Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Машинист котельных

Устройство и работа газовых горелок


Устройство и работа газовых горелок

Газовые горелки предназначены для тщательного перемешивания и подачи в топку газового топлива и воздуха в необходимом количестве, а также для зажигания образовавшейся газовоздушной смеси.

В зависимости от способа подачи в газовые горелки первичного воздуха различают четыре основные группы горелок:
1) диффузионные;
2) инжекционные;
3) с принудительной подачей воздуха от вентилятора (смесительные);
4) комбинированные.

Каждая из этих групп горелок может быть приспособлена к работе на газе низкого давления (избыточное давление в газопроводе до 5 кПа) и на газе среднего давления (избыточное давление в газопроводе от 5 до 300 кПа).

В зависимости от характера горения газового топлива в топке котла или печи различают длиннофакельные и короткофакельные (беспламенные) горелки.

Диффузионные горелки

Диффузионные горелки, как правило, выполняют из металлических труб с отверстиями диаметром 0,5—2,5 мм. Газ, поступающий в горелки под давлением, при истечении в топку через отверстия с большой скоростью подсасывает к себе воздух со всех сторон, перемешивается с ним и начинает быстро гореть слабосветящимся сине-голубым пламенем.

Горелки выпускают на подачу газа 1—10 м3/ч и на избыточное давление газа перед горелками 0,3—0,4 кПа (30—40 мм вод. ст.).

При поступлении в горелки увеличенного (по сравнению с расчетным) объема газа в результате недостачи подсасываемого воздуха факел пламени увеличивается и становится яркосветящимся золотисто-соломенного цвета (если пламя не касается стенок котла) или коптящим красноватого цвета (если пламя касается стенок котла, охлаждающих пламя). При значительном поступлении газа в горелку в связи с большой недостачей подсасываемого воздуха пламя становится коротким сине-голубого цвета, малосветящимся, горение делается неровным с недопустимым и опасным отрывом пламени от горелки; при этом горелка производит сильный шум.

Щелевая (или подовая) диффузионная горелка, предложенная Институтом использования газа АН УССР, предназначена для котлов, переводимых с твердого топлива на газ. В этом случае на колосниковую решетку укладывают огнеупорные блоки из высококачествениого шамотного кирпича (класса А), а между ними помещают горелку. Последняя представляет собой стальную трубу диаметром 50 мм, в которой высверлены под углом 30° два ряда отверстий (от 160 до 260 шт.) диаметром 12 мм. Воздух для горения подается вентилятором под избыточным давлением 0,6—1 кПа (60—100 мм вод. ст.) сквозь прозоры колосниковой решетки. Избыточное давление газа перед горелкой 0,9 кПа (90 мм вод. ст.); подача газа горелкой 40—63 м3/ч.

Рис. 1. Схемы диффузионных горелок:
а — с одним рядом отверстий; б — с двумя рядами отверстий; в-кольцевая горелка; г — подовая (щелевая) горелка

При переводе секционных котлов на газ установка подовых горелок дает равномерный обогрев секций, в то время как установка газовых горелок с фронта котла часто приводит к авариям от трещин и пережога металла. Потери от химической неполноты сгорания в подовых горелках почти отсутствуют при весьма малых коэффициентах избытка воздуха в топке порядка ост = 1,1.

На рис. 2 изображена схема внутренней диффузионной подовой горелки с кирпичными стабилизаторами горения, способствующими стабилизации пламени при случайном временном повышении давления газа или увеличении скорости газа, нередко приводящем к опасному срыву пламени. Между трубами для газа на колосниковой решетке установлены кирпичные разделительные стенки. Струйки газа вытекают из отверстий труб под углом к потоку воздуха, так что они ударяют в кирпичные стены. Раскаленный кирпич также способствует поддержанию устойчивого горения.

Рис. 2. Подовая горелка с кирпичными стабилизаторами горения
1 — короб для подачи воздуха; 2 — смотровое окно; 3— фланец запального отверстия; 4— привод шибера, регулирующего подачу воздуха; 5— фланец воздухопровода; 6—трубы для подачи газа

Рис. 3. Вертикально-щелевая горелка конструкции Ленги-проинжпроекта:

На рис. 3 изображена вертикально-щелевая газовая горелка конструкции Ленгипроинжпроекта, применяемая для экранизированных водотрубных котлов, в частности, Для котлов типа ДКВР.

Горелка представляет собой прямоугольный короб для подачи воздуха; из короба воздух поступает в вертикальную щель в обмуровке котла шириной 80—100 мм и высотой 450—950 мм. В коробе вмонтированы две вертикальные газораспределительные трубы диаметром 40—60 мм, имеющие по ряду отверстий диаметром 2,2—3,2 мм с шагом 17—25 мм. Струйки газа через эти отверстия с двух сторон поступают в поток воздуха, направляющегося в щель. Эта горелка рассчитана на минимальное избыточное давление природного газа 10 кПа (1000 мм вод ст.) и на подачу газа 53—215 м3/ч; горелка работает устойчиво при избыточном давлении газа 1,4—27 кПа (140—2700 мм вод. ст.).

