Горелки
В промышленности имеется большое число установок, тепловой режим которых по условиям их работы не может быть постоянным. Например, тепловой режим работы котла меняется с изменением его нагрузки; тепловой режим плавильной печи периодического действия (а также многих нагревательных печей) во время разогрева шихты сильно отличается от режима перегрева и доводки расплава. Аналогичная картина наблюдается также в печах непрерывного действия в случае изменения характеристик нагреваемых изделий или технологических требований. Нередко такое изменение режима требует не только Грегулирова ния теплопроизводительности газовых горелок, но и изменения самого процесса сгорания газа, изменения характеристик факела. Это обстоятельство явилось причиной появления ряда конструкций газовых горелок с регулируемым процессом сгорания -
Рис. VI-17. Инжекционно-дутьевая горелка с регулируемой светимостью факела.
от кинетического до чисто диффузионного. Изменение характера сгорания несомненно может сильно отражаться на радиационных характеристиках факела. Интерес к горелкам с регулируемой длиной и светимостью факела непрерывно возрастает.
Нужно отметить, что в настоящее время еще нет достаточно проверенных данных об их работе, поэтому приводимые конструкции следует рассматривать как опытные.
На рис. VI-17 представлена инжекционно-дутьевая горелка с регулируемой светимостью факела. При подсосе всего воздуха через инжектор и отключенной подаче вторичного воздуха горелка работает как чисто кинетическая, обеспечивая сгорание газа в коротком прозрачном факеле. При закрытой воздушной заслонке инжектора и подаче всего воздуха через патрубок осуществляется чисто диффузионное сгорание в длинном сажистом факеле (в случае сжигания природного газа). Возможна организация любого промежуточного режима горения.
На рис. VI-18 показана диффузионно-кинетическая горелка с выходом газа для диффузионного горения в амбразуру.
В горелках такой конструкции регулирование теплоотдачи факела достигается в результате изменения места образования газовоздушной смеси и условий смешения.
Рис. VI-18. Диффузионно-кинетическая горелка с выходом газа в амбразуру.
При чисто диффузионном режиме весь газ выдается через 10 сопел со скоростью, близкой к скорости воздушного потока, выходящего из устья горелки непосредственно в туннель. Это приводит к растягиванию зоны смешения газа с воздухом и образованию длинного светящегося факела.
При чисто кинетическом режиме весь газ вытекает через мелкие, отверстия с высокой скоростью перпендикулярно направлению воздушного потока. Газ хорошо смешивается с воздухом, и образуется несветящийся факел.
Для создания факела любой промежуточной светимости специально сконструирован газораспределительный клапан, которым перераспределяет газовые потоки между диффузионными и кинетическими трактами, сохраняя при этом производительное горелки постоянной.
Горелки, рассчитанные на сжигание газа и еще какого-либо топлива (мазута, угольной пыли), применяются:
1. В случае необходимости обеспечить бесперебойную работу установки при перерыве подачи газа или недопустимом снижении его давления путем полной или частичной замены газового топлива
Рис. VI-18. Комбинированная газомазутная горелка с инжекцией газа воздухом и воздушным распыливанием мазута для нагревательной печи.
резервным. В практике работы промышленных котлов таким резервным топливом обычно является мазут.
2. В случае необходимости при всех режимах работы использовать два вида топлива, например угольную пыль и газ в постоянных или переменных соотношениях их количеств. Такие пылегазовые горелки довольно широко применяются для энергетических котлоагрегатов на электростанциях, где газ служит буферным или дополнительным топливом. Пылегазовая горелка иногда дополняется встроенной мазутной форсункой, превращаясь в пылегазомазутную. В этом случае мазут является резервным для газового топлива.
Так как комбинированные горелки оказываются более сложными по сравнению с газовыми, а выбор способа сжигания газа и параметров воздуха в известной степени оказывается вынужденным, то применять такие горелки следует только в случае крайней необходимости. В наибольшей степени это относится к горелкам промышленных печей и небольших котлов.
Получение полного сгорания газового топлива в пределах пористой керамической насадки пли на поверхности металлической сетки позволило создать ряд конструкций горелок, в которых 40-60% выделяемого при сгорании тепла передается за счет излучения насадки или сетки. Так как температура поверхности таких излучателей обычно лежитт в пределах 700-1100° С (в зависимости от нагрузки и режима работы), основная доля излучения падает па инфракрасную часть спектра. Горелки инфракрасного излучения применяются как для сжигания газа в ряде промышленных печей, так и в качестве отдельных установок для местного обогрева (сушки штукатурки, отопления, разогрева смерзшихся материалов, разогрева железнодорожных стрелок и т. п.).
На рис. VI-21 показана излучающая панельная горелка, применяемая для отопления печей нефтеперерабатывающих заводов, а также некоторых других промышленных печей.
В качестве примера комбинированных горелок на рис. VI-19 представлена газомазутная горелка для нагревательной печи, а на рис. VI-20 - пылегазовая горелка для энергетического котлоагрегата.
Чтобы уменьшить влияние ветра (при установке горелки на открытом воздухе), горелки некоторых конструкций имеют окпа по фронту для забора воздуха в инжектор. Благодаря этому динамический напор в результате обдувания горелки ветром уравновешивается дополнительным напором, создаваемым инжектором.
Горелки с пористыми керамическими насадками (вместо дырчатых) более устойчивы против воздействия ветра и могут быть использованы для нагрева поверхностей, имеющих повышенную температуру, однако они требуют более высокого давления газа.
Для розжига большинства горелок следует применять специальные запальные горелки переносного типа на гибком шланге (рис. VI-23).