Ионизация в пламени и электрическое поле - Степанов К.М.
Скачать (прямая ссылка):
пламени, настильно омывающего
поверхность металла. Расход газа составлял 1,5 м3/ч при а = 1. Была снята зависимость скорости плавления металла от потенциала, подаваемого на горелку. В случае гомогенного пламени угол наклона горелки к поверхности ванны составлял 60°, в случае диффузионного 25°.
Результаты, приведенные на рис. 174, показывают, что эффективность электрического поля в случае диффузионного пламени (кривая /) выше, чем при сжигании предварительно перемешанной смеси (кривая 2), а именно при 40 кв скорость плавления при нагреве диффузионным пламенем в условиях сжигания в продольном электрическом поле на 65% больше, чем скорость плавления без поля; при нагреве ванны гомогенным пламенем соответствующий эффект электрического поля составляет 22%- Эти сравнительные цифры имеют важное значение в связи с тем, что большинство пламенных печей как при сжигании газа с раздельной подачей, так и при сжигании жидких и пылевидных топлив, работает на диффузионных пламенах. При сжигании жидких и пылевидных топлив, а также в технических процессах, основанных на получении продукта из пылевидного исходного материала (например, в печах со взвешенным слоем), следует ожидать еще более высокой эффективности применения электриче-
283
ского поля. Дело в том. что горение частицы (пли иной химический процесс) в обычных условиях определяется скоростью подвода окислителя к ее реагирующей поверхности и скоростью отвода продуктов реакции. Получаемые продукты сгорания срываются с частицы обычно
2.1
О 0.25 0.50 0,75 1,00 1,25
Масса заготойки mtHZ Рис. 173. Изменение максимальной удельной скорости нагрева заготовок в зависимости от их массы при расходах газа: / — 0.24 м31ч; 2 — 0.54 м\ч; 3 — 0.72 л3,ч
под действием потока окислителя и в результате разности плотностей горячих продуктов сгорания и окислителя. Если частица (или капля) сгорает в изотермических условиях в невесомости, то вокруг нее образуется облако продуктов сгорания, ме-^ шающее развитию процесса горе-
ния [14]. Но так как при горении топлива в пламени присутствуют заряженные частицы, то электрическое поле будет способствовать горению посредством интенсивного срыва продуктов сгорания с твердой или жидкой частицы топлива, что создает лучшие условия подачи окислителя к поверхности горения. В результате интенсифицируются и диффузионные процессы. Одновременно электрическое поле будет воздействовать на кинетику процесса. И, наконец, что немаловажно, в промышленных печах, требующих направленного теплообмена от факела к тепловоспринимающей поверхности, в результате наложения электрического поля факел будет
12 21 35 Напряжение U. кб
Рис. 174. Скорость плавления свинцовой ванны в зависимости от прилагаемого потенциала
284
плотнее прижиматься к поверхности нагрева. Частицы топлива, находящиеся в электрическом поле (имеется в виду жидкое пли пылевидное топливо), электризуясь, будут стремиться к поверхности нагрева, создавая около нее высокотемпературную зону и давая некоторое приращение кинетической энергии пламени.
Таким образом, продольное электрическое поле воздействует на весь комплекс характеристик пламенного сжигания.
Рассмотрим применение электрического поля на примере мартеновской печи.
Мартеновская печь характеризуется, как известно, наличием диффузионного пламени над ванной металла. Желательно, чтобы в процессе плавки имели место максимально возможный градиент температуры между ванной и прилегающей к ней нижней зоной факела, а также его хорошая настильность.
Кроме того, от условий сжигания и ведения технологического процесса зависит и стойкость печи: свод рабочего пространства находится в особо тяжелых температурных условиях, а также подвергается сильному химическому и эрозионному воздействию плавильной пыли. Другим слабым звеном мартеновской печи, влияющим на экономичность процесса, является работа шлаковика и генеративных насадок, определяющих кампанию печи по низу. Поэтому уменьшение выноса лыли из рабочего пространства является важнейшей задачей, которая в какой-то мере, видимо, может быть решена с помощью электрического поля (стр. 290). Эффективность электрического поля ограничивается величиной потенциала, при котором происходит искровой пробой; при наличии искрового пробоя эффективность электрического поля падает до нуля.
Что касается схемы подачи высокого напряжения к корню факела, то их может быть несколько.
При отоплении жидким топливом потенциал можно подать на форсунку. Для этого необходимо тщательно ее изолировать, чтобы энергия электрического поля не расходовалась в процессе утечки тока через водоохлаждаемую фурму, токопроводящую кладку и системы лодвода топлива, распылителя и охлаждения самой форсунки.
Опыт эксплуатации электронно-лучевых печей, электронные нагреватели которых находятся под высоким потенциалом и охлаждаются водой, подсказывает, что изоляцию энергоподводов, идущих к форсунке, надо делать в виде участков, например, из фарфоровых труб, длина которых составляет несколько метров, а форсунка должна быть поставлена на изолятор.