Рис. 4. Диффузионная горелка с кольцевым выходом и закручиванием газа

Воздушное сопротивление горелки 0,6 кПа (60 мм вод. ст.). При коэффициенте избытка воздуха а= 1,1-5-1,2 потери от химической неполноты сгорания отсутствуют.

При избыточном давлении газа больше 27 кПа (2700 мм вод. ст.) факел отрывается от щели, а при давлении меньше 1,5 кПа (150 мм вод. ст.) факел удлиняется до 1,5—1,8 м и качество смещения газа с воздухом ухудшается.

На рис. 4 показана диффузионная горелка с кольцевым выходом и закручиванием газа, выпускаемая шести размеров на различные подачи природного газа от 35 до 350 м3/ч. Газ поступает через штуцер 3 в кольцевое пространство между стенками цилиндра 6 и корпуса 5 и вытекает в топку тонкими струями через тангенциально расположенные щели, в которых газ приобретает вращательное движение. Воздух частично («50%) поступает во внутренний цилиндр 6 и частично («50%) через окно 7 на выходе из горелки, где перемешивается с вращающимся газом. Поворотные шиберы — воздушные регистры 4 и 2-служат для регулирования количества поступающего воздуха.

Диффузионная горелка, изображенная на рис. 4, удовлетворительно работает и при низком избыточном давлении газа 0,6—1 кПа (60—100 мм вод. ст.), и при среднем избыточном давлении 10—30 кПа (1000—3000 мм вод. ст.). При коэффициенте избытка воздуха в топке а—1,2-7-1,5 потери от химической неполноты сгорания незначительны, если в топке поддерживается разрежение 10—15 Па (1—1,5 мм вод. ст.).

Основные преимущества горелки — простота устройства, устойчивость ее работы без проскока пламени в горелку и отрыва пламени от нее при изменении подачи горелки в 2,5 раза и легкость регулирования. Для снижения нагрузки уменьшают подачу газа и соответственно подачу воздуха. В противном случае при повышенных коэффициентах избытка воздуха происходит отрыв струей воздуха пламени от горелки. Увеличение подачи часто сопровождается недопустимым повышением давления газа (но сравнению с максимально допускаемым по инструкции) , что приводит к отрыву пламени от горелки.

Недостаток горелки — работа с повышенным коэффициентом избытка воздуха и в результате этого со сниженной температурой горения топлива.

Инжекционные горелки низкого давления

На рис. 5 изображена инжекционная горелка низкого давления частичного (или неполного) смешения конструкции Мосгазпроекта, предназначаемая для отопительных секционных котлов. Горелка состоит из газового сопла, смесителя и горелочной насадки. Топливо поступает из газопровода при избыточном давлении 0,3— 2 кПа (30—200 мм вод. ст.) в газовое сопло, установленное в сужающейся части 3 смесителя. При истечении газа из сопла его скорость увеличивается, а давление снижается, в результате чего вокруг газового сопла создается разрежение, и в это разреженное пространство инжектируется (подсасывается) первичный воздух из атмосферы, смешивающийся с вытекающим из сопла газом. Затем газовоздушная смесь проходит через наиболее узкую часть смесителя — головку, где скорость смеси максимальна, а давление минимально, и поступает в расширяющуюся часть смесителя — диффузор, где скорость газовоздушной смеси несколько уменьшается, а давление ее возрастает.

Рис. 5. Инжекционная газовая горелка низкого давления неполного (или частичного) смешения

Из диффузора газовоздушная смесь поступает в горелочную насадку, из которой она через круглые отверстия (диаметром 3—6 мм) поступает в топку, где сгорает в виде отдельных факелов.

Объем первичного воздуха может быть изменен перемещением воздушной регулировочной шайбы.

Б смеситель инжектируется первичный воздух в объеме 30—60% от минимального (теоретически необходимого) объема; остальной воздух, так называемый вторичный воздух, поступает из атмосферы непосредственно к факелам.

Подача ннжекционных горелок низкого давления невысокая — 0,2—25 м3/ч; тепловая мощность 2—230 кВт (2—200 Мкал/ч). Подачу горелки регулируют поворотом крана, устаповленного на газоподводящей линии, т. е. увеличением или уменьшением объема газа, поступающего в горелку.

