ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

РАСЧЕТ ГАЗОВЫХ ГОРЕЛОК

В газомазутных топках, снабженных современными горелочными устройствами с автоматическим управлением процессом сжигания, ста­ло возможным сжигать природные газы и мазут с малыми избытками воздуха практически при отсутствии или малой величине химической неполноты сгорания, менее 0,5%. Поэтому рекомендуется процесс сжи­гания этих топлив поддерживать с коэффициентом избытка воздуха за пароперегревателем не выше 1,03—1,05.

Расчет газомазутных горелок, а также газовых горелок без пред­варительного смешения и газовых горелок с предварительным смеше­нием включает определение расхода газа и воздуха на одну горелку. Расход газа на горелку (м3/с) определяется по формуле (3-23). ■

Расход воздуха на горелку

Ув=-±-$гУ°аг, (11-12)

В формуле:

П — число горелок на парогенераторе, шт.;

Vг — расход газа на парогенератор при его номинальной произво­дительности, м3/с, при давлении 0,1013 МПа и 0°С;

Уо — теоретически необходимое количество воздуха для сжигания газа, м3/м3.

Аг — коэффициент избытка воздуха в горелке.

По значениям Ут, Ув, рекомендуемым скоростям газа и воздуха определяются сечения газового и воздушного трактов горелки. Стати­ческий напор газа и воздуха, требуемые для создания выходных ско­ростей и для преодоления местных сопротивлений, подсчитывается по формуле

Этот расчет выполняется с учетом величины разрежения или дав­ления в топочной камере на уровне горелок. Численные значения коэф­фициента местного сопротивления | определяются по таблицам, харак - 206

Теризующим аэродинамическое сопротивление горелок, близких по кон­струкции к проектируемым.

Далее проводятся специфические расчеты для данного типа го­релок.

Так, для горелок с частичным смешением для обеспечения хоро­шего смешения газа с воздухом, необходимого при сжигании с малыми избытками воздуха, смесительный аппарат рассчитывается так, чтобы в горелке разовые струи возможно равномерно и полнее распространя­лись в воздушном потоке. Для этого основным является расчет проник­новения газовых струй в сносящий воздушный поток.

На основании экспериментальных исследований Ю. В. Ивановым [Л. 34] получена следующая формула для определения относительной глубины проникновения газовых струй в поперечный поток воздуха:

!Я-К-1-1/11

Й V Рв '

В формуле:

Н — абсолютная глубина проникновения в поток, т. е. расстояние от плоскости выходного сечения газовых сопл до оси струи, дринявшей направление потока, мм;

Й — диаметр газовых сопл, мм;

Кз — опытный коэффициент, зависящий от относительного шага между соплами; при Б/й=4,27; 8,7 и 12 соответственно /Св= 1,в;

1, 7 и 1,8;

5 — расстояние между осями соседних сопл, мм;

№т и — скорость истечения газа из сопл и средняя скорость воздушного потока, ,м/с;

Рг и рв —плотность газа и роздуха, кг/м3.

Диаметр струй, принявших направление потока воздуха, по опыт­ным данным составляет:

£> = 0,75 Н.

Рассмотрим эту методику применительно к щелевым прямоточным горелкам шириной 2Ьо. Для равномерного распределения газовых струй по сечению горелки коллекторы для подвода газа выполняют с двухряд­ным расположением сопл и уста­навливают с двух длинных сторон выходного канала горелки (рис.

11- 13). Сопла на коллекторе распо­лагают так, чтобы по направлению движения воздуха сначала находи­лись сопла большего диаметра, а потом меньшего. Примем, что 2/3 части сечения горелки снабжаются газом из больших сопл, а 7з—из малых. Тогда диаметр газоъых струй, принявших направление воздушного потока, должен составить: для струй больших сопл

Ок = 4-6.; (П-15)

Для струи малых сопл

Соответственно глубина проникновения составит: для струй больших сопл

Лк = -§-£<>; (11-17)

Л„ = 4-6.. (П-18)

Для обеспечения такой глубины проникновения необходимо иметь скорость истечения газов согласно формуле (11-13) из больших сопл

<1Ы9>

При одинаковом перепаде давления на больших и малых соплах скорость истечения из них будет примерно одинаковой. Исходя из этого условия, получаем следующее соотношение для определения диаметра малых сопл:

(11-20)

Общая площадь сечения больших сопл

Количество больших сопл, шт.,

_ 2/ЗТ/Г /, і 90*

Где 5— сечение большого сопла, мг.

Количество малых сопл, шт.,

= ‘^г/

Где [ = - V*- — сечение малого сопла, м!.

Шаг установки большого сопла

5. = ^-. (П-24)

Где / — высота выходного канала горелки.

Расстояние от малых граней выходного сечения до оси ближайше­го большого сопла:

51=0,55к. (11-25)

Шаг установки малых сопл

5. = ^. (11-26)

Смесительный аппарат газомазутных и пылегазовых горелок рас­считывается так же, как и для горелок для природного газа.

Расчет газовых горелок без предварительного смешения выпол­няется проще. В расчет входит определение выходных сечений для газа и воздуха, по рекомендуемым скоростям выхода их из соответствующих каналов горелки.

208

В горелках предварительного смешения газ, подаваемый под дав­лением, инжектирует воздух непосредственно из атмосферы, рбразуя газовоздушную смесь. Для горелок этого типа основным является рас­чет инжекции, который приводится в специальной литературе, напри­мер в [Л. 25].