|
|
Іскри являють собою тверді тліючі часточки в газовому потоці, що утворюються в результаті процесів неповного згоряння або механічного віднесення пальних речовин. Температура такої твердої часточки досить висока, звичайно вище температури самозапалення майже всіх пальних речовин, але запас теплової енергії невеликий, тому що в переважній більшості випадків маса іскри дуже мала.
Отже, іскра здатна запалити тільки речовини, що достатньо підготовлені до горіння і мають невеликий період індукції. До таких речовин відносяться газо- і пароповітряні суміші, особливо при концентраціях, близьких до стехіометричних, а також осілий пил і волокнисті матеріали.
Основними причинами утворення іскор при роботі топок є:
-
великий механічний винос палива в результаті конструктивних недоліків топки, застосування того сорту палива, на яке печі не розраховані, посилене шурування та дуття;
-
неповне згоряння палива в результаті недостатньої подачі повітря, надмірної подачі палива, недостатнього розпилення рідкого палива;
-
порушення термінів очищення топок і димарів від сажі.
Основні причини утворення іскор і нагару при роботі дизельних і карбюраторних двигунів:
-
неправильне регулювання системи подачі палива та електрозапалювання;
-
забруднення палива мастилом і мінеральними домішками;
-
тривала робота з перевантаженням двигуна;
-
порушення термінів очищення вихлопної системи від нагару.
Щоб уникнути виникнення пожеж від іскор при спалюванні палива, необхідно усувати причини іскроутворення, а також уловлювати і гасити ті іскри, що все-таки утворилися і викидаються назовні.
Усунення причин іскроутворення забезпечують шляхом підтримки топок і двигунів у доброму технічному стані, дотримання встановлених режимів спалювання палива, використання тільки того виду палива, на яке розрахована багниста, за допомогою регулярного очищення поверхні від сажі і нагару, влаштування димарів такої висоти, щоб іскри догоряли і гаснули, не досягаючи будівель та інших місць з пальними речовинами.
Уловлювання і гасіння іскор при роботі топок і двигунів внутрішнього згоряння досягається використанням іскроуловлювачів та іскрогасників. В основі пристроїв для уловлювання і гасіння іскор можуть бути використані: сили ваги (осаджувальні камери), сили інерції (камери з перегородками, сітками, насадками), відцентрові сили (циклонні уловлювачі, турбінно-вихрові), сили електричного притягання (електрофільтри), охолодження водою (водяники завіси, уловлювання поверхнею води), охолодження і розведення газів водяними парами й ін.
Найбільш розповсюджену групу представляють іскроуловлювачі з використанням сил ваги й інерції, а також відцентрових сил. Такими іскроуловлювачами обладнують сушарки, що працюють на суміші димових газів з повітрям, вихлопні труби тракторів, комбайнів, автомобілів, паровозів, димарі вагранок, локомобілів, котелень і т.д. Осадження іскор під дією сили ваги здійснюють в іскроосаджувальних камерах, один з варіантів якої показаний на рис. 6.9.
Рисунок 6.9 - Іскроуловлювач, захисна дія якого заснована на використанні сили ваги (іскроосаджувальна камера)
1 - іскроосаджувальна камера; 2 - вихлопна труба двигуна
За малою швидкості руху газу в камері піднімальна сила потоку, що впливає на іскри, виявляється менше сили ваги, й іскра осідає.
Такий іскроуловлювач громіздкий і недостатньо ефективний. Тому в чистому виді іскроосаджувальні камери застосовують рідко, але принцип, покладений в основу їхньої роботи, використовуються в багатьох іскрогасниках.
В іскроуловлювачах інерційної дії на шляху руху пазового потоку встановлюють які-небудь відбивні пристрої (у виді сіток, перегородок, козирків, жалюзів і т.п.). Газовий потік, зустрічаючи перешкоду, змінює напрямок свого руху, а іскри, рухаючись за інерцією, ударяються об перешкоду, дробляться, утрачають швидкість, осідають або догоряють. Ефективність уловлювання іскор такими приладами зростає зі збільшенням ваги іскор і швидкості руху, тому що кінетична енергія (отже, й інерційність) іскри дорівнює:
 (6.6)
де  - вага іскри, кг;
 - швидкість руху потоку, м/сек.
Найпростіші іскроуловлювачі інерційної дії показані на рис. 6.10.
Рисунок 6.10 - Іскроуловлювач інерційної дії
1 – корпус печі; 2 – камера горіння; 3 – іскроосаджувальна камера; 4 – перегородка камери; 5 – дверця очисного отвору
Іскроуловлювачі сітчастого типу малоефективні: отвори сіток забиваються, сітки швидко прогоряють. Більш ефективним є інерційний іскроуловлювач жалюзійного типу, показаний на рис. 6.11. Завдяки багаторазовим різким поворотам струменя газу при його ударі об жалюзі перетинових кілець, які звужуються, жалюзі уловлюється до 90—95% всіх іскор.
Рис. 6.11 - Інерційний іскроуловлювач жалюзійного типу
а - схема включення іскроуловлювача;
б - робоча камера (система конічних кілець);
1 – газопровід; 2 - жалюзійний іскроуловлювач; 3 - конічні кільця робочої камери; 4 - лінія очищених від іскор газів; 5 - лінія для подачі уловлених іскор у циклон; 6 - циклон для очищення газу від великих іскор; 7 - повернення газу з дрібними іскрами в жалюзійну камеру
У відцентрових іскроуловлювачах потік газу робить обертальний гвинтоподібний рух. У результаті відцентрових сил, що розвиваються при цьому, іскри відкидаються до стінки, дробляться, стираються і догоряють. Такі іскроуловлювачі називають "циклонними".
Схема пристрою циклона й іскроуловлювача циклонного типу показані на рис. 6.12. Величина відцентрової сили при обертальному руху іскри в циклоні дорівнює:
 (6.7)
де - вага частки, кг;
 - швидкість руху іскри, м/сек;
 - відстань іскри від центра циклона.
Мінімальний діаметр іскри, що уловлюється даним циклоном, можна визначити з формули:
 (6.8)
де  - число витків газу в циклоні;
 - швидкість руху іскри, м/сек;
- кінематична в'язкість газу, м/сек;
 і  - питома вага відповідно газу і речовини іскри, кг/м ;
 і  - радіус центральної труби і корпуса циклона, м;
 - середній радіус циклона м.
Рисунок 6.12 - Іскроуловлювач циклонного типу
1 – корпус; 2 – камера циклона; 3 – тангенціальний відвід в камеру циклона; 4 – центральна труба для відводу очищених газів
При розрахунку циклонів швидкість газу у вихлопній трубі звичайно приймають 6 м/сек, а в трубі, що підводить, – 10 - 20 м/сек. Перед самим входом у циклон кругла труба, що підводить, переходить у прямокутну з відношенням висоти h до ширини b, що дорівнює 1,5. Середня окружна швидкість руху газу в циклоні менше швидкості газу в трубі, що підводить, приблизно в 1,2 - 1,6 рази.
Висоту конічної частини циклона приймають відповідно до кута ухилу її стінок, що звичайно коливається в межах 30 - 60°. На вихлопних трубах двигунів внутрішнього згоряння добре зарекомендували себе іскроуловлювачі відцентрової дії, так звані турбінно-вихрові (рис. 6.13). Нерухоме лопатеве колесо (турбінка) повідомляє потокові вихлопного газу обертальне руху, за рахунок чого виникають відцентрові сили іскри, що відкидають, до стінок корпуса, де вони стираються і догоряють. Турбінно-вихрові іскроуловлювачі пропускають тільки одиничні дрібні іскри, що, потрапляючи в повітря, догоряють, пролягаючи 0,5 - 0,7м від іскроуловлювача. Споживана потужність іскроуловлювача не перевищує 0,4 - 0,7 к. с.
Рисунок 6.13 - Іскроуловлювач турбінно-вихровий
1 – корпус; 2 – диск нерухомої турбінки; 3 – патрубок; 4 – хомут для кріплення
Рисунок 6.14 - Іскрогасник з водяною завісою
1 – корпус; 2 – димова труба; 3 – відбивач; 4 – кільце-розпилювач води; 5 – труба, що живить водою; 6 – зливна труба
В іскрогасниках, робота яких заснована на охолодженні іскор, газовий потік змушений проходити крізь водяні завіси (рис. 6.14) або ударятися об водяну поверхню. При цьому іскри гаснуть і залишаються у воді. Такі іскрогасники достатньо ефективні і застосовуються на танкерах, вагранках, локомобілях, стаціонарно встановлених двигунах і т.д. Замість води використовують іноді насичену або обводнену пару. У цьому випадку іскри охолоджуються менш інтенсивно, але вільний кисень у продуктах горіння розбавляється паром, і тління іскор припиняється.
Іскроуловлювачі типу електрофільтрів застосовують для уловлювання іскор з газового потоку силами електричного притягання. Установка (рис. 6.15) складається з електромашинного відділення (а) і електрофільтра (б). Основними елементами електрофільтра є коронующі й осаджувальні електроди, до яких від механічного випрямляча підводиться постійний струм високої напруги (30 - 70 кВ). Між електродами створюється електричне поле, у якому відбувається іонізація молекул газового потоку. Іскри, зіштовхуючись з іонами, заряджаються в основному негативними зарядами, притягаються до осаджувальних електродів, віддають їм свій заряд, злипаються і при струшуванні електрода падають у бункер. Такі пристрої застосовують для уловлювання іскор з топкових газів казанів електростанцій, сажі з продуктів горіння на сажевих заводах, каталізаторного пилу з регенераційних газів на установках каталітичного крекінгу і при виробництві синтетичного каучуку з нафтових газів і т.п.
Рисунок 6.15 - Схема установки для уловлювання іскор електрофільтром
а – електромашинне відділення;
б – електрофільтр;
1 – живильна мережа; 2 – регулятор низької напруги; 3 – трансформатор-підсилювач; 4 – механічний випрямляч; 5 – електродвигун випрямляча; 6 – муфти; 7 – кабель; 8 – прохідний ізолятор; 9 – коронующий електрод; 10 – осаджувальний електрод; 11 – заземлення; 12 – ввід газу з іскрами; 13 – вихід очищеного газу; 14 – бункер
Коли необхідно більш ретельне очищення продуктів горіння від іскор, то на шляху їхнього руху встановлюють послідовно кілька ступенів іскроуловлювання. Показана на рис. 6.16 топка, застосовувана в сушильних установках, має три ступеня іскроуловлювання - два з них інерційної дії (насадка для допалювання та іскроосаджувальна камера з перегородкою) і третій — циклонний іскроуловлювач.
Рисунок 6.16 - Топка зерносушарки
1 – пальник; 2 – насадка для допалювання; 3 – іскроосаджувальна камера з відбивною перегородкою; 4 – циклонний іскроуловлювач
Правильна експлуатація іскроуловлювачів припускає необхідність систематичного спостереження за їхньою справністю, запобігання прогару стінок і здійснення регулярного очищення всієї системи від золи, сажі і нагару.
|