Рис. 6. Установка инжекционных горелок низкого давления в чугунном котле Стреля:
1 — горелка; 2 — отверстие для розжига горелок; 3 — наблюдательный глазок; 4 — взрывной предохранительный клапан; 5 — газоходы котла; 6 — дымовая заслонка (шибер); 7 — дымоход между котлом и дымовой трубой

Эти горелки устанавливают в топках секционных отопительных котлов Стреля, Стребеля большой модели и котлов HP, а также в других установках с удлиненной топкой и высотой не менее 600—900 мм, котлов ВНИИСТО; кроме того, их применяют в качестве запальных горелок. Эти горелки характеризуются простотой устройства и обслуживания, но работают с повышенными коэффициентами избытка воздуха (ат = 1,2— 1,5 и более) и часто со значительной неполнотой сгорания.

Полное сгорание топлива в ипжекционных горелках низкого давления характеризуется голубовато-фиолетовым пламенем с внутренним конусом зеленовато-голубого цвета.

Рис. 7. Инжекцнонная газовая горелка пятисекционных котлов ВНИИСТО-Мч

Показателем неполного сгорания топлива с образованием окиси углерода и оседания сажи на газовой поверхности нагрева котла является потемнение пламени и появление на его концах красноватого оттенка.

Давление газа перед горелкой больше максимально допускаемого для данной горелки приводит к отрыву пламени от горелки. Следствием понижения давления перед горелкой по сравнению с минимально допускаемым его значением является проскок пламени в топку.

Регулирование объема первичного воздуха производится поворотом шайбы. При уменьшении подачи первичного воздуха( по сравнению с нормальной) снижается скорость горения смеси газа и воздуха и увеличивается длина пламени, а когда цвет кончиков факелов становится желтым, то пламя начинает светиться. При дальнейшем уменьшении подачи первичного воздуха пламя значительно удлиняется, делается полностью светящимся и приобретает желтовато-соломенный цвет.

Увеличение подачи первичного воздуха (по сравнению с нормальной) приводит к ускорению длины пламени (оно делается прозрачным и начинает отрываться от горелки); горение протекает с химическим недожогом и образованием окиси углерода и сажи вплоть до полного загазовыва-ния топки и дымоходов котла (при полном отрыве пламени).

Из сказанного следует, что при регулировании работы инжекционной горелки низкого давления для придания устойчивости пламени и для спокойной бесшумной работы горелки, повернув воздушную шайбу, необходимо изменить соотношение количеств первичного воздуха и расходуемого газа (так называемый коэффициент инжекции), а в отдельных случаях изменить и разрежение в топке.

Необходимо помнить, что инжекционные горелки низкого (как и среднего) давления при изменении давления газа обладают способностью поддерживать постоянство коэффициента инжекции, т. е. постоянство соотношения между количеством расходуемого газа и инжектируемым им в горелку первичного воздуха. Другими словами, инжекционные горелки обладают способностью саморегулирования.

При значительных изменениях низшей объемной теплоты сгорания газообразного топлива необходимо изменить его давление перед горелкой (с повышением теплоты сгорания давление газа увеличивают) с соответствующим изменением диаметра сопла, а в отдельных случаях и с изменением диаметра смесителя. При небольших изменениях объемной теплоты сгорания регулируют только объем вторичного воздуха, а при увеличении плотности газа повышают его давление перед горелкой.

Инжекционные горелки низкого давления широко применяют в качестве переносных и стационарных запальников для розжига основных газовых горелок. К переносным газовым запальникам предъявляются следующие основные требования:
1) устойчивость факела запальника как при вводе его в запальное отверстие топки, так и в самой топочной камере, работающей под разрежением до 50 Па (5 мм вод. ст.) либо под избыточным давлением до 20 Па (2 мм вод. ст.);
2) возможность применения газа, используемого в основных горелках;
3) простота конструкции, небольшая масса п достаточная длина для зажигания основных горелок.

При зажигании запальника газовоздушная смесь, выходя из отверстий огневого насадка, горит, образуя огненный «ерш». При внесении запальника в запальное отверстие топки насадок попадает в разреженное пространство. В результате этого увеличивается количество инжектируемого воздуха, происходит проскок пламени в насадок, раскаляющийся до ярко-красного цвета; снаружи насадка горит лишь факел из торцевого отверстия. Затем при вводе насадка и инжектора запальника в топку увеличивается количество инжектируемого воздуха, горение факелов опять происходит на боковой поверхности насадка и снова образуется огненный «ерш», поджигающий газ основной горелки. Длина факела регулируется краном на питающем штуцере газопровода (до шланга). Крючок служит для подвешивания запальника.

Тепловая мощность запальника Мосгазпроекта 0,7— 3,5 кВт (600—3000 ккал/ч). На рис. 9, а, б изображены переносные однофакельный и многофакельный инжекци-онные запальники конструкции Ленгипроинжпроекта для топок с разрежением, предназначаемые для работы на природном газе, на смеси природного газа со сланцевым и на сжиженном газе (смеси пропана с бутаном) как при низком избыточном давлении газа перед запальником 0,5—5 кПа (50—500 мм вод. ст.), так и при среднем избыточном давлении газа 10—100 кПа (1000—10 000 мм вод. ст.).

