Газовые горелки

КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРЕЛОК И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ

В литературе газовые горелки классифицируются по: а) теп­лоте сгорания газа; б) давлению газа в сети; в) назначению; г) ме­тоду сжигания газа; д) способу подвода воздуха; е) конструктив­ным особенностям и т. д.

Наиболее целесообразно, по мнению автора, классифицировать газовые горелки по способу подвода воздуха для горения, учиты­вая конструктивные особенности горелок.

Диффузионные горелки. У них весь необходимый воздух прите­кает к пламени из окружающей атмосферы. Эти горелки малочув­ствительны к колебанию давления газа, имеют большой диапазон регулирования, но требуют значительного объема топочной камеры

Я завершения процесса горения. Это объясняется малой ско­ростью перемешивания газа с воздухом, что приводит к увеличе­нию длины факела. Для газов с большой теплотой сгсрания, тре­бующих для полного сжигания больших количеств воздуха, такие горелки применяются редко.

2 А. с. Иссерлин

Инспекционные горелки. Образование газовоздушной смеси ча­стично или полностью происходит внутри самой горелки, поэтому они делятся на горелки частичного-и полного смешения. У горелок полного смешения горение завершается в минимальном объеме. В горелках частичного смешения только часть воздуха, необходи­мого для горения, поступает внутрь горелки в качестве первич­ного, а остальной воздух (вторичный) поступает к горелке извне. В этом случае процесс смешения затягивается и факел получается более длинным. Поступление воздуха и образование газовоздуш­ной смеси в инжекционных горелках происходит подсасыванием (эжектированием) воздуха за счет энергии струи газа.

Инжекционная горелка (рис. 3) состоит из четырех основных частей: газового сопла, смесителя, горелочного насадка и регуля­тора первичного воздуха.

Соплом называют калиброванное отверстие, через которое го­рючий газ подается в горелку. Оно выполняет две задачи: пропу­скает в горелку определенное количество газа и преобразовывает потенциальную энергию газа в кинетическую энергию газовой струи, причем скорость истечения газа из сопла получается до­вольно значительной. Так, перепад давления в сопле 150 мм вод. ст. создает скорость вытекающей струи порядка 50 м/сек.

Основным размером, характеризующим сопло, является его диаметр. Диаметр сопла должен строго соответствовать расчетным данным, так как от этого зависят производительность горелки и ее инжекционная способность. Сопло придает вытекающей струе определенную форму и направление.

Смеситель горелки служит для смешения газа с воздухом, т. е. получения однородной газовоздушной смеси, и выравнивания ско­рости по сечению горелки. Смесители в зависимости от типа го­релки выполняются либо в виде системы, состоящей из инжектора, цилиндрического горла и диффузора, либо в виде цилиндрической трубы.

Инжектор расширяющейся частью обращен к соплу. При исте­чении из сопла газа с большой скоростью в инжекторе создается разрежение, за счет которого происходит подсасывание воздуха из окружающей атмосферы. Воздух, поступающий в горелку, смеши­

Вается с газом, при этом скорость по сечению инжектора распреде­ляется весьма неравномерно.

Для выравнивания скорости потока газовоздушной смеси по сечению служит средняя цилиндрическая часть смесителя — горло. Оно является самой узкой его частью. Диаметр горла — суще­ственный фактор для инжекционных горелок. От величины отноше­ния диаметра горла к диаметру сопла зависит коэффициент ин- жекции горелки, т. е. количество воздуха, засасываемого через смеситель. Если, например, коэффициент эжекции А равен 8,0, то это значит, что на каждый кубометр газа горелка эжектирует

8,0 м3 воздуха. Следовательно, коэффициент избытка воздуха опре­делится как отношение коэффициента эжекции к количеству воз­духа, теоретически необходимому для горения, т. е.

А

А=------

Диффузор служит для преобразования части скоростного на­пора потока в статический, необходимый для преодоления после­дующего сопротивления горелки. В диффузоре заканчивается сме­шение газа с воздухом, и на выходе из него наблюдается полное выравнивание концентраций по сечению.

Насадок горелки предназначен для выдачи газовоздушной смеси и может иметь различную форму. Он часто конструктивно совмещается со стабилизатором (например, в пластинчатом или кольцевом стабилизаторе). Иногда горелка крепится насадком к газовому прибору или топочной камере.

Регулятор первичного воздуха служит для регулирования коли­чества воздуха, поступающего в горелку. Наиболее часто он вы­полняется в виде воздушно-регулировочной шайбы или заслонки. Иногда он конструктивно совмещается с устройством для глуше­ния шума (например, у инжекционных горелок среднего давле­ния с пластинчатыми стабилизаторами конструкции Мосгазпро - екта).

Инжекционные горелки полного смешения рассчитываются обычно на работу с коэффициентом избытка воздуха 1,05—1,15. В инжекционных горелках частичного смешения коэффициент из­бытка первичного воздуха находится в пределах 0,3—0,6.

В инжекционных горелках полного смешения можно сжигать всю газовоздушную смесь на огнеупорных поверхностях, которые, накаляясь, дают концентрированное тепловое излучение. Эта раз­новидность инжекционных горелок называется горелками инфра­красного излучения.

Горелки с принудительной подачей воздуха. Весь необходимый Для горения воздух нагнетается вентилятором. Эти горелки часто называют также двухпроводными. На рис. 4 показаны схемы наи­более распространенных горелок с принудительной подачей воз­духа. Горелка на рис. 4,а имеет периферийную подачу газа, т. е. газ подается в виде струй в поперечный воздушный поток. В го­
релке на рис. 4, Б осуществляется центральная подача газа в поток воздуха.

В горелках с принудительной подачей воздуха для лучшего смешения газа с воздухом используются различные конструктив­ные приемы. Например, можно закручивать воздушный поток в специальных устройствах, разбивать поток газа на мелкие струи или подавать газ под углом к воздушному потоку.

В зависимости от конструкции горелки весь воздух может пода­ваться в качестве первичного либо часть его как первичный, часть — как вторичный.

Рис, 4. Принципиальная схема горелки с принудительной подачей воздуха. а — периферийная; б — центральная подача газа.

Комбинированные горелки. В них возможно поочередное сжига­ние нескольких видов топлива. Существуют горелки, рассчитанные на сжигание трех видов топлива. Некоторые конструкции комбини­рованных горелок допускают одновременное сжигание двух видов топлива. Более широкое распространение получили пылегазовые и газомазутные горелки.

* *

#

Из-за отсутствия нормативных данных на газовые горелки при­ходится оценивать их качество по определенным требованиям, ко­торые сводятся к следующему:

1) горелки должны обеспечивать полное сжигание газа при минимальном избытке воздуха;

2) горелки должны работать устойчиво (без отрыва и проскока пламени) в необходимом диапазоне изменения тепловых нагрузок;

3) конструкция и компоновка горелки должны полностью пре­дохранять ее детали от перегрева и обгорания;

4) потери напора в горелке по воздушному и газовому (для низкого давления) трактам должны быть минимальными;

5) при работе горелки на двух видах топлива оба топлива при раздельном их сжигании должны использоваться с максимальной
эффективностью, а переход с одного топлива на другое осуществ­ляться в короткий срок;

6) горелки должны быть просты в изготовлении, надежны и безопасны в эксплуатации, удобны для ремонта и осмотра.