Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Обслуживание газового хозяйства предприятий

Горелки внутреннего смешения с принудительной подачей воздуха


Горелки внутреннего смешения с принудительной подачей воздуха

Эти горелки, как и инжекционные, имеют большое применение для сжигания горючих газов в топках котлов и печей коммунальных и промышленных предприятий, особенно в тех установках, где имеется необходимость в больших расходах газа, а применение газа среднего давления по каким-либо причинам является невозможным.

Горелки с принудительной подачей воздуха работают на давлении газа от 50 до 150 лие вод. ст. и давлении воздуха от 50 до 300 мм вод. ст. Некоторые конструкции этих горелок могут работать и на среднем давлении газа. В отличие от инжекционных горелок, инжектирующих первичный воздух за счет энергии струи газа, в горелки с принудительной подачей воздух подается при помощи вентиляторов с затратой электрической энергии.

Рис. 1. Угловая инжекционная горелка:
1 — ребра охлаждения головки; 2 — туннель.

Первичный воздух, поступающий в горелки, перемешивается внутри их с газом путем механического смешения, которому способствует внутреннее устройство горелок. Скорость вылета газовоздушной смеси из горелок находится в пределах от 10 до 30 м/сек.

При подаче первичного воздуха в количестве, полностью необходимом для сгорания топлива, сжигание газовоздушной смеси следует производить в туннелях, как было выше указано для инжекционных горелок высокого давления, стремясь к беспламенному методу сжигания топлива. Это мероприятие обеспечит большую устойчивость работы горелок и более полное сгорание газа при малых избытках воздуха.

Однако полностью беспламенного горения газа в горелках с принудительной подачей воздуха, даже и оборудованных туннелями, получить не всегда удается ввиду менее совершенного перемешивания в них газа с воздухом, чем в инжекционных горелках. При коротких туннелях и сжигании природных газов, богатых метаном, работа горелок с принудительной подачей воздуха, особенно при частичной подаче в них первичного воздуха, может происходить с переходом пламени на светящееся. В этом случае пламя должно быть светлым, желто-соломенного цвета, без потемнений и красноты, указывающих на неполное сгорание газа.

Наряду с применением туннелей для получения устойчивого и полного сгорания газовоздушной смеси в этих горелках используют горки из битого шамотного кирпича, рассекатели из огиеупора, в которые направляют выходящую из горелки струю горящей газовоздушной смеси или направляют ее вдоль огнеупорного свода топки. На рис. 2 показана одна из распространенных конструкций горелок внутреннего смешения с принудительной подачей воздуха, применяемая для сжигания сланцевого газа с теплотворной способностью в 3600 ккал/нм3 и удельным весом до 1 кг/нм3. Эти горелки выпускаются восьми размеров производительностью от 6 до 250 нм3 газа в час. Горелка работает на давлении газа в 40—50 мм вод. ст. и давлении воз-Духа в 80—100 мм вод. ст. Газ поступает из газопровода в газовое сопло в центре горелки. Воздух поступает сбоку, вокруг наружной поверхности газового сопла, на котором имеются специальные лопасти, придающие воздуху вращательное движение; благодаря этому достигается лучшее смешивание газа с воздухом еще в самой горелке и его сгорание при выходе из нее довольно коротким несветящимся пламенем. Горелки этой конструкции могут применяться и на природном газе. В этом случае необходимо заменить газовое сопло на меньшее. Подача газа в горелку регулируется при помощи крана или задвижки, а воздуха — при помощи задвижки или специальной заслонки, называемой дроссельной.

Рис. 2. Горелка внутреннего смешения с принудительной подачей воздуха.

Рис. 3. Горелка с вращательным движением воздуха:
1 — гаэоподводящий тройник: 2 — газовое сопло; 3 — кольцевая щель для газа; 4 — воздухоподводящая улитка; 5 — кольцевая щель для воздуха; в — смесительная камера; 7 — смотровое окно; 8 — огнеупорная футеровка.

Горелка легко регулируется и работает устойчиво, обеспечивая при правильной регулировке подачи газа и воздуха полное сгорание газа с малыми избытками воздуха а = 1,05—1,1. Такие же показатели имеет горелка подобной конструкции типа ГН Института «Теплопроект». Она работает на газе с теплотворной способностью в 4000 ккал/см* при давлении 80—140 мм вод. ст. и давлении воздуха 150—200 мм вод. ст. Горелка может быть применена для сжигания природных газов.