В однофакельном запальнике струя газа, вытекая из сопла, инжектирует воздух в инжектор через четыре отверстия диаметром 10 мм. Сгорает газовоздушная смесь на выходе из огневого насадка. Защитный кожух с отбортовкой защищает факел от срыва его воздухом.

При погасании запальника в топке следует открыть отверстия для подачи в топку вторичного воздуха.

В многофакельном запальнике вместо защитного кожуха применяют огневой насадок 2 с 40 отверстиями диаметром 4 мм, расположенными по всей его боковой поверхности, и одним отверстием в торцевой заглушке кожуха диаметром 6 мм. Длина торцевого факела 80—180 мм; диаметр огневого кольца 60—180 мм. Пламя образует огненный «ерш» по всему периметру огневого насадка.

На рис. 10 изображен стационарный запальник, предназначаемый для зажигания основной горелки. Газ низкого давления поступает по трубе диаметром 6 мм в газовое сопло (диаметр 0,7 мм для природного газа и 0,3 мм для сжиженного газа); по выходе из сопла газ через отверстие инжектирует первичный воздух. Газовоздушная смесь направляется в наконечник и вытекает наружу через отверстия 5 шб диаметром 2,5 мм. Факел из отверстия направляется в топку для зажигания основной горелки. Запальник зажигается спичкой, подносимой к наклоненному вниз под углом 30° отверстию. Горением газовоздушной смеси, вытекающей из щели шириной 0,3 мм, пламя передается от одного отверстия к другому.

Рис. 9. Инжекционный запальник для топок с разрежением
а — однофакельный: 1 — защитный кожух; 2 — огневой насадок; 3 — патрубок; 4 — крючок; 5 — обойма; 6 — сопло; 7— корпус инжектора; 8 — прокладка; 9 — удлинитель-рукоятка; 10 — дюритовый шланг: б — многофакельный: 1 — заглушка; 2 — огневой насадок; 3 — штуцер; 4 — крючок; 5 — патрубок; 6 — обойма; 7 — корпус инжектора; 8 — сопло; 9 — прокладка; 10 — удлинитель- рукоятка; 11 — дюритовый шланг

Рис. 10. Стационарный запальник

Инжекционные горелки среднего давления

Инжекционные горелки среднего давления предназначаются для сжигания газа с избыточным давлением 10— 50 кПа (0,1—0, 5 кгс/см2). По своему конструктивному устройству и принципу работы они мало отличаются от инжекционных горелок низкого давления.

Работая на повышенном давлении, они способны подсасывать в смеситель весь необходимый для горения топлива воздух. В связи с этим иижекционные горелки среднего давления называются также горелками полного смешения.

Различают два основных типа инжекционных горелок среднего давления: факельные и коротко факельные (беспламенные). В факельных горелках горение протекает в топочном объеме с видимым факелом горения. В короткофакельных горелках в инжекциопной части заканчивается подготовка газовоздушной смеси, сгорающей затем в раскаленном огнеупорном туннеле (или в раскаленном топочном объеме) без видимого факела или с коротким факелом.

Для обеспечения надежного поджигания газовоздушной смеси, устойчивости процесса горения топлива и защиты от проскока пламени из топки в горелку (обратного удара пламени) в горел очной насадке инжекционной горелки среднего давления устанавливают металлический пластинчатый стабилизатор горения конструкции Ф. Ф. Казанцева (Мосгазпроект) или кольцевой стабилизатор горения. Для борьбы с шумом применяют глушители.

Инжекционные горелки среднего давления факельного тина с пластинчатым стабилизатором горения показаны на рис. 81. Смеситель, в котором установлены сопло и регулятор воздуха, изготовляется сварным аз стали (или литым из чугуна). В выходном сечении диффузора (горелочной насадки) квадратной формы установлен пластинчатый стабилизатор горения, собранный на шпильках и состоящий из пакета стальных пластин шириной 16 мм и толщиной 0,5 мм, скрепленных между собой на расстоянии 1,5 мм. Небольшие щели между пластинами предотвращают проскакивание пламени из топки в горелку. Кроме того, пластинчатый стабилизатор способствует образованию вихревых зон горящей газовоздушной смеси и обеспечивает непрерывное зажигание ее по выходе из горелки. Выходные сечения горелки должны находиться в одной плоскости с внутренней стенкой топки.

Рис. 11. Инжекционная газовая горелка среднего давления с пластинчатым стабилизатором горения системы Ф. Ф. Казанцева: о —типа ИГК-120 тепловой мощности 665 кВт (570 Мкал/ч); б — типа ИГК-250 (с глушителем) тепловой мощностью 2000 кВт (1750 Мкал/ч)

Глушители в, устанавливаемые в месте поступления воздуха в горелки и применяемые для уменьшения шума, создаваемого горелками, одновременно служат регуляторами воздуха.

