не более 1,2 мм.

На основании этих данных критических величин изготавливают стабилизаторы различной конструкции для горелок, для предотвращения проскока пламени внутрь горелки.

Отрыв пламени от горелки и проскок.

Отрыв пламени от горелки произойдет в том случае, если скорость истечения ГВС (газовоздушной смеси) будет больше скорости распространения пламени. При этом пламя укорачивается, удаляется от устья горелки, может оторваться полностью и может загазоваться топка.

Отрыв пламени от горелки может произойти от чрезмерной тяге в дымоходе, при подаче газа с большей скоростью, при большом давлении ГВС, поступающей в горелку.

Отрыв может произойти при розжиге горелки, при выключении части горелок. Нельзя подавать давление газа и воздуха в горелку больше, чем указано в паспорте горелки.

Проскок пламени в горелку произойдет, если скорость истечения ГВС будет меньше скорости горения – распространения пламени. Проскок сопровождается хлопком. При этом языки пламени вылетают через все отверстия в горелке и оператор может получить ожог.

Проскок пламени наиболее вероятен в горелках, внутри которых имеется газо-воздушная смесь, т.е. газ и воздух. Это горелки инжекционные и с принудительной подачей воздуха (кинетические).

При проскоке пламени в горелку она перегревается, может выйти из строя, а топка может загазоваться. Проскок пламени возможен из-за плохой тяги, а также при подаче давления в горелку ГВС давлением меньше, чем указано в паспорте горелки. Проскок возможен при уменьшении производительности горелки, при выключении инжекционной горелки с открытым регулятором первичного воздуха, при перегретой горелке.

При отрыве или проскоке необходимо немедленно перекрыть подачу газа на горелку, а затем выяснить причину и разжечь снова согласно инструкции.

Производить после загорания газа 4) при отключении сначала снизить производительность горелок до минимальной (согласно 

    При зажигании горелки с полной подачей воздуха может наблюдаться проскок пламени в горелку. Горелка начинает работать с характерным гудением, дает светящееся пламя и сильно разогревается, что может привести к ожогам и возгоранию трубок, подводящих газ. В таком случае необходимо закрыть газовый кран и, после остывания горелки, вновь ее зажечь, предварительно прикрыв подачу воздуха. 

Чтобы избежать проскока пламени в горелки, следует  

Не допускать сильного нагрева выходной головки горелки, если она должна охлаждаться водой или воздухом. При проскоке пламени в горелку необходимо закрыть подачу газа в горелку, и если она успела нагреться, то не пускать ее вновь до полного охлаждения. 

Л. 19]. Незаштрихованными оставлены области, где горение невозможно вследствие проскоков пламени в горелку (область 4) или вследствие того, что пламя полностью отрывается и гаснет (область 5). 

В конструкциях всех устройств для сжигания топлива с полным перемешиванием газа и воздуха до входа в горелочный туннель есть общие черты. Для предотвращения обратного удара (проскока) пламени в горелку горящая смесь должна входить в печное пространство со скоростью, большей скорости распространения пламени. Чем больше скорость струи горючей смеси, 7ем больше расстояние точки воспламенения от устья горелки, если не предусмотрены средства для торможения всего или части потока . Горение начинается в той точке струи, где ее скорость равна скорости распространения пламени, при условии, что температура смеси газа и воздуха равна или выше температуры воспламенения. Если эта точка расположена в устье горелки (предельный случай), пламя может проскочить в горелку. 

Срыв пламени и проскок пламени в горелку. 

Выше указывалось, что устойчивый процесс горения газа в факеле возможен лишь в ограниченном интервале скоростей истечения горючей смеси из горелки. Ирп малых скоростях истечения возможен проскок пламени в горелку, а прп больших скоростях - отрыв его от горелки. 

Чтобы зажечь горелку, надо к ней поднести зажженную спичку, а затем медленно открывать кран. При проскоке пламени в горелку ее немедленно погасить. 

Опыты показывают, что чем больше турбулентность газового потока, тем больше скорость расиространения этого пламени превышает скорость распространения пламени при прямоструйном движении, поэтому во избежание проскока пламени в горелку скорость вылета смеси из нее должна быть значительно больше скорости распространения пламени газовоздушной смеси. 

