Файл: Иссерлин А.С. Газовые горелки.pdf

Инжекционные горелки. Образование газовоздушной смеси ча­ стично 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, необходи­

частей: газового сопла, смесителя, горелочного насадка и регуля­ тора первичного воздуха.

Соплом называют калиброванное отверстие, через которое го­ рючий газ подается в горелку. Оно выполняет две задачи: пропу­ скает в горелку определенное количество газа и преобразовывает потенциальную энергию газа в кинетическую энергию газовой струи, причем скорость истечения газа из сопла получается до­ вольно 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 ско­ рости по сечению горелки. Смесители в зависимости от типа го­ релки выполняются либо в виде системы, состоящей из инжектора, цилиндрического горла и диффузора, либо в виде цилиндрической трубы.

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

18

вается с газом, при этом скорость по сечению инжектора распреде­ ляется весьма неравномерно.

Для выравнивания скорости потока газовоздушной смеси по сечению служит средняя цилиндрическая часть смесителя — горло. Оно является самой узкой его частью. Диаметр горла — суще­ ственный фактор для инжекционных горелок. От величины отноше­ ния диаметра горла к диаметру сопла зависит коэффициент инжекции 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 м 3 воздуха. Следовательно, коэффициент избытка воздуха опре­ делится как отношение коэффициента эжекции к количеству воз­ духа, теоретически необходимому для горения, т. е.

А

чества воздуха, поступающего в горелку. Наиболее часто он вы­ полняется в виде воздушно-регулировочной шайбы или заслонки. Иногда он конструктивно совмещается с устройством для глуше­

В инжекционных горелках частичного смешения коэффициент из­ бытка 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 раз­ новидность инжекционных горелок называется горелками инфра­ красного излучения.

Горелки с принудительной подачей воздуха. Весь необходимый

для горения воздух нагнетается вентилятором. Эти горелки часто называют также двухпроводными. На рис. 4 показаны схемы наи­ более распространенных горелок с принудительной подачей воз­ духа. 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 конструктив­ ные 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 пода­ ваться в качестве первичного либо часть его как первичный, часть — как вторичный.

Ввзбу»

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

газомазутные горелки.

* *

*

Из-за отсутствия нормативных данных на газовые горелки при­ ходится оценивать их качество по определенным требованиям, ко­ торые 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 пре­ дохранять 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

20

эффективностью, а переход с одного топлива на другое осуществ­ ляться в короткий срок;

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

УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОЙ РАБОТЫ ГОРЕЛКИ

Устойчивость горения является существенным фактором, опре­ деляющим надежность работы газовых горелок. В практике сжига­ ния газа часто приходится сталкиваться с нарушением устойчивой работы горелок, вызываемым либо отрывом пламени от насадка горелки, либо проскоком пламени в ее смесительную часть.

Пламя сохраняет устойчивость, т. е. остается неподвижным от­ носительно насадка горелки, в тех случаях, когда в зоне горения устанавливается равновесие между стремлением пламени продви­ нуться навстречу потоку газовоздушной смеси и стремлением по­ тока отбросить пламя от горелки. Однако такое равновесие наблю­

душной смеси превосходит скорость распространения пламени и оно, отрываясь от горелки, полностью или частично гаснет. Он мо­ жет происходить и при розжиге или выключении горелок, а во время работы — из-за быстрого изменения нагрузки или при чрез­ мерном увеличении разрежения в топке и может иметь место у всех типов горелок.

Отрыв пламени приводит к загазованию топки и газоходов, а также к накоплению в помещении газов. Это может повлечь за собой взрыв в топочной камере или газоходах агрегата с после­

когда скорость истечения газовоздушной смеси из горелки меньше скорости распространения пламени. Чаще всего проскок происхо­ дит при неправильном зажигании и выключении горелки, а также при быстром снижении ее производительности. В результате про­ скока может произойти перегрев горелки или хлопок внутри нее, а также прекращение горения и загазование помещения. Проскок пламени может быть только у горелок с предварительным смеше­ нием газа и воздуха.

На рис. 5 в качестве примера даны кривые, показывающие пре­ делы отрыва и проскока пламени при сжигании природного газа в зависимости от величины избытка воздуха для инжекционной го­ релки среднего давления с диаметром насадка 35 мм. Приведенные

21

Уменьшение содержания первичного воздуха в смеси расширяет пределы устойчивого горения, так как возрастает значение скоро­ сти, при которой наступает отрыв, и уменьшается значение скоро­ сти, когда наступает проскок пламени. Таким образом, область устойчивого горения газа в горелке располагается между кривыми

горелок, особенно частичного предварительного смешения, оказы­ вает величина расстояния между отверстиями, при которой проис­ ходит надежное зажигание факелов друг от друга. В то же время

ас другой — отсутствовало слияние факелов.

Втабл. 3 для горелок низкого давления приведены максималь­ ные и минимальные расстояния между отверстиями, при которых

22