Для предохранения стабилизаторов горения от перегрева при включении горелок через них продолжают пропускать холодный воздух с целью охлаждения стабилизаторов.

Инжекционные горелки среднего давления выпускаются тепловой мощностью 140—1400 кВт (120— 1200 Мкал/ч), а угловые горелки, более компактные и требующие меньше места для установки, тепловой мощностью 140—840 кВт (120—720 Мкал/ч). Длина пламени составляет в среднем 1 м (при установке в огнеупорном туннеле длина пламени может быть уменьшена).

Для снижения габаритных размеров вместо одной горелки применяют блоки из нескольких горелок.

Инжекционные горелки среднего давления работают достаточно устойчиво при резком изменении их нагрузки или давления газа; сгорание газа полное при небольших коэффициентах избытка воздуха в топке (ат —1,04— 1,10).

Инжекционные горелки полного смешения при разогретом рассекателе или туннеле нормально работают с бесцветным коротким пламенем при полном сгорании топлива. При недостатке воздуха пламя темнеет и принимает желтую и даже красноватую окраску. При больших избытках воздуха усиливается гудение горелки.

Основное преимущество этих горелок, способствующее их широкому использованию в котельных и печных установках малой и средней мощности, — свойство саморегулирования. При сохранении теплоты сгорания газа, при достаточном его давлении перед горелкой и при нормальных его нагрузках с увеличением подачи газа повышается нагрузка горелки и, наоборот, с уменьшением подачи газа снижается ее нагрузка.

Горелки чувствительны к изменению объемной теплоты сгорапия топлива: при ее увеличении газ не полностью сгорает, а при ее уменьшении возрастает коэффициент избытка воздуха. С изменением объемной теплоты сгорания изменяется коэффициент инжекции, т. е. отношение массы воздуха к массе газообразного топлива.

Горелки внутреннего смешения с принудительной подачей воздуха (смесительные горелки)

Такие горелки применяют главным образом в котлах сравнительно большой паропроизводительности. Весь необходимый для горения воздух подается в горелки вентиляторами под избыточным давлением 0,5—3 кПа (50— 300 мм вод. ст.). Это позволяет сжигать относительно большой объем газообразного топлива, поступающего в горелки при избыточном давлении 0,5—2 кПа (50— 200 мм вод. ст.). Тепловая мощность смесительных горелок 400—10 000 кВт (350—9 000 Мкал/ч). В последних конструкциях горелок для удобства автоматического регулирования применяют воздух и газ одинакового давления.

Рис. 12. Многоструйная смесительная короткофакедьная газовая горелка низкого давления конструкции Мосгазпроекта

На рис. 12 изображена многоструйная короткофакедьная вихревая горелка с принудительной подачей воздуха конструкции Мосгазпроекта. Газ поступает пз газопровода по патрубку в газовую камеру, откуда он распределяется по газопроводным трубкам, имеющим на выходе чугунные горелочные насадки с рядом выходных отверстий малого диаметра. Воздух подается вентилятором в воздухопровод, откуда он направляется по воздушному патрубку к горелочным насадкам, где установлены лопатки, создающие вихревое движение воздуха. Здесь происходит интенсивное смешение газа с воздухом. Из горелочной насадки смесь газа с воздухом поступает в топку. Передняя часть горелки для предохранения от разрушительного действия топочных газов обычно футеруется огнеупорным бетоном. Для розжига (ввода переносного запальника) и наблюдения за горением служит центральная труба с откидной крышкой. Кроме того, эту трубу используют для установки мазутной форсунки в случае перерывов в газоснабжении.

Рис. 13. Схема смесительной газовой горелки конструкции Мосгазпроекта

При коэффициенте избытка воздуха ат=1Д-т-1,2 горение протекает с относительно небольшими потерями от химической неполноты сгорания.

На рис. 13 изображена короткофакельная смесительная горелка Мосгазпроекта низкого давления, применяемая для котлов большой мощности; тепловая мощность горелки 2,9—5,8 МВт (2,5—5 Гкал/ч). Газ поступает в центральную трубу горелки и выходит из двенадцати отверстий (диаметром 13—18,5 мм), просверленных под углом 30° в центральном конусе. Воздух поступает из воздухопровода в воздушный патрубок, омывает снаружи центральную трубу и выходит из воздушной камеры между двенадцатью лопастями, где приобретает вихревое вращательное движение. При встрече завихренного воздуха со струями газа в смесительной камере происходит интенсивное их перемешивание — образование однородной газовоздушной смеси, что обеспечивает короткофакельное ее сгорание. Эти горелкп могут работать при пониженном избыточном давлении газа 0,8— 2 кПа [80—120 мм вод. ст.) и воздуха 0,1—2,5 кПа НО—25 мм вод. ст.).

