Глава 08.5 Подвод тепла в псевдоожиженный слой сжиганием в нём жидкого топлива

Проникновение фурменной зоны в глубь слоя в результате сжигания газа зависит главным образом от начальной скорости и количества газа, вытекаемого из сопла в единицу времени. Поэтому, чем больше масса потока, тем значительнее будет проникновение газовой струи в глубь слоя. Подбором размеров сопла при максимальной скорости истечения газа можно достигнуть необходимого радиального распространения фурменной зоны.

При вдувании через сопло в псевдоожиженный слой воздуха наблюдается двухфазный слой, который состоит из двух зон: газовой и смешанной (частицы и газ). При этом форма и характеристика струи обусловлены опытными коэффициентами.

Газ в слой целесообразно подводить при критической скорости истечения из сопла, так как полное использование кинетической энергии струи способствует проникновению газа в глубь слоя. Если по расчёту требуется скорость истечения газа выше критической, то необходимы расширяющие насадки (сопла Лаваля).

В псевдоожиженном слое наиболее трудно сжигать лёгкие газы, характеризуемые малой плотностью и высокой скоростью распространения пламени. Например, в водороде благодаря его небольшому удельному весу образуются газовые пузыри, легко всплывающие на поверхность, что ухудшает структуру слоя, а следовательно, способствует неустойчивому горению. Легче сжигать углеводородные газы (природный, попутный, нефтяной и др.).

Для подвода в слой готовой газовоздушной смеси через распределительную решётку нужны смесительные камеры небольших объёмов, сообщающиеся с подинами решётки. Подины целесообразно изготавливать в виде двойной решётки: внизу металлическая водоохлаждаемая пластина и над ней - пористая керамическая плита или решётка из жаростойкого бетона. Для предотвращения проникновения пламени в смесительную камеру отверстия решётки должны иметь размеры, допускающие любые скорости прохождения газовоздушной смеси.

Рассмотрим подвод тепла в псевдоожиженный слой сжиганием в нём жидкого топлива.

При впрыске в разогретый слой топливо обволакивает поверхности частиц и таким образом распределяется по всему объему слоя. Одновременно с этим жидкие углеводороды на поверхности частиц испаряются и пиролизуются, образуя водород, метан и другие компоненты (первая стадия). Пиролиз углеводородов происходит в микрообъёмах, поэтому образующиеся газообразные продукты мгновенно сгорают, а коксовая плёнка, возникающая на поверхности частиц, выжигается по реакции кислородом воздуха (вторая стадия). С увеличением весового соотношения углерода и водорода сжигание топлива в жидких углеводородах улучшается.