Розробка та дослідження дифузійностабілізаторного пальника з нішею

Abstract

У статті наведено результати досліджень щодо розробки та натурних випробувань в стендових умовах мікродифузійного стабілізаторного пальникового пристрою прямокутного щілинного типу з нішовим поглибленням по всьому периметру пальника. Повітря проходить через прямокутну щілину, газове паливо на горіння подається в зону рециркуляції через систему отворів в торцевій стінці стабілізатора. З боку вихідного торця стабілізатора розташоване нішове поглиблення. Як показали дослідження, нішове поглиблення являється додатковим джерелом стабілізації і інтенсифікації горіння факелу. Отримані експериментальні дані та розрахункові залежності щодо стабілізації факелу на режимах "бідного" зриву. Показано, що стала робота пальника на бідній межі розширюється – коефіцієнт надлишку повітря підвищується при збільшенні ширини стабілізатора, діаметра газораздавальних отворів, коефіцієнту затінення пальника і температури повітря, а також при зменшенні швидкості повітряного потоку. Результати досліджень показали, що "багатий" зрив факелу – зрив полум'я при поступовому збільшенні витрати газу, має місце при коефіцієнтах надлишку повітря, які менше одиниці. Це забезпечує надійну роботу пальника при розрахункових режимах роботи щодо коефіцієнту надлишку повітря α = 1, 15 – 6,0 і швидкості повітряного потоку Wn = 12,0 м/с. Отримана залежність, яка визначає вплив режимних і конструктивних факторів на характеристики багатого зриву факелу. Сталість роботи пальника на багатій межі підвищується – коефіцієнт надлишку повітря зменшується, при збільшенні ширини стабілізатора, коефіцієнту затінення пальника, температури повітря і зменшенні швидкості повітря. Отримані експериментальні дані і розрахункові залежності щодо довжини зони горіння в пальниковому пристрої. Встановлено, що при розрахунковому коефіцієнті надлишку повітря α = 2,0 і більших коефіцієнтах відбувається повне вигоряння палива на довжині топкового простору Х = 1000 мм. Відносна довжина факелу зменшується при підвищенні коефіцієнту затінення пальника і температури повітря. Заміри шкідливих оксидів азоту показали, що максимальний вміст оксидів спостерігається при коефіцієнті надлишку повітря α = 1,0 і складає 125 мг/м3, що менше гранічних значень, які допускаються нормативними документами.

The article presents the results of researches of the development and field tests in bench conditions of the microdiffusion stabilizer burner device of a rectangular slot type with a niche deepening along the entire perimeter of the burner. The air passes through a rectangular slot, gaseous fuel for combustion is supplied to the recirculation zone through a system of holes in the end wall of the stabilizer. On the side of the output end of the stabilizer, there is a niche deepening. As studies have shown, the niche deepening is an additional source of stabilization and intensification of torch burning. The experimental data and calculated dependences on the stabilization of the torch in the modes of “poor” disruption are obtained. It is shown that the stable operation of the burner on the lean limit expands – the coefficient of excess air increases with an increase in the width of the stabilizer, the diameter of the gas distribution holes, the coefficient of shading of the burner and air temperature, as well as with a decrease in the speed of the air flow. The research results showed that “rich” flame failure – flame failure with a gradual increase in gas flow occurs at air excess ratios less than unity. This ensures the reliable operation of the burner at the calculated operating modes with respect to the coefficient of excess air α = 1.15 – 6.0 and the air flow speed Wp = 12.0 m/s. A dependence was obtained that determines the influence of regime and design factors on the characteristics of a rich flare failure. The sustainability of the burner operation on the rich limit increases – the coefficient of excess air decreases, with an increase in the width of the stabilizer, the shading coefficient of the burner, air temperature and a decrease in air velocity. The experimental data and calculated dependences on the length of the combustion zone in the burner device are obtained. It was established that at the calculated coefficient of excess air α = 2.0 and higher coefficients, complete combustion of fuel occurs on the length of the combustion space X = 1000 mm. The relative length of the flame decreases when the shading coefficient of the burner and the air temperature increases. Measurements of harmful nitrogen oxides showed that the maximum content of oxides is observed at the coefficient of excess air α = 1.0 and is 125 mg/m3, which is less than the limit values which allowed by regulatory documents.