При проскоке пламени в горелку необходимо прекратить подачу газа к ней, охладить, если она успела нагреться, и повторно зажигать после вентиляции топки. 

Применена кассетная установка ламп с полым катодом , что создает большие удобства при последовательном определении различных элементов . Прибор снабжен автоматическим блоком подготовки газовой смеси, осуществляющим стабилизацию давления и расхода газов , их воспламенение и отключение при проскоке пламени в горелку, а также в случае снижения давления или падения напряжения в сети. Воздух поступает от компрессора или линии сжатого воздуха , а газы - от баллонов с редукторами. 

Как и у других инжекционных горелок среднего давления , проскок пламени в горелки Ленгипроинжпроекта (при ада 1,0) определяется диаметром устья (номером горелки) и скоростью вылета из него газовоздушной смеси (скорость пропорциональна расходу газа Кр)- Давление газа кгс/м, при котором наступает проскок пламени в горелки Ленгипроинжпроекта при а да 1,0 и компоновке с туннелем, составляет  

Если азот необходимо подавать в работающую систему (для устранения проскока пламени в горелке реактора подсоса воздуха в систему, работающую в вакууме, и др.), то его направляют по стационарным трубопроводам, соблюдая соответствующие правила , предусмотренные нормами. 

скорость истечения больших закрытых надежности скорость больше скорости распространения пламени. Этой минимальной скорости истечения газовоздушной смеси в топку соответствует величина наименьшего давления перед горелкой. Величину давления газа можно определить по формуле 

При небольших нагрузках горелки, когда скорость истечения газовоздушной смеси мала, происходит проскок пламени в горелку, сопровождаемый хлопком, т. е. взрывом небольшого объема смеси в самой горелке. В больших закрытых горелках приходится устанавливать взрывные клапаны. Для надежности скорость истечения газовоздушной смеси из кратера горелки при ее наименьшей нагрузке во избежание проскока пламени берут в 2-3 раза больше скорости распространения пламени. 

При просмотре суточной ведомости каких-либо отклонений в производительности котла , давлении газа , температурах и разрежениях по газовому тракту котлоагрегата не наблюдалось. Появление преждевременного проскока пламени в горелку может произойти в случае, если по каким-либо причинам снизится скорость выхода газовоздушной смеси из выходного насадка горелки . Это могло произойти вследствие увеличения плош,ади выходного сечения насадка из-за разрушения туннеля и обгорания насадка. Для устранения описанного дефекта необходимо при первой возможности остановить котлоагрегат и восстановить выходной насадок горелки и туннель. 

Проскок пламени в горелку недопустим, так как при этом газ будет гореть внутри горелки, последняя будет излишне накаливаться , в результате чего произойдет ее порча. В случае проскока пламени следует закрыть подачу газа , дождаться охлаждения горелки, а затем произвести повторное зажигание установленным порядком. 

Линии Па, 116 и Пв также представляют собой границы устойчивости горения, но определяемые возникновением проскока пламени внутрь горелки. Значения скоростей истечения, меньшие, чем на этих кривых, соответствуют режимам, при которых наблюдается проскок пламени в горелках соответствующего размера. 

Горелки Стальпроекта, начиная с теплопроизводительности 114 ООО ккалЫ (с диаметром сопла йо = 4,6 мм) и выше, делаются с полыми стенками для охлаждения их проточной водой (см. рис. 2. 36). Охлаждение головки не только предохраняет ее от воздействия высоких температур , но главным образом снижает скорость распространения пламени и препятствует проскоку пламени в горелку. Чтобы препятствовать отрыву пламени и способствовать его стабилизации, устраивается огнеупорный туннель, в котором протекает основной процесс горения. Если же туннель почему-либо устроить нельзя, то против выходного отверстия горелки устанавливается горка из шамота и реже рассекатель из огнеупорного материала. 

В случае необходимости подачи азота в работающуч) систему без ее остановки (для устранения проскока пламени в горелке реактора , защиты змеевиков подогревателей, устранения подсоса воздуха в систему, работающую при разрежении, и др.) подключение азота к аппаратам и трубопроводам производится при помощи трубы , присоединенной постоянно. При этом должны со блюдаться соответствующие правила.