ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

ГОРЕЛОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗОВ И МАЗУТА

Газовые горелки подразделяются на горелки для высококалорий­ных (природных) и низкокалорийных (доменных и др.) газов. В первом случае в горелке газ должен быть перемешан с воздухом, которого по массе примерно в 10 раз, а по объему с учетом его подогрева в 20— 25 раз больше. При этом для исключения возможности термического разложения высококалорийные природные газы, содержащие высоко­молекулярные углеводородные соединения, предварительно не по­догревают.

Горелки для природного газа подразделяют на две основные груп­пы: с закрученным вводом воздуха и прямоточные.

Ввиду того что для сжигания мазута преимущественно исполь­зуются горелки с закрученным вводом воздуха, этот тип горелок полу­чил широкое распространение в виде комбинированных газомазутных горелок. Горелки с закрученным вводом воздуха могут быть исполь­зованы и как чисто газовые, но в этом случае мазутная часть конструк­ции не выполняется.

Низкокалорийные газы менее подвержены термическому разложе­нию, а расход их соизмерим с количеством воздуха, подаваемого для горения. Поэтому целесообразно наряду с воздухом предварительно 202
подогревать низкокалорийный газ. Соизмеримость объемов низкокало­рийных газов и воздуха, подаваемых в горелку, обусловливает прин­ципиальное различие в конструкции горелок для низкокалорийных и природных газов.

Прямоточные горелки для сжигания природного газа конструктивно просты. В щелевой прямоточной горелке (рис. 11-9) воздух через короб 1, в ко­тором установлены направляющие ли­сты, поступает в амбразуру 2, выпол­ненную в виде вертикальной щели.

Газ поступает по вертикальным кол­лекторам 3 и через расположенные на них два ряда сопл мелкими струями . вытекает в воздушный поток. Для обе - х. спечения хорошего смешения газа Л с воздухом сопла выполнены двух раз­меров. По направлению движения воз­духа сначала установлены сопла с большим диаметром, а потом — с мень­шим. По истечении газа из сопл начи­нается его смешение с воздухом, кото-

Келе. Скорость выхода газовоздушной ^ смеси из амбразуры в топочную каме­ру 25—50 м/с.

Горелки для низкокало­рийных газов выполняют чисто газовыми. На рис. 11-10 показана горелка ТКЗ для доменного газа.

Газ и воздух поступают с противоположных стороннего коллектора 1, причем

Вентилями, а воздуха — поворотными шиберами 2. Далее газ и воздух проходят через слоистый распределитель 3 параллельными переме­жающимися плоскими потоками. Из горелок воздух вытекает через щели 4 плоскими потоками с обеих сторон газового сопла 5, что созда­ет благоприятные условия для их смешения. Скорость газа и воздуха на выходе из сопл и щелей горелки составляет 20—30 м/с. Производи­тельность горелки по доменному газу 3,35—4,2 м3/с (12 000—15 000м3/ч).

Для парогенераторов малой производительности и в печной техни­ке используются инжекционные горелки (рис. 9-16), в которых воздух поступает за счет инжектирующего действия потока газа.

На энергетических парогенераторах применяют газомазутные го­релки со смесительным аппаратом газовой части с частичным смеше­нием газа с воздухом в ее амбразуре.

В связи с тем, что объем высококалорийных газов в 20—25 раз меньше объема воздуха, подаваемого для его сжигания, в горелках смешение осуществляется путем равномерного ввода мелких газовых струй в общий поток воздуха.

Газомазутные горелки различаются между собой конструкцией воздухозакручивателей (регистров), которые выполняют двух типов (тангенциальные и аксиальные); способом ввода газа в воздушный по­ток (с периферийной и центральной раздачей газа) и применением однопоточного или двухпоточного распределения воздуха в самой горелке.

По данным ЦКТИ закрутка потока в аксиальном воздухозакручи - вателе с углом установки лопаток к оси горелки 45—50° обеспечивает достаточно устойчивую стабилизацию воспламенения и достаточную интенсивность горения и в то же время дает умеренные потери на со­противление.

В газомазутной горелке ЦКТИ (рис. 11-11) подаваемый воздух делится на два потока устанавливаемой в коробе 1 раздели-

Тельной перегородкой 2 и коаксиальным патрубком 3. При раздельном регулировании расхода воздуха в них с помощью шиберов 4 и 5 можно регулировать степень закрутки потока, осуществляемого в цилиндриче­ском регистре 6 осевого типа. Это позволяет при сжигании жидкого топлива и на пониженных нагрузках сохранять на периферии амбразу­ры заданные скорости воздуха. Лопатки регистра спрофилированы так, что со стороны входа воздуха имеют прямой участок и участок, повер­нутый по радиусу под углом 40—50°, на стороне выхода воздуха. Газ подается в горелку через кольцевой коллектор 7 и из отверстий посту­пает по периферии в воздушный поток. Газовоздушная смесь из амбра­зуры биконической формы, раскрывающейся под углом 20—25°, посту­пает в топочную камеру. Наличие пережима в амбразуре препятствует обратному течению продуктов сгорания в амбразуру и защищает рас­пределительную камеру от нагрева. Мазутная форсунка устанавливает­ся во втулке регистра.

Газомазутные горелки ЦКТИ выпускаются производительностью по природному газу с теплотой сгорания 35,6 МДж/кг (8500 ккал/кг) от 0,075 до 1,8 м3/с (270—6480 м3/ч) при давлении 0,1013 МПа и 0°С или по мазуту от 0,07 до 1,66 кг/с (250—6000 кг/ч). Скорость воздуха в пере­жиме амбразуры для горелок производительностью по мазуту 0,07 кг/с рекомендуется в пределах 25—35 м/с, а производительностью 1,66 кг/с—35—50 м/с. При этом требуемый напор воздуха перед горел­кой соответственно составляет 0,64—1,26 и 1,26—2,58 кПа.

Газомазутная горелка ТКЗ выполнена с тангенциальным регистром и центральной раздачей газа (рис. 11-12). Из короба 1 воз­дух подается в тангенциальный регистр 2 и далее закрученным пото­ком направляется в амбразуру. Газ подается через кольцевой канал 3,

Образованный двумя соосно установленными трубами, и через радиаль­но расположенные отверстия в несколько рядов у конца канала вводит­ся из центральной части горелки в воздушный поток. При переходе с одного топлива на другое сначала горелка отключается, а затем включается на требуемое топливо. При включении подачи мазута форсунка автоматически ^выдвигается в амбразуру. Все операции по переключению производятся автоматически с помощью приводного устройства. При скоростях такого же порядка, как в горелках ЦКТИ, требуемый напор горелок ТКЗ той же производительности на 10—15°/о: больше.

Конструкция горелки предусматривает установку рабочей мазут­ной форсунки и запального устройства (ЗЗУ-4) с дистанционным управ­лением. Растопочная форсунка производительностью 30% рабочей уста­навливается рядом и зажигается таким же запальным устройством.

Однопоточные горелки с форсунками механического распыления имеют пределы качественного регулирования от 100 до 70%; двухпо­точные— от 100 до 50%. При необходимости более глубокого регули­рования следует применять специальные форсунки или повышать на­чальное давление мазута.