4.5. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТОПКИ И КАМЕРЫ СГОРАНИЯ С ВИХРЕВЫМИ ГОРЕЛКАМИ; ВЛИЯНИЕ ВИДА ТОПЛИВА.
Для сжигании различных видов топлива имеется множество разнообразных типов промышленных вихревых горелок. Прототипом многих промышленных конструкций является эймёйденская вихревая горелка ( рис. 4 58). Закручивающее устройство в этой горелке состоит из набора перемещаемых блоков в виде пластин с острыми кромками, смонтированных на двух кольцах. При перекрывании блоков образуются проточные каналы, в которых поток движется в окружном н радиальном направлениях. Проходя через эти каналы, поток разбивается на ряд струй, которые затем снова сливаются в общин закрученный ноток. За счет поворота задней пластины (В2) по отношению к передней (В1) можно непрерывно изменять поток момента количества движения [2, 29] и таким образом варьировать параметр закрутки. Для создания закрутки в промышленных условиях используется одна из основных конфигураций с фиксированным положением лопастей.
В работах [93, 26, 27, 94] исследованы характеристики эймёйденских вихревых горелок, используемых для сжигания различного вида топлив, а также различающихся типом факела, типом и положением форсунок, углом раскрытия и длиной выходного диффузора, диапазоном устойчивости и пределами срыва пламени. В этих горелках реализуются факелы двух типов: типа I и II (рис. 4.59). В факеле типа II струя топлива, вытекающая из сопла, расположенного вдоль оси горелки, тормозится в рециркуляционной зоне и резко расширяется, что приводит к образованию очень короткого факела с большой интенсивностью процесса горения (при сжигании природного газа пламя имеет голубой цвет).
Рис. 4.61. Промышленная вихревая горелка для сжигания нефтепродуктов:
1 — коллектор первичного воздуха; 2 — топливная форсунка; 3 —тракт первичного воздуха; 4 — тракт вторичного воздуха; 5 — коллектор вторичного воздуха; 6 — составные части форсунки
Такой факел реализуется в большинстве горелок с рециркуляционными зонами. Факел типа II, особенно при горении природного газа, обладает низкой светимостью, и, для того чтобы увеличить светимость пламени в целях нагрева излучением, применяется факел типа I, где высокоскоростная газовая струя пробивает рециркуляционную зону и догорает ниже по потоку, но при этом в зоне обратных токов кольцевой формы остается достаточное количество горячих продуктов сгорания, которые поддерживают горение и стабилизируют пламя.
Горелки с факелом типа II, как, например, рассмотренная в работе [8], широко распространены на практике и представляют собой устройства, в которых воздух из вихревой камеры, закрученный е помощью больших тангенциальных направляющих лопаток, истекает совместно с небольшим количеством первичного закрученного воздуха через горловину и горелочный камень (диффузор из огнеупорного материала). Подробности представлены на рис. 4.61. Топливо может впрыскиваться как вдоль оси в выходном сечении горловины, так и через произвольное количество форсунок, равномерно расположенных по периферии горловины. Такой способ используется при сжигании газообразных топлив.
Аналогичную конструкцию имеет люнетовская горелка [95], также предназначенная для сжигания как жидких, так и газообразных топлив
больших промышленных парогенераторах вихревых горелок, работающих на газообразном, жидком и твердом топливах. Схемы устройств представлены на рис. 4.62а — 4.62в. Поток вторичного воздуха закручивается одинаковым образом при использовании любого топлива, но скорость его равна 60 м/с в случае сжигания газа или мазута и 36 м/с при сжигании распыленного угля, воздух предварительно подогрет до 320 °С. В зависимости от вида топлива имеются различия в способах его подачи:
- природный газ впрыскивается через ряд форсунок, расположенных по периферии выходного сечения (рис. 4.62а);
- при впрыске мазута к форсунке присоединяют лопаточный завихритель, с помощью которого топливо распыляется по конической поверхности, что способствует стабилизации пламени (рис. 4.62б);
- распыленный уголь подается с помощью кольцевой форсунки. в качестве носителя угольных частиц используется воздух, расход которого составляет 20 % расхода основного подводимого воздуха (рис. 4.62в).
