Газовые горелки Premix. Передовые процессы сжигания топлива.

В процессе сжигания топлива происходит эмиссия оксидов азота и окиси углерода, что является существенным фактором глобального потепления, образования озоновых дыр, загрязнения атмосферы. Поэтому существует необходимость получения процесса сжигания топлива, с уменьшенной эмиссией загрязняющих веществ и повышенным коэффициентом полезного действия.
Важную роль в процессе сжигания топлива является получение топливовоздушной смеси. Здесь может иметь место 3 варианта как показано на рис.2. Первый вариант, когда процесс сжигания топлива происходит в атмосферном воздухе без предварительного смешивания, второй вариант, когда частичное получение топливовоздушной смеси происходит собственно до процесса горения, и третий вариант, когда получение топливовоздушной смеси происходит до процесса горения.

Рисунок 2 – Варианта процессов сжигания топлива

Механизмы образования NOx:

• Топливный NOx- азот, содержащийся в топливе, особенно топливные газы, содержащие аммиак. Однако природный газ не содержит азота, поэтому данный механизм образования NOx не распространяется на метан
• Температурный NOx (по Зельдовичу)- процесс образования происходит при высоких температурах (>1800K), преимущественно образовывается NO
• «Быстрый» NO –образование происходит при низких температурах в богатых топливом областях пламени, данное образование NO значительно для природного газа.
  Механизмы образования CO:
• Плохое управление процессом сгорания (стабильность пламени, перемешивание с воздухом)
• Равновесная диссоциация CO2 CO

На графике показано эмиссия газов CO и NOx в зависимости от теплоёмкости природного газа, температуры пламени и коэффициента λ отражающим соотношение воздух/топливо

Для уменьшения эмиссии газов CO2 и NOx разработана специальная Premix горелка.
Главное отличие от обычных горелок в том, что газо-воздушная смесь образовывается предварительно в трубе Вентури и в самом вентиляторе. Это обеспечивает наиболее лучшее перемешивание и гомогенность смеси топливо/воздух. Далее смесь попадает в специальную насадку-пламенную трубу с специальной перфорированной поверхностью из жаропрочного материала сплава железа, хрома и алюминия FeCrAl, вокруг которого и происходит горение. Температура на данной поверхности составляет около 1200°С, что препятствует образованию температурного NOx.
На рисунке 4 можно увидеть эмиссию NOx в зависимости от температуры пламени

На рисунке 4 показано устройство такой горелки

1. Пламенная труба
2. EC вентилятор
3. Мультиблок
4. Электрод контроля пламени
5. Электрод розжига
6. Запальник
7. Плита малая
8.  Смотровое отверстие
9. Переход
10. Запальный трубопровод и клапан
11. Манометр
12. Датчик-реле «газ Min»
13. Датчик-реле «газ Max»
14. Гибкая вставка
15. Завихритель (труба Вентури)
16. Датчик-реле «газ Max»

На рисунках 5 показаны данные горелки в процессе использования

Насадки из перфорированной поверхности могут изготавливаться либо из цельного металла или из специальной перфорированной поверхности, а также могут быть разной формы как показано на рисунках 7