Горелка внутреннего смешения с принудительной подачей воздуха другой конструкции показана на рис. 3. Газ поступает в горелку через газоподводящий тройник в газовое сопло, из которого через кольцевую щель выходит в смесительную камеру горелки, в которой смешивается с воздухом, поступающим в нее через кольцевую щель. При этом струя воздуха вращается, так как воздух входит в горелку сбоку через воздухоподводящую улитку, способствующую его вращению вокруг газового сопла. Наблюдение за горением осуществляется через внутреннюю трубу, прикрываемую крышкой. Горелка рассчитана на сжигание коксового газа с теплотворной способностью в 4000 ккал/нм3 и удельным весом в 0,5 кг/нм3 при давлении газа перед рабочей задвижкой в 80—100 мм вод. ст. и давлении воздуха перед дроссельной заслонкой 150—200 мм вод. ст. Горелки бывают размеров, из которых наименьшая имеет расход газа 20—40 нм3 в час и наибольшая — 300—400 нм3 в час.

Горелка указанной конструкции имеет высокие показатели работы, так же, как и подобная ей горелка неполного смешения института «Стальпроект», типа ГТН, которая при работе на искусственных газах показала наилучшее перемешивание и сжигание газа по сравнению с горелками типов ГТУ, ГШ-У, Г1ИО, ГШД и другими, применяемыми на печах.

Горелки могут быть использованы и на природном газе при условии уменьшения кальцевой щели, через которую поступает газ, или некоторого снижения давления газа перед горелкой. В указанных горелках с принудительной подачей воздуха в зависимости от количества первичного воздуха, подаваемого в них и производительности горелки длина факела пламени может быть от 200 мм до 2 м на коксовом и сланцевом газах и до 3 м и более на природном газе.

Все указанные выше горелки относятся к турбулентным горелкам. Кроме указанных конструкций горелок, в топках котлов и печей широко применяются многосопловые и многоструйные горелки с принудительной подачей воздуха. В этих горелках факел пламени получается коротким за счет лучшего перемешивания мелких отдельных струй газа, на которые разбивается общий его поток, поступающий в горелку.

На рис. 4 показана многосопловая горелка частичного смешения. Газ из газопровода поступает сверху в’ центральную часть горелки по трубе, на конце которой приварен наконечник с отверстиями — соплами, через которые газ вытекает в камеру смешения горелки отдельными струйками, где и смешивается с воздухом, поступающим в горелку снизу, под давлением вентилятора. При выходе воздуха из воздушного патрубка горелки в ее камеру смешения он получает вращательное движение за счет лопастей, установленных вокруг газовой трубы, что способствует его лучшему перемешиванию с газом. Горелки этой конструкции могут применяться как на природном газе, при давлении 80—100 мм вод. ст. и давлении воздуха в 150— 200 мм вод. ст., так и на коксовом и на сланцевых газах, при Давлении газа в 50—60 мм вод. ст. Горелки делаются 6 размеров с расходом газа от 50 до 150 нм3 в час. Они могут применяться и на среднем давлении газа.

Другоц конструкцией этого типа горелок является многоструйная горелка «Мосподземпроект», показанная на рис. 5.

Рис. 4. Многосопловая горелка для природного газа.

Рис. 5. Многоструйная горелка института «Мосподземпроект»:
1 — головка горелки; 2 — трубки выхода газа; 3 — насадки

Газ из газопровода поступает в заднюю камеру горелки, из которой он по 6 трубкам поступает в смесительную камеру в головке горелки, где смешивается с воздухом. Воздух под давлением, создаваемым вентилятором, поступает в среднюю часть горелки между газовыми трубками и вытекает в камеру смешения вдоль них через круглые отверстия с направляющими насадками, в которые пропущены трубки. Концы газовых трубок сплющены и загнуты в одном направлении под некоторым углом к окружности, что создает завихрение потока газовоздушной смеси — его турбулентность, улучшающую перемешивание газа с воздухом.

Горелки устойчиво работают при разных нагрузках на смешанном московском газе с теплотворной способностью в 6000 ккал/нм3 при давлении газа в 50—100 мм вод. ст. и таком же давлении воздуха. Эти горелки бывают размеров с расходом газа от 50 до 250 нм3\час. Они используются для сжигания коксового, сланцевого, природного и других газов. Для сжигания смешанных и природных газов с теплотворной способностью в 8000 ккал/нм3 институтом «Мосгазпроект» разработана горелка полного смешения с принудительной подачей воздуха.

Рис. 6. Смесительная горелка для природного газа института «Мосгазпроект»:
1 — газовые трубки; 2 — головки о направляющими ребрами; з — смесительные камеры; 4 — огнеупорная футеровка; 5 — штуцеры для манометров.