Рис. 4.62а. Вихревая горелка для парогенератора, работающая на природном газе [96].
Параметры горелки: воздух — скорость 61 м/с. температура 316 С; газ — скорость равна скорости звука, избыточное давление 103 кПа, впрыск топлива через систему периферийных форсунок (как показано на рисунке) или через центральную форсунку с цилиндрической или расширяющейся выходной частью.
Рис. 4.62б. Вихревая горелка для парогенератора, работающая на нефтепродуктах [96]
Параметры горелки, воздух — скорость 61 м/с. температура 316 С; топливо — мазут в виде насыщенных паров или с механическим распылением с размером капель 400 мкм. избыточное давление в магистрали для жидкого топлива от 2,07 до 8,27 МПа. избыточное давление в магистрали для насыщенных паров (когда используется такой способ подачи) от 0,345 до 1,03 МПа. скорость истечения звуковая.
1 — закрученный поток воздуха; 2 — граница турбулентного факела; 3 — факел; 4 — топливо, распыленное по конической поверхности; 5 —диффузор или стабилизатор.
Для обеспечения экономичности воздушного компрессора в вихревых горелках приходится использовать низкие перепады давления (менее 2 кПа), в результате чего процесс горения происходит в низконапорном потоке и становится малоинтенсивным. Пламя в этом случае чувствительно к возмущениям в потоке и пульсациям, возникающим при горении.
Поскольку перепад давления на горелке довольно мал, при горении нефти и угля в зоне, расположенной вдоль линии, продолжающей ось горелки, проявляется тенденция к образованию «горящего облака» или «шара», в котором процесс испарения топлива протекает быстрее, чем процесс турбулентного смешения на его границе, и эжектируемый воздух приходит в стехиометрическое соотношение с топливом на некоторой поверхности, ограничивающей облако. В больших парогенераторах такая первичная зона горения простирается вдоль оси на расстояние от 1,5 до 5 м Рециркуляция способствует хорошей стабилизации пламени, но также может приводить к образованию большого количества оксида азота. Обычно на расстоянии 1 ... ... 1,5 м поток массы относительно холодного газа, подсасываемого из внутреннего объема установки, превышает поток, поступающий через горелку. Поэтому на суммарные характеристики процесса горения существенно влияют условия в пространстве, окружающем горелку.
На горелке, если она неправильно спроектирована, вследствие расщепления молекул жидкого и твердого топлив могут осаждаться углеродистые отложении или пепел, что приводит к ухудшению ее характеристик.
В двух описанных выше разновидностях вихревых горелок получается короткий факел пламени, похожий на факел типа II, возникающий в эймёйденской горелке при низких скоростях впрыска газа. Во многих случаях такая ситуация является вполне удовлетворительной, но довольно часто в парогенераторах и топках для обеспечения высоких скоростей теплообмена полезным оказывается длинный факел с большими скоростями потока. Такой факел получается в вихревой горелке Шоппе [97], схема которой представлена на рис. 4.63. Горелка состоит из завихрители, за которым расположен длинный диффузор с небольшим углом раскрытия, а выходная часть выполнена конфузорной. Воспламенение происходит внутри горелки, и затем образуется длинный факел с большими скоростями потока. В работе [97] сообщается, что в некоторых ситуациях такая горелка обеспечивает значительную экономию топлива и возрастание скорости теплообмена.
Рис. 4.62в. Вихревая горелка для парогенератора, работающая на распыленном угле [96].
Параметры горелки: воздух — скорость 36 М/с, температура 316 С; угольные частицы размером 60 мкм; смесь первичного воздуха с углем — скорость 24 м/с, температура 77 °С.
1 — закрученный поток воздуха, 2—граница турбулентного факела; 3 — факел; 4 — смесь распыленного угля с воздухом, расход воздуха составляет 20 % общего расхода воздуха в горелке.
Рис. 4.63. Вихревая горелка Шоппе с большой скоростью истечения [97]:
1—управляющий клапан; 2— форсунка для жидкого топлива; 3 — форсунка для газообразного топлива; 4 — лопаточный завихрители; 5 — воздух: 6 — огнеупорная облицовка; 7 — жидкое и газообразное топлива; 8 — факел.
Как показано в этой главе, к настоящему времени спроектировано и используется множество различных вариантов вихревых горелок. В типовых промышленных горелках, в которых используется одна зона для стабилизации пламени, возникают
определенные проблемы в связи с обеспечением устойчивости и снижением выбросов загрязняющих веществ. Например, в вышеописанных горелках пределы устойчивости сужаются на порядок при изменении способа подачи топлива с аксиального на тангенциальный. Экспериментальные исследования закрученных течений [2] показывают, что существенное влияние на положение рециркуляционной зоны и интенсивность движения в ней оказывает геометрия выходного сопла В обычных вихревых горелках энергия турбулентности порождается главным образом вблизи приосевой рециркуляционной зоны тороидальной формы и используется не наиболее эффективным образом. Более эффективно энергию турбулентности можно использовать с помощью многосопловой вихревой горелки (рис. 4.64), которая, как показано в работе [60], является весьма перспективной для промышленного применения. С помощью подвода закрученного потока через ряд концентрических кольцевых сопел и простого изменения расходов в соплах можно очень эффективно воздействовать на уровень турбулентности, размеры приосевой рециркуляционной зоны, на пределы устойчивости, получать высокие скорости объемного тепловыделения (30 MBt/m3) при низком уровне эмиссии загрязняющих веществ. В много- сопловой вихревой горелке использован тот принцип, что в турбулентном потоке можно достичь большой скорости объемного тепловыделения, согласовав распределения концентраций реагирующих веществ таким образом, чтобы область с большой концентрацией топлива совпадала с областью больших сдвиговых напряжений. Многосопловая вихревая горелка состоит нз набора соосных диффузорных сопел, смонтированных таким образом, что кромка меньшего сопла расположена в узком сечении сопла большего диаметра. Воздух и топливо подаются так, чтобы основная масса топлива проходила вблизи стенок сопел. В этой области большие сдвиговые напряжения порождают высокий уровень турбулентности. В свою очередь сдвиговые напряжения появляются благодаря действию градиентов скорости в потоке вблизи стенки.
Рис 4.64. Схема многосопловой вихревой горелки [60]:
1 — подача воздуха; 2 — запыление; 3 — общий резервуар для сопел № 4, 6, 8.
За счет подачи реагентов через диффузорные сопла с закруткой появляется возможность воздействовать на распределение скорости в пограничном слое в расширяющейся части горелки, получить высокую интенсивность процесса горения в области, сосредоточенной внутри расширяющейся части, широкие пределы устойчивости и низкий уровень эмиссии загрязняющих веществ [98]. Более того, можно либо полностью устранить прецессию вихревого ядра, либо по крайней мере понизить ее интенсивность. В этом случае изменяется частота прецессии вихревого ядра и уменьшается склонность к развитию неустойчивых колебаний в топочно-горслочной установке. Измерения уровня эмиссии оксидов NO, в многосопловой вихревой горелке при условиях чередования подачи топлива и воздуха в последовательности сопел и при условиях нечередующейся подачи компонент [99] показали, что уровень эмиссии оксидов NO, можно уменьшить в два-три раза за счет соответствующего распределения топлива и воздуха, сохраняя при этом высокую интенсивность горения и высокую полноту сгорания.
Рис. 4.65. Визуализация с помощью частиц полистирола потока воды в модели многосопловой вихревой горелки.
На рис. 4.65 приведена типичная картина течения в продольном сечении за многосопловой вихревой горелкой, полученная визуализацией потока с помощью частиц полистирола, освещенных направленным плоским световым пучком большой интенсивности. Картина течения в закрученном потоке действительно очень сложная. Длина черточек дает представление об относительной величине скорости течения в различных точках. С помощью этой картины можно ясно увидеть процесс расширения струи, наличие областей с высокой интенсивностью турбулентности и зон рециркуляции.
Любые методы визуализации позволяют получить картину течения с определенной долей количественной информации. Б прикладных науках и в экспериментальной физике широко используются различные способы визуализации. Во всех таких методах в поток вносится чужеродный материал (твердые частицы, краска или дым), который распространяется в направлении среднего течения, а заключение о характере течения делается, исходя из наблюдения движения этих частиц либо непосредственно, либо с помощью источника направленного высокоинтенсивного светового пучка. Преимущество моделей, работающих на воде, состоит в том что в них легко смоделировать поток с тем же числом Рейнольдса, что и в натурном устройстве, поскольку кинематическая вязкость горячих газов в горелках в 200 раз больше, чем в холодной воде. Поэтому в модели размером 1/20, работающей на воде, требуется создать поток со скоростью, равной всего 1/10 скорости в реальной горелке, и тем самым можно уменьшить влияние пограничного слоя
Многосопловая вихревая горелка привлекает внимание возможностями использования в камерах сгорания газовых турбин и магнитогидродинамических (МГД) генераторов. В газовых турбинах кольцевые сопла можно сделать телескопически перемещаемыми, с тем чтобы камера сгорания могла работать при вариациях расхода топлива Для того чтобы обеспечить достаточно высокую электрическую проводимость плазмы в МГД генераторах, в камерах сгорания необходимо получать температуры, близкие к 2800 К, даже при использовании частиц с низким потенциалом ионизации Поэтому большинство камер сгорания, работающих на угле, спроектировано как циклоны. В этих системах смесь угля и части воздуха, необходимого для горения, подается в цилиндрическую камеру сгорания аксиально или тангенциально через несколько отверстий, а остальная часть воздуха подогревается до высокой температуры и подается с большой скоростью (до 200 м/с) через специальные блоки тангенциальной подачи. Цилиндрическая камера сгорания закрыта охлаждающими трубами, которые в целях уменьшения тепловых потерь покрыты со стороны камеры огнеупорным материалом. Закрученный поток перемещает крупные частицы к стенкам циклона, где они попадают в слой расплавленного шлака и выгорают, а шлак при этом ожижается
Последняя тенденция в проектировании камер сгорания состоит в отказе от конструкции камеры с ожиженным слоем и одноступенчатой подачей компонент в пользу двухступенчатой подачи Преимущество камер с двухступенчатой подачей состоит в том, что в первой ступени удается поддержать температуру на относительно низком уровне (порядка 1700 К), что достаточно для обеспечения значения вязкости шлака 15 Па-с, а таким способом можно в значительной мере избежать испарения щелочных металлов и кремний-органических соединений, содержащихся в продуктах сгорания угля. В этих условиях в первой ступени, где подается всего 50 % необходимого для горения воздуха, происходит газификация топлива, а затем во второй ступени газ сжигается с кислородом или с остальной частью сильно подогретого воздуха. Такая организация процесса позволяет также экономить ионизируемые частицы, частицы вводятся в камеру сгорания второй ступени и не теряются в процессе сжижения шлаков. В линейных МГД-генераторах значительный интерес представляет возможность ликвидации закрутки потока в камере сгорания второй ступени; газ в первой ступени сильно закручен, и, подавая воздух во вторую ступень с противоположным направлением вращения, удается устранить закрутку газового потока перед входом в канал МГД-генератора. В дисковых генераторах не требуется ликвидировать закрутку с помощью второй ступени, напротив, большая степень закрутки потока на входе в дисковый МГД-генератор является благоприятным фактором.
Рис. 4.66. Схема модели двухступенчатой камеры сгорании МГД-генератора с сильной закруткой потока [100]:
1 — тангенциальная подача в первую ступень: 2— аксиальная подача в первую ступень; 3 — щели для тангенциальной подачи; 4 — закручивающее устройство первой ступени; 5 — три независимых ряде лопаток, закручивающих поток во второй ступени (по 48 лопаток в каждом кольце); 6 — циклонная камера сгорания второй ступени с многосопловой горелкой; 7 — выходное устройство; 8 — выход из камеры сгорания и вход в МГД-генератор; 9 — патрубки подачи воздуха во вторую ступень (по 8 на каждое кольцо); 10— циклонная камера сгорания первой
Схема многосопловой вихревой горелки для камеры сгорания МГД-генератора показана на рис. 4.66. В этом устройстве имеется также камера сгорания первой ступени [100, 101]. Газ полностью сгорает в камере сгорания второй ступени и поворачивается на 90° в выходном радиальном канале.
Основные преимущества такого устройства следующие;
I. Многосопловая конструкция позволяет изменять распределение окружной составляющей скорости по радиусу камеры сгорания, что в свою очередь можно использовать для изменения турбулентного напряжения в областях между отдельными концентрическими закручивающими устройствами. Высокую интенсивность турбулентности в потоке можно использовать для достижения высоких скоростей объемного тепловыделения в камере сгорания.
- Высокая скорость объемного тепловыделения позволяет минимизировать тепловые потерн на охлаждающей поверхности и, следовательно, достичь температуры, близкой к адиабатической температуре пламени.
- Высокая интенсивность смешения в камере сгорания служит средством получения равномерного распределения ионизируемых частиц и способствует их быстрому испарению.
Рис. 4.67. Парогенератор с вихревой горелкой и рециркуляционной камерой сгорания с повышенной теплонапряженностью и пониженной эмиссией загрязняющих веществ [102]:
а — продольный н поперечный разрезы парогенератора; на чертеже продольного разреза показана камера сгорания: на чертеже поперечного разреза показан водяной тракт:
1—вихревая горелка с большой интенсивностью закрутки потока; 2 —коническая входная секция камеры сгорании. 3 — модули теплообменной секции; 4— хвостовая секция камеры сгорания; 5 - сопла; 6 — каналы теплообменника; 7 — щели для вторичной подачи продуктов сгорания; 8 — охлаждаемое водой внутреннее кольцо; 9 — радиальные перепускные каналы; 10 — подвод холодной воды; 11— отвод горячей воды.
б — поперечный разрез; показано устройство каналов теплообменника: 1 — камера сгорании; 2 — распределительные каналы; 3 — сопла; 4 — спиральный канал; 5 — выхлоп продуктов сгорания; 6 -вторичные течения.
в — схема вихревой горелки с большой интенсивностью закрутки потока: 1 — коллектор продуктов сгорания; 2— камера смешении; 3 — насос; 4—закручивающее устройство; 5 — камера сгорания; 6 — форсунка для впрыска жидкого топлива; 7 — сопло для подмешивания воздуха в топливо; 8 — диффузор на выходе из закручивающего устройства.
Рис. 4.68а. Топочно-горелочное устройство для сжигания низкокалорийного угля:
1 — бункер с углем; 2 — транспортер; 3— угольная мельница; 4—насос; 5 — подогреватель; 6— топка, 7 — канал для подачи первичного воздуха и угля; 8 — канал для подачи вторичного воздуха; 9, 10 — завихрители потока вторичного воздуха; 11 —завихритель потока первичного воздуха [107]; 12 — горелочный камень (диффузор из огнеупора).
4. Конструкция позволяет расположить элементы, к точности изготовления которых предъявляются повышенные требования, например лопатки завихрители, вне зон высокой температуры в чистом потоке предварительно подогретого воздуха.
- При поступлении сильно закрученною в камере сгорания газа в дисковый МГД-генератор через выходной радиальный канал можно избежать отрыва пограничного слоя. Б то же время степень закрутки на входе в генератор остается высокой.
В работе [102] приведено подробное описание парогенератора с вихревой горелкой (рис. 4.67) с тепловой мощностью до 1 МВт, в которой используется рециркуляция продуктов сгорания. Эта система спроектирована по модульному принципу; в ней используется герметичная камера сгорания с большой теплонапряженностью (более 2,3 МВт/м2), сильной закруткой потока и рециркуляцией продуктов сгорания. Система позволяет работать с легкими нефтяными фракциями или природным газом при очень малых степенях избытка воздуха (менее 10 %) и позволяет организовать горение без выделений сажи с существенно сниженным уровнем эмиссии СО, термических оксидов азота, несгоревших углеводородов; кроме того, по сравнению с обычными парогенераторами значительно меньше уровень шума. Вполне возможно, что тип конструкции, предложенной в работе [102], будет повторен и улучшен другими проектировщиками и изготовителями.
В работе [103] описана вихревая горелка, предназначенная для сжигания влажного угля с низкой удельной теплотой сгорания (от 0,36 до 1,1 МДж/кг), подаваемого непосредственно с угольной мельницы совместно с большим количеством воздуха Полная схема устройства представлена на рис. 4.68а. В работе показано, что для воспламенения угля с низкой теплотворной способностью требуется, чтобы интенсивность массообмена с горячим газом в рециркуляционной зоне была значительно меньше, чем в случае сжигания угля с высокой теплотой сгорания.
Рис. 4.68б. Схема течения за вихревой горелкой для сжигании низкокалорийного угля:
1 — завихритель потока первичного воздуха с углем; 2— завихритель потока вторичного воздуха; 3 — внутренняя рециркуляционная зона; 4 — внешняя рециркуляционная зона; 5—распределение продольной скорости в сечении А—А; 6 — распределение радиальной скорости в сечении А.—А; 7 — линия нулевых значений продольной скорости; 8 — граница рециркуляционной зоны.
Поэтому в горелке имеется возможность регулировать в широких пределах уровень массообмена между зоной воспламенения и рециркуляционной зоной, что обеспечивается закруткой как вторичного воздуха, так и смеси угольной пыли с первичным воздухом. При сжигании угля с высокой теплотой сгорания оптимальные условия горения достигаются при большем значении параметра закрутки (S ≈0,65) и большем импульсе потока вторичного воздуха, в то время как при сжигании угля с низкой теплотой сгорания оптимальные условия горения получаются при меньших значениях параметра закрутки (S≈0,45) и равных импульсах потоков вторичного и первичного воздуха. К преимуществам таких систем относится также возможность избежать появления возмущении в виде прецессии вихревого ядра и соответственно избежать неустойчивости и больших потерь полного давления [ 104].
В последнее время уделялось значительное внимание вопросам сжигания газообразного топлива с низкой теплотой сгорания [69, 73]. Такие топлива можно разделить на две категории:
1) топлива с теплотой сгорания, превышающей 3,5 МДж/м3;
2) топлива с теплотой сгорания, меньшей 3,5 МДж/м3. Сорт газообразного топлива, по-видимому, не оказывает существенного влияния на устойчивость пламени, а величина теплоты сгорания имеет определяющее значение.
Топлива с теплотой сгорания, превышающей 3,5 МДж/м3. можно сжигать, применяя незначительные модификации, позволяющие вовлекать в процесс большее количество газа, в большинстве существующих типов горелок, например в горелках эймейденского типа [72, 73]. Так, в работе [72] применялась модифицированная эймёйденская горелка, в которой низкокалорийный газ (с теплотой сгорания 4,6 МДж/мэ) подавался обычным образом в радиальном направлении за горловиной горелки, но через форсунку сильно увеличенных размеров; при этом параметр закрутки был равен 0,8.
Рнс. 4.69. Схема топочно-горелочного устройства для сжигания низкокалорийных отбросных газов )6Й].
Параметры устройства: расход отбросных газов приблизитеи»но равен 1.9 кг/С; расход воздуха приблизительно равен 0.92 кг/с; потери полного давления меньше 2.0 кПа; размеры: 0С - 1220 мм. Ое= 610 . . . 762 мм. Dy — 357 . . . 610 мы, L = 3200 ыы. / — тангенциальная подача отбросных газов в воздуха; 2 — аксиальная подача отбросных газов и воздуха; S — запальная горелке, работающая на природном газе; 4 — огнеупорная облицовка; 5 — лицевая стенка камеры сгорания.
Рис. 4.70. Вихревые горелки для совместного сжигания отбросных газов сажевого производства и природного газа [68, 71]:
а — первый вариант вихревой горелки:
1 — управляющий клапан, 2 - природный газ; 3 — воздух; 4 — отбросный газ и воздух,
б — модифицированный вариант вихревой горелки:
1—природный газ; 2 — воздух, параметр закрутки потока 0,2 < S < 0,4; 3 — отбросный газ и воздух с переменным параметром закрутки потока; 4—основная горелка для сжигания отбросного газа; 5 — форсунка для подачи природного газа, суммарная площадь отверстий эквивалентна плошали круга с диаметром 76 мм.
Аналогичные результаты получены в работе [73]. В зависимости от состава газа и скорости перемешивания возможна подача газа с закруткой через вторичный контур, а воздуха — через форсунку (при условии, что объем воздуха меньше объема газообразного топлива).
При сжигании топлив с теплотой сгорания, меньшей 3,5 МДж/м3, необходимо обеспечить хорошую теплоизоляцию системы, с тем чтобы гарантировать стабилизацию пламени как за счет рециркуляции, так и за счет прогрева тепловым излучением, отраженным от теплоизолированных стенок камеры сгорания [69, 71]. Используя такой метод, оказалось возможным [69—71] сжигать отбросные газы сажевого производства с теплотой сгорания 1,49 МДж/м3 (схема топки представлена на рис. 4.69). В целях повышения экономичности следует использовать вихревую горелку как можно больших размеров (чтобы перепад давлений был минимален), и, следовательно, требуется сделать как можно меньшим отношение Af/Ab. В работе [69] при значении Аf/Аb = 4 перепад давлений составил 2 кПа, параметр закрутки
S = 1. Как отмечалось выше, на устойчивость пламени основное влияние оказывает величина теплоты сгорания, а сорт топлива имеет второстепенное значение. Это положение иллюстрируют данные работы [69], в которой показано, что аналогичное протекание процесса горения и аналогичные распределения температур получаются как при сжигания отбросных газов сажевого производства, так и при сжигании природного газа, разбавленного значительным количеством воздуха до тех же значений теплоты сгорания.
В системах по сжиганию газовых отходов, изображенных на рис. 4 70 использован описанный выше принцип стабилизации пламени в топочно-горелочном устройстве [69, 71]. Эти системы были использованы на заводах по производству сажи в сушильных аппаратах взамен горелок, работающих на природном газе. Дополнительное сжигание некоторого количества природного газа необходимо здесь, чтобы компенсировать колебания состава газовых отходов и обеспечить постоянный поток тепла на выходе. В этой горелке можно сжигать газовые отходы с калорийностью, меньшей 1,8 МДж/м3, поскольку при этом факел пламени не выходит за пределы горелки. В других описанных выше системах зона горения целиком сосредоточена внутри топки.