На рис. 14 изображена инжекционная горелка среднего давления с кольцевым стабилизатором горения (Ленгипроинжпроекта), обеспечивающим устойчивую работу горелки без отрыва от нее факела. Часть газовоздушной смеси сквозь отверстия попадает в кольцевой стабилизатор 1 с площадью поперечного сечения, значительно превышающей общую площадь всех отверстий. В связи с этим часть газовоздушной смеси выходит из горелки с малой скоростью, что поддерживает устойчивое горение газа, поджигающего основной поток газа.

Рис. 14. Инжекционная горелка среднего давления с кольцевым стабилизатором горения Ленгипроинжнроекта

На рис. 15 изображена горелка внутреннего смешения с принудительным вращательным движением воздуха, рассчитанная на сжигание коксового газа плотностью рн=0,5 кг/м3 и низкой объемной теплотой сгорания 17 МДж/м3 (4000 ккал/м3). Избыточное давление газа перед рабочей газовой задвижкой 0,8—1 кПа (80—100 мм вод. ст.). Избыточное давление воздуха перед воздушной дроссельной заслонкой 1,5—2 кПа (150—200 мм вод. ст.). Подача газа горелкой 20—400 м3/ч; тепловая мощность 90-1800 кВт (80-1600 Мкал/ч).

Газ поступает через газоподводящий тройник в газовое сопло, а из него через кольцевую щель в смесительную камеру, окруженную огнеупорной футеровкой. Воздух вентилятором подается в горелку сбоку че-рез улитку, в которой он приобретает вращательное Движение вокруг сопла. Из улитки воздух поступает Далее через кольцевую щель в смесительную камеру, где интенсивно смешивается с поступающим в нее газом. Горелка снабжена смотровым окном.

Для избежания проскока пламени в горелку нельзя уменьшать давление газа ниже минимального (по инструкции), зажигать газ на вторичном воздухе (без первичного воздуха) и пускать первичный воздух после зажигания газа; при выключении горелок следует уменьшить поступление газа до минимально допускаемого по инструкции, закрыть поступление первичного воздуха и затем прекратить поступление газа. При повышении нагрузки горелки сначала следует увеличить поступление газа, а затем воздуха; при снижении нагрузки сначала надо уменьшить поступление воздуха, а затем газа. Уменьшать разрежение в топке следует осторожно, непрерывно наблюдая за работой горелки. При появлении проскока пламени в горелку необходимо прекратить поступление газа в нее и пускать горелку снова лишь после полного ее охлаждения.

Рис. 15. Горелка с вращательным движением воздуха

Во избежание отрыва пламени от горелки надо не повышать давление газа и воздуха перед ней больше максимальных значений (по инструкции); попеременно увеличивать поступление первичного воздуха и газа небольшими порциями; осторожно и не резко увеличивать разрежение в топке; не допускать избытка первичного воздуха или большой выходной скорости газовоздушной смеси, на что указывает отрывающееся неровное пламя и гудение горелки. При отрыве пламени от горелки следует немедленно прекратить поступление газа в горелку и пускать горелку снова после 10—15-минутной вентиляции топки.

Беспламенные горелки

Под беспламенным сжиганием газа понимается надежный и экономичный процесс полного сгорания газообразного топлива в огнеупорных туннелях при относительно небольших коэффициентах избытка воздуха.

Рис. 16. Инжекционная туннельная горелка для газа среднего давления и тепловой мощностью 100 кВт (яг 85000 ккал/ч)

На рис. 16 приведена туннельная горелка инжекционного типа, работающая на газе среднего давления. Горючий газ поступает в инжектор, из которого через сопло вытекает с большой скоростью (а следовательно, с пониженным давлением) в смесительную камеру. Через воздушную щель, размер которой может быть изменен перемещением воздушной регулировочной шайбы, из окружающего горелку пространства засасывается воздух в смесительную камеру.

Образующаяся в смесительной камере газовоздушная смесь поступает через горелочную насадку в длинный раскаленный цилиндрический туннель, изготовленный из огнеупорного кирпича. Здесь происходит быстрое и полное сгорание этой смеси с высокими тепловыми напряжениями, во много раз превышающими тепловые напряжения топочного пространства обычных камерных топок.

Недостатком такого способа сжигания газа является то, что передача тепла излучением от газа, сгорающего в туннелях, и от образовавшихся при сгорании топлива проз-зрачных газообразных продуктов сгорания, выходящих из туннелей, к радиационной поверхности нагрева, расположенной в топке, значительно меньше передачи тепла излучением от светящегося пламени в обычных камерных топках к той же радиационной поверхности. В результате котлы, оборудованные беспламенными горелками с длинными туннелями, воспринимают тепла меньше чем котлы, оборудованные газовыми горелками с факельным способом сжигания топлива.

Рис. 17. Панельная горелка Гипронефтемаша

На рис. 17 изображена оправдавшая себя на практике инжекционная беспламенная панельная горелка высокого избыточного давления 0,1—0,25 МПа (1,0—2,5 кгс/см2) ВНИИнефтемаша конструкции Ц. А, Бахшияна.

Газообразное топливо поступает из газопровода по трубе через сопло в смесительную камеру инжектора. Атмосферный воздух подсасывается в смесительную камеру через воздушные отверстия, размер которых можно изменять регулятором воздуха. Из инжектора газовоздушная смесь поступает в закрытую стальную распределительную камеру, а из нее расходится по многочисленным (от 100 до 196) стальным трубкам (ниппелям) 3, прикрепленным к днищу корпуса камеры. На каждую трубку надета керамическая призма с туннелем, где и происходит беспламенное сгорание газовоздупшой смеси.

Передача теплоты радиацией осуществляется в основном от высокотемпературной керамической поверхности панели горелки, а также от прозрачного газового факела.

Топочные стенки котла или печи собирают из отдельных панельных горелок. Газовые горелки выпускаются двух размеров: 500X500 и 605X605 мм. Масса горелки (без керамики) 26,9—38,5 кг.

ВНИИнефтемашем разработаны шесть типоразмеров панельных горелок тепловой мощностью 40—325 кВт (35—280 Мкал/ч).

Для снижения температуры наружной поверхности горелок и уменьшения, таким образом, потерь теплоты от охлаждения кладки служат изоляционные подушки. По данным испытаний, температура излучающей поверхности панельной горелки 800—1100° С, наружной поверхности панели 50—90 °С. При увеличении нагрузки горелки температура излучающей поверхности повышается, а температуры газовоздушной смеси и наружной поверхности панели соответственно понижаются.

Тепловую мощность горелок можно регулировать двумя способами; повышать или снижать давление газа без изменения размера воздушных отверстий (качественное регулирование), повышать, или снижать давление газа с одновременным изменением размера воздушных отверстий (количественное регулирование). При повышении давления газа увеличивается его расход, а заданный (оптимальный) коэффициент избытка воздуха сохраняется.

Промышленные испытания панельных горелок ВНИИнефтемаша, проведенные при сжигании крекинг-газа в отопительных котлах и нефтезаводских трубчатых печах, показали их надежность в работе, большие пределы регулирования (по топливу), почти полное отсутствие потерь от химической неполноты сгорания (^хим= = 0—0,5%) при малых коэффициентах избытка воздуха (ат = 1,05—1,1), а также взрывобезопасность, удобство транспорта, монтажа и ремонта. Горелки обеспечивают малые потери тепла от наружного охлаждения кладки (благодаря уменьшенным размерам последней и низкой температуре ее наружной поверхности) и с уходящими газами (благодаря низкому коэффициенту избытка воздуха и относительно невысокой температуре уходящих газов).

Комбинированные газомазутные горелки

Комбинированные газомазутные горелки предназначены для совместного и раздельного сжигания газа и мазута. Кроме того, они обладают способностью при необходимости быстро переходить с газа на мазут и, наоборот, с мазута на газ. Газомазутные комбинированные горелки системы ОЭН (Оргэнергонефти), простые в изготовлении и надежные в эксплуатации, выпускаются на подачу топлива 75, 125, 150, 250, 350, 500, 750 и 1000 кг/ч; соответствующая тепловая мощность горелок 800—10 700 кВт (0,7-9,2 Гкал/ч).

Конструктивное устройство мазутной и воздушной частей комбинированных газомазутных горелок такое же, как и у форсунок низконапорного воздушного распыливания ОЭН с завихрителем; отличаются они только наличием газовой части. В первоначальных конструкциях применялся внутренний подвод газа и использовалась для этого часть воздушного объема корпуса форсунки, В более поздних конструкциях с внешним подводом газа последний подводится к газовой камере форсунки по самостоятельному газопроводу.

Газ поступает из газопровода в газопитающий узел, из которого он вытекает через два ряда отверстий в амбразуру. Воздух под избыточным давлением вентилятора 2 кПа (200 мм вод. ст.) движется внутри кожуха горелки и для лучшего перемешивания с газом (мазутом или смесью газа и мазута) проходит через завихритель с профилирующими лопатками. Масса мазута, поступающего по мазутному стволу, регулируется степенью открытия регулировочного вентиля.

При аварийной остановке вентилятора предусмотрено распыливание мазута паром, поступающим по паровому стволу 6; при этом воздух для горения подводится из котельного помещения.

Основные данные горелки ОЭН-250-ГМВ6: расход топлива 250 кг/ч; тепловая мощность 2700 кВт (2,3 Гкал/ч); часовой расход воздуха 3300 м3/ч (в том числе первичного воздуха через форсунки 2300 м3/ч); масса всей горелки с корпусом 123 кг.