В отличие от ранее приведенных конструкций, эта горелка обеспечивает наиболее короткий факел за счет совершенного перемешивания газовых струй с первичным воздухом. Газ из газовой камеры горелки поступает в газовые трубки, на другом конце которых навернуты головки с насверленными 12-ю отверстиями диаметром 4,8 мм. Воздух подводится к горелке через прямоугольный патрубок в пространство между газовыми трубками, из которого вытекает в смесительные камеры, обтекая головки газовых трубок, где и смешивается с газом. Тщательное перемешивание газа с воздухом получается благодаря выходу струек газа под углом к потоку воздуха, обтекающему головки газовых трубок и при этом завихряющемуся направляющими ребрами, приваренными к головкам.

Передняя часть горелки во избежание перегрева футеруется между смесительными камерами трубок шамотом или жароупорным бетоном. Для наблюдения за горением и разжига горелки в центре ее имеется труба диаметром в 3”, в которой в случае отсутствия газа устанавливается мазутная форсунка. Горелки рассчитаны на одинаковое давление газа и воздуха, равное 100 мм вод. ст. Горелки обеспечивают полное сгорание газа при коэффициенте избытка воздуха а = 1,5—1,1 и разрежении в топке, равном 1—2 мм вод. ст.

Горелки изготавливаются семи типоразмеров — от 42 до 540 нм3/час с числом газовых трубок от 5 до 18. Опытные образцы горелок изготавливаются на производительность в 1000 нм3/час.

К числу многосопловых турбулентных горелок относится и горелка ГНП института «Тепло-проект» для сжигания природного газа в различных промышленных печах.

Горелка состоит из литого корпуса с коническим соплом в центре, на выходной части которого, обращенной в топку, имеется ряд мелких отверстий для выхода газа под углом к струе воздуха. Воздух под давлением вентилятора поступает в корпус горелки вокруг газового сопла и выходит в смесительную камеру горелки вихреобразно благодаря крыльям-завихрителям, установленным на конце газового сопла. Смесительные камеры горелки заканчиваются огнеупорным туннелем, способствующем устойчивости и полноте сгорания газовоздушной смеси.

Горелка рассчитана для работы на низком давлении газа, но не ниже 200 мм вод. ст., и на среднем не выше 0,2—0,3 ати. Давление подаваемого в горелку воздуха — 300 мм вод. ст. Горелки выпускаются 9 типоразмеров на расход природного газа с теплотворной способностью 8400 ккал/нм3 от 3 до 100 нм3/час.

Рис. 7. Многосопловая горелка ГНП для природного газа института «Тепло-проект» .

При работе на подогретом воздухе производительность горелок (за счет увеличения объема воздуха) снижается, в зависимости от температуры подогрева на 15% при температуре воздуха в 100° и на 40% при температуре 550 °С. Предел регулирования горелок допускает их работу на 50% ниже или выше нормальной производительности. Горелки работают с избытком воздуха а = 1,05—1,1, обеспечивая полное сгорание газа.

Испытаниями, проведенными многими организациями по сжиганию природных газов под котлами различных мощностей, установлено, что из всех горелок с принудительной подачей воздуха по сравнению с горелками, у которых подача газа осуществляется в центре, лучшие результаты сжигания природных газов дают горелки с периферийной подачей газа. К числу таких горелок относится турбулентная горелка, представленная на рис. 8. Горелка состоит из цилиндрического корпуса, в центре которого имеется смотровая труба, служащая для зажигания горелки и наблюдения за ее работой, прикрываемая крышкой.

Рис. 8. Турбулентная горелка для природного газа:
1 — корпус горелки; 2 — смотровая труба; 3 — крышка трубы; 4 — рукоятка и ось воздушного шибера; 5 — патрубки входа воздуха; 6 — фланец подводящего газопровода; 7 — газовые камеры; 8 — фланец креплення горелки; 9 — газовые отверстия; 10 — шибер.

Газ по двум трубам, присоединяемым к фланцам, подается в две кольцевые газовые камеры горелки, из которых через мелкие отверстия с большой скоростью (до 50 м/сек) вытекает внутрь горелки, где смешивается с вращающимся потоком воздуха, поступающего от вентилятора через патрубок. Вращеппе воздуха получается за счет тангенциального (бокового) подвода его к корпусу горелкн. Скорость воздуха в горелке при нормальной ее нагрузке 7 м/сек, а в подводящем патрубке — 22 м/сек. Давление воздуха — 60 мм вод. ст. Производительность горелки составляет 150 нм3 газа в час при давлении в 300 мм вод. ст. Отверстий для выхода газа горелка имеет 60 шт. диаметром по 3 мм и 36 шт. диаметром 4 мм.

