Особенности горения. 
Атмосферные газовые горелки автономных теплогенераторов

Сжигание топлива осуществляется в атмосферном воздухе, состоящем из окислителя — кислорода О₂ (21%) и инертного, не участвующего в горении азота N₂ (79%). Теоретически необходимое для полного сжигания горючих компонентов газа количество воздуха рассчитывается по составу газа и для природного газа различных месторождений составляет V^о=8,5−10 м³/м³, а для сжиженного газа V^о=24−30 м³/м³. Как бы ни было совершенно ГГУ, его работа в режимах, соответствующих подаче на горение теоретически необходимого объема воздуха, сопровождается потерями от химической неполноты горения. Взаимная диффузия топлива и окислителя при образовании газовоздушной смеси затрудняется наличием балластных газов и образующихся продуктов сгорания, что объясняет необходимость работы ГГУ с большими расходами воздуха на горение. Соотношение действительного количества воздуха, поступающего на горение и теоретически необходимого, определяется коэффициентом избытка воздуха: a=V_д/V⁰.

Воспламенить гомогенную смесь природного газа и воздуха можно только в том случае, если соотношение газ-воздух находится между нижней (смесь «бедная», концентрация газа более 5,3%, т. е. a?1,8) и верхней границей воспламенения (смесь «богатая», концентрация газа менее 14%, т. е. a>0,65). Результирующее значение коэффициента избытка воздуха для всех типов горелочных устройств a>1 и для атмосферных ГГУ, при работе с номинальной нагрузкой, находится в эксплуатационном диапазоне a_э=1,05−1,25. Значение коэффициента избытка воздуха на работающем теплогенераторе может быть определено на основании результатов газового анализа продуктов сгорания по содержанию в них кислорода О₂ (%) или углекислого газа СО₂ (%). Для природного и сжиженного газов среднего состава соотношение концентраций О₂ и СО₂ в продуктах полного сгорания в зависимости от коэффициента избытка воздуха, а также значения теоретической (калориметрической) температуры горения и полного объема продуктов сгорания приведены в табл. 1.

Таблица 1

Значения теоретической (калориметрической) температуры горения и полного объема продуктов сгорания

Как следует из приведенных в табл. 1 данных, разбавление продуктов сгорания избыточным воздухом (с ростом a) приводит к снижению теоретической температуры горения топлива и, следовательно, к снижению интенсивности теплообмена в топке теплогенератора, а также к увеличению объема продуктов сгорания и, как следствие, к росту потерь теплоты с уходящими газами (q₂). Поэтому вполне оправданным является стремление работать с минимальными значениями коэффициента избытка воздуха. Однако эффективность работы конкретного ГГУ определяется не столько значением эксплуатационного коэффициента избытка воздуха, сколько полнотой сжигания горючих компонентов газа. Продукты неполного сгорания в дымовых газах: оксид углерода (СО), метан (СН₄), водород (Н₂) — не только загрязняют окружающую среду, но являются также прямыми потерями химической энергии топлива. Именно значение потерь от химической неполноты горения топлива (q₃) в первую очередь определяет значение эксплуатационного коэффициента избытка воздуха ГГУ.