Рис. 18. Комбинированная газомазутная горелка воздушного распыливания ОЭН-250-ГМВ6 с внешним подводом газа:
1 — кожух горелки; 2 — газопитающий узел; 3 — завихритель; 4 — регистр; 5 — регулировочный мазутный вентиль; 6 — паровой ствол; 7 — мазутный ствол; 8 — наконечник парового ствола; 9 — наконечник мазутного ствола

Комбинированная газомазутная горелка типа ОЭН с внутренним подводом газа отличается от горелки ОЭН-250-ГМВ6 главным образом использованием части внутреннего объема воздушной части горелки для подвода газа.

Рис. 19. Комбинированная газомазутная горелка ФГМ-4 воздушного распыливания конструкции Гипронефтемаша

При коэффициенте избытка воздуха ат=1,15—1,20 химическая неполнота сгорания в комбинированных газомазутных горелках типа ОЭН составляет 0—1%.

В газомазутных комбинированных горелках типа ФГМ конструкции ВНИИнефтемаша мазут распыливается воздухом низкого давления, поступающим от вентилятора, воздухом повышенного давления, поступающим от компрессора, или водяным паром.

На рис. 19 изображена комбинированная газомазутная горелка ФГМ-4 конструкции ВНИИнефтемаша. Горелка состоит из трех частей: газовой, мазутной и воздушной.

Мазут поступает под избыточным давлением 0,1 МПа (| кгс/см2) во внутреннюю трубку, заканчивающуюся соплом, и вытекает из наконечника наружной трубки. Масса подаваемого мазута регулируется шпинделем в результате его перемещения вдоль оси паромазутной головки. Газ при избыточном давлении 1—10 кПа поступает в коллектор горелки

(полое кольцо с подводящим штуцером диаметром 50 мм) и далее в восемь трубок для распыливания газа. Штуцер диаметром, равным 25 мм, служит для дренажа. Воздух поступает во внутреннюю часть корпуса под давлением 2—3 кПа (200—300 мм вод. ст.) от вентилятора и далее проходит через регулирующую заслонку, передвигаемую по трубе ручкой, и завихритель, подхватывая и завихряя струю мазута, выходящего из наконечника. Объемный расход воздуха, подаваемого для сжигания газа, можно регулировать поворотным шибером.

На основе горелки ФГМ-4 ВНИИнефтемаш разработал конструкции нормализованных, выпускаемых серийно, газомазутных горелок ФГМ-95ВП, ФГМ-120 и ФГМ-120М на подачу мазута 100, 120 и 200 кг/ч и на подачу газа 100—160 м3/ч; соответствующая тепловая мощность горелок 1100 и 2300 кВт (1 и 2 Гкал/ч). В этих горелках мазут поступает по наружной трубе, а пар — по внутренней. Удельная масса пара, расходуемая на паровое распылива-ние мазута массой 1 кг, составляет 0,45 кг.

Кроме того, ВНИИнефтемашем разработаны:
1) факельные горелки типа ФНЩУ с паровым или воздушным (от компрессора) распыливанием мазута (подача мазута 70—120 кг/ч и природного газа 80—145 м3/ч);
2) факельные комбинированные газомазутные горелки ГИК-2 парового распыливания мазута (подача мазута 70—170 кг/ч и газа 90—200 м3/ч; избыточное давление газа 30—200 кПа, мазута 10—50 кПа и пара 0,2—0,6 МПа; тепловая мощность 1400 кВт);
3) комбинированные газомазутные плоскофакельные горелки ПФ-2 с паровым распыливанием мазута (подача мазута 80—150 кг/ч, газа 95—180 кг/ч; тепловая мощность 900—1700 кВт.

На рис. 20 изображена комбинированная газомазутная кольцевая турбулентная горелка Ленгипроинжпроекта.

Воздух подается вентилятором под избыточным давлением 1 кПа (100 мм вод. ст.) в корпус улиткообразной формы- Здесь воздух завихривается и через центральное окно поступает в амбразуру топки.

Рис. 20. Комбинированная газомазутная кольцевая турбулентная горелка Ленгипроинжпроекта с периферийной подачей газа

Газ под давлением 0,2—3,5 кПа (20—350 мм вод. ст.) направляется из газового патрубка в кольцевой газовый коллектор, из которого он поступает периферийно через два ряда отверстий диаметром 5 мм, расположенных в шахматном порядке, в воздушный турбулентный поток, с которым он тщательно перемешивается. При переходе на сжигание мазута газовый коллектор прикрывают защитным устройством и в центральную трубку горелки вводят паровую мазутную форсунку.

Подача горелкой газа 250—950 м3/ч. Коэффициент избытка воздуха ат = 1,2.





Похожие статьи:
Оказание первой помощи при отравлениях, ожогах и поражениях электрическим током

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Машинист котельных

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум