|
|
Навигация:  Диффузионные горелки
Диффузионные горелки Наиболее простые по конструкции диффузионные горелки различной формы могут быть выполнены из металлических труб с насверленными на их верхней боковой поверхности отверстиями. Газ, подводимый под давлением внутрь такой горелки, вытекает из нее через отверстия и сгорает в виде отдельных маленьких светящихся факелов, перемешиваясь с наружным воздухом, окружающим их. Диаметр отверстий в горелках, применяемых в котлах и печах, принимается равным от 0,5 до 5 мм, а расстояния между отверстиями, в зависимости от их диаметра и особенностей сжигаемого газа, принимаются для различных газов от 4 До 16 диаметров отверстий. Большое расстояние между отверстиями горелок недопустимо, так как пламя при зажигании горелки не сможет переходить от одного отверстия к другому.
Рис. 1. Схема диффузионных горелок. Диффузионные горелки указанной конструкции могут выполняться с одним и двумя рядами отверстий, располагаемых в последнем случае, под углом в 30° по обе стороны от верхней образующей трубы горелок. Горелки могут быть литые, из чугуна, и с фарфоровыми или керамическими наконечниками — соплами для выхода газа, с одним или несколькими отверстиями, менее подверженными оплавлению, прогоранию и засорению, чем отверстия в металле. При небольшой тепловой нагрузке горелок тонкие струйки газа, вырывающиеся из отверстий с определенной скоростью, подсасывают к себе со всех сторон воздух и, перемешиваясь с ним, быстро сгорают сине-голубым мало светящимся пламенем. При увеличении подачи газа количество воздуха, могущее соединиться с газом у корня факела, сокращается, перемешивание его со всей массой газа ухудшается, факел пламени резко увеличивается и становится яркосветящимся, золотисто-соломенного цвета. Это происходит, если пламя свободно может развиваться в объеме топки и не касается, например, стенки котла, охлаждающей его. В последнем случае пламя становится менее ярким, коптящим, красноватого цвета, что указывает на большую неполноту сгорания газа и выделение сажи. При дальнейшем увеличении подачи газа в горелку, вследствие очень большой скорости вытекания газа из отверстий горелки, движение его из прямоструйного переходит в вихревое (турбулентное), что способствует лучшему перемешиванию газа с воздухом. Пламя при этом сокращается, становится неровным, свечение его уменьшается, приобретает снова сине-голубую окраску, при этом горелка сильно шумит, и пламя начинает отрываться от горелки; наступает опасный момент полного отрыва пламени от горелки, что недопустимо. Горелки этого типа могут работать на давлении газа в 30—40 мм вод. ст. и ниже, с коэффициентом избытка воздуха а =1,2—1,6, с потерей на химический недожог 0,5—1,2%. Горелки изготавливаются на производительность от 1 до 10 нм3 и более газа в час. В последнее время в котельных и печных установках получили распространение горелки внешнего смешения, предложенные Институтом использования газа Академии наук Украинской ССР, получившие название щелевых или подовых, потому что они могут устанавливаться в поду печей или на колосниковых решетках котлов. На рис. 63 представлено устройство горелки такого типа конструкции института «Ленгипроинжпроект» для сжигания природного газа в котлах, располагаемых на колос-риковой решетке котла. Горелка состоит из стальной трубы диаметром 50 мм, закрытой наглухо с одной стороны, с двумя рядами отверстий диаметром 12 мм, насверленными под углом в 30°. Газ, подводимый к горелке, вытекает из отверстий и смешивается в щели между огнеупорными блоками с воздухом, подаваемым при помощи вентилятора, с которым топки работали и на твердом топливе. Давление газа перед горелкой должно составлять 90 мм вод. ст., а давление воздуха 60—100 мм вод. ст. Горелки, рассчитанные на производительность от 40 до 63 нм3/час, имеют длину от 1590 до 2440 мм с общим числом отверстий от 162 до 260. В горелках подобного типа Института использования газа АН УССР угол между отверстиями горелок допускается до 45, 90 и даже 180°. Однако чем больше угол, тем скорее изнашиваются огнеупорные блоки, которые должны изготовляться из шамота класса А. Горелки обеспечивают сгорание газа с избытками воздуха а=1,15—1,2, при работе с холодным и еще лучше с подогретым воздухом; они могут работать и без вентиляторов с подачей воздуха за счет силы тяги в топке, но с худшими показателями. На одной из электростанций УССР, переоборудованной с твердого топлива на природный газ, на большинстве котлов были установлены горелки указанного выше типа. В результате переоборудования к. п. д. котлов был повышен с 63 до 85%. Немалое распространение имеют и горелки, конструкции которых представляют собой различные комбинации двух труб — газовой и воздушной, с подачей в последнюю воздуха от вентилятора. Основные схемы конструкций и особенности таких горелок были изложены выше. Работа таких горелок отличается тем, что сгорание газа происходит в одном большом факеле, длина которого может достигать нескольких метров, в зависимости от давления газа перед горелкой, особенностей его горения и от способа подвода воздуха к струе газа. Чем лучше будет осуществлено перемешивание воздуха и газа, тем быстрее произойдет сгорание газа, факел пламени будет короче и будет иметь меньшую светимость. Такие горелки могут работать на низком и среднем давлении газа с коэффициентом избытка воздуха а = 1,2 — 1,6 и почти полном сгорании газа. Производительность горелок определяется их размерами и может быть очень значительной.
Рис. 2. Схема подовой горелки конструкции института «Ленгипроинжпроект»: В г. Куйбышеве нашла широкое применение диффузионная горелка с кольцевым выходом и закручиванием газа, разработанная Куйбышевским индустриальным институтом совместно с филиалом Гипроавиапрома. Она предназначена для сжигания природных (в том числе и попутных) газов и выпускается шести типоразмеров на производительность от 35 до 350 м3 газа в час. Горелка состоит из внутреннего цилиндра 1, диаметром от 80 до 225 мм, заключенного в корпусе, в который по штуцеру поступает газ.
Рис. 3. Диффузионная горелка с кольцевым выходом для природного газа: По кольцевому пространству, между стенками цилиндра и корпуса, газ проходит к тангенциально прорезанным щелям, через которые тонкими струйками вытекает в топку, имея вращательное движение и хорошо смешиваясь с воздухом, половина которого проходит внутри цилиндра, а половина через внешнее кольцевое окно 5. Поступление воздуха регулируется специальными поворотными шиберами — регистрами, и происходит за счет силы тяги в топке. Горелки малой производительности работают при разрежении в топке в 1 мм вод. ст.; более крупные, производительностью до 250 м3/час, требуют повышенную силу тяги до 3 мм вод. ст., а наиболее крупные, производительностью в 350 м3/час — до 5 мм вод. ст. Горелкп работают как на низком (60—100 мм вод. ст.), так и на среднем давлении газа (1000—3000 мм вод. ст.) и дают яркое, сильно светящееся пламя, особенно при работе на низком давлении газа. Шестилетний опыт эксплуатации этих горелок в г. Куйбышеве показал их устойчивую работу и возможность сжигания природного газа с избытком воздуха, равным при испытаниях а = 1,05—1,1 и в рабочих условиях, при отсутствии контрольно-измерительных приборов, а = 1,2—1,4 при незначительной величине химической неполноты сгорания. Только при повышении теплового напряжения топочного пространства более 470 тыс. ккал/м3час, химическая неполнота сгорания газа резко возрастает. Во всех случаях применения этих горелок отмечено повышение-производительности котлов на 20—30%, по сравнению с работой их па твердом топливе. Однако следует учитывать, что уменьшение силы тяги в топке ниже указанных выше величин недопустимо и резко влияет на качество сжигания газа, приводя к неполному его сгоранию. Достоинством горелок внешнего смешения является простота их устройства и устойчивость пламени, что позволяет работать на разных нагрузках, даже самых малых, не опасаясь проскока пламени, так как горение газа внутри горелки без воздуха невозможно. При этом регулирование нагрузки горелок производится очень просто, путем изменения подачи количества газа. Однако при уменьшении нагрузки горелок, у которых подача воздуха производится при помощи вентилятора, необходимо уменьшить и подачу воздуха во избежание отрыва пламени от горелки струей воздуха. То же при увеличении нагрузки диффузионных горелок нельзя допускать их работы на давлении газа большем, чем указано в местной эксплуатационной инструкции, так как с повышением давления газа перед горелкой возрастает скорость вылета струи газа и можно оторвать пламя от горелки. Светящееся пламя горелок обладает большой прямой отдачей тепла путем лучеиспускания. Недостатком диффузионных горелок является работа большинства горелок со значительными избытками воздуха (а = = 1,2—1,6 и более), снижающими температуру горения. При этом сгорание газа происходит обычно не совсем полное. Факел светящегося пламени получается длинным, требующим большой высоты (или длины) топочного пространства. — В диффузионные горелки воздух, необходимый для сгорания газа, поступает из окружающего пространства к фронту факела за счет диффузии. Такие горелки применяются обычно в бытовых приборах. Их можно использовать также при увеличении расхода газа, если необходимо распределить пламя по большой поверхности. Во всех случаях газ подается в горелку без примеси первичного воздуха и смешивается с ним за пределами горелки. Поэтому иногда эти горелки называют горелками внешнего смешения.
Рис. 1. Диффузионные горелки Наиболее простые по конструкции диффузионные горелки (рис. 8) представляют собой трубу с высверленными отверстиями. Расстояние между отверстиями выбирается с учетом скорости распространения пламени от одного отверстия к другому. Эти горелки имеют небольшие тепловые мощности и применяются при сжигании природных и низкокалорийных искусственных газов под небольшими водонагревательными устройствами. К промышленным горелкам диффузионного типа относятся подовые щелевые горелки. Обычно они представляют собой трубу диаметром до 50 мм, в которой просверлены отверстия диаметром до 4 мм в два ряда. Коллектор горелки размещается над колосниковой решеткой в кирпичном канале. Канал представляет собой щель в поде котла, откуда и название горелок — подовые Щелевые. Из горелки газ выходит в топку, куда из-под колосников поступает воздух. Газовые струйки направляются под углом к потоку воздуха и равномерно распределяются по его сечению. Процесс смешения газа с воздухом осуществляется в специальной щели, сделанной из огнеупорного кирпича. Благодаря такому устройству усиливается процесс смешивания газа с воздухом и обеспечивается устойчивое зажигание газовоздушной смеси.
Рис. 2. Подовая диффузионная горелка: Колосниковая решетка закладывается огнеупорным кирпичом и оставляются несколько щелей, в которых размещаются трубы с просверленными отверстиями для выхода газа. Воздух под колосниковую решетку подается вентилятором или в результате разрежения в топке. Огнеупорные стенки щели являются стабилизаторами горения, предотвращают отрыв пламени и одновременно повышают процесс теплоотдачи в топке. При раздельной подаче газа и воздуха в диффузионных горелках можно подогревать воздух, что обеспечивает получение высоких температур в топке. Похожие статьи: Навигация: Статьи по теме:
Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум |
|
|
|
|
Информационный сайт о строительных материалах и технологиях. Контакты: Никита Королёв - © 2008-2014 |
© Все права защищены.
Копирование материалов невозможно. |
|