При работе горелок с избытком воздуха не менее а = 1,05 они обеспечивают полное сгорание газа, причем горение газа имеет характер беспламенного. Производительность котлов, оборудованных этими горелками, повысилась на 30—50%. Горелки этого типа производительностью в 110 и 250 нм3 газа в час также показали хорошую работу, обеспечивая полное сгорание газа при избытке воздуха а = 1,1; при указанной производительности горелок тепловое напряжение топочного пространства составляет 600 тыс. ккал/м3 час.

Рис. 9. Комбинированная газомазутная горелка:
1 — мазутная форсунка; 2 — распиливающее мазутное сопло; з — подвод мазута и распылителей.

На случай перерыва в подаче газа и необходимости сжигания мазута в качестве резервного топлива, котлы и печи оборудуются отдельными мазутными форсунками, устанавливаемыми в стенках топок или же мазут сжигается в комбинированных газомазутных горелках для низкого и среднего давления газа.

На рис. 9 показана газомазутная горелка большой производительности. Из газовой камеры в нижней части горелки газ через щелевое отверстие вытекает в огнеупорный туннель, в котором перемешивается с воздухом, поступающим из камеры сверху, в центре которой установлена мазутная форсунка. Распиливание мазута в форсунке производится паром или сжатым воздухом от компрессора, подаваемым по трубкам в головку форсунки. К наружной части форсунки присоединяются две трубки, по одной из которых подводится мазут, а по другой пар или сжатый в компрессоре воздух, необходимый для распиливания мазута. Распыливание мазута происходит на выходе из сопла форсунки, имеющей три канала — один для мазута и два для распылителя.

Для этой цели удобны форсунки, в которых распыливание мазута производится за счет давления мазута, подводимого к форсункам. Мазут, подаваемый в форсунки, должен быть подогрет, для обеспечения жидкого его состояния, отфильтрован и освобожден от присутствия воды, осаждающейся в расходных баках. Необходимо отметить, что сжигание угольной пыли совместно с газом может производиться установкой в топке отдельных горелок для каждого вида топлива. Вообще же совместное сжигание различных видов топлива под котлами в одной топке вследствие различных особенностей их горения и свойств пламени пока еще, в большинстве случаев, дает худшие показатели работы установки, чем при сжигании какого-либо одного вида топлива.

Регулирование работы горелок внутреннего смешения с принудительной подачей воздуха производится изменением подачи в ннх газа и воздуха при помощи задвижек и дроссельных заслонок. При этом следует руководствоваться показанием газоанализаторов, тягомеров, пиромеров и цветом пламени. Пламя должно быть ровное, спокойное, голубовато-фиолетового цвета, на природном газе с переходом на желто-соломенный цвет — прозрачное.

При недостатке воздуха пламя темнеет, становится менее прозрачным, более длинным, желтого цвета с красноватым оттенком. При избытке воздуха пламя становится бесцветным, неспокойным, разрывающимся на части; при этом горелка сильно гудит. Цвет и длина факела пламени, как уже отмечалось, будет зависеть также и от количества первичного воздуха, подаваемого в горелку. При подаче его в количестве 100% от необходимого для горения оно будет наиболее коротким и бесцветным; при меньшей подаче факел может быть более длинным и даже светящимся. Во избежание проскока пламени или отрыва его от горелки давление газа и воздуха перед ней должно быть в пределах, предусмотренных эксплуатационной инструкцией.

Достоинством горелок внутреннего смешения с принудительной подачей воздуха является возможность использования горелок с большим расходом газа при низком его давлении, достаточная устойчивость пламени, даже при изменении нагрузки горелки в больших пределах, небольшая чувствительность горелок к колебаниям в теплотворной способности газа и возможность работы некоторых конструкций этих горелок на нескольких видах горючих газов, и при малых избытках воздуха а = 1,05 и даже меньше.

Горелки позволяют легко изменять длину факела и его светимость и использовать подогрев воздуха за счет отходящих газов, что вместе с улучшением сгорания газа способствует значительному повышению к. п. д. установки.

К недостаткам горелок следует отнести: необходимость затраты электроэнергии на подачу в них первичного воздуха, несколько менее полное перемешивание газа с воздухом, чем в инжекционных горелках полного смешения, опасность попадания газа в воздухопроводы, вентиляторы и через них в помещения, а также несгоревшего газа в топки в случае остановки вентилятора.

Горелки внутреннего смешения с принудительной подачей воздуха называются еще смесительными и двухпроводными горелками.



Похожие статьи:
Проведение газоопасных ремонтных работ

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Обслуживание газового хозяйства предприятий

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум