Горелки предварительного смешения
В горелках частичного завершенного смешения осуществляется хорошее перемешивание газа с частью необходимого для сгорания воздуха и дополнительная подача остального воздуха к корню факела за счет разрежения в топке, вентиляторного дутья или непосредственно из атмосферы. Горелки предварительного смешивания последнего типа, часто применяемые в бытовых газовых приборах и небольших нагревательных установках, обычно называют атмосферными. В промышленности атмосферные горелки предварительного смешения распространения не получили.
Рис. VI-10. Инжекционная горелка частичного смешения (атмосферного типа).
Одна из таких горелок показана на рис. VI-10. Подвод вторичного воздуха к корню факела может быть допущен лишь для небольших горелок (до 10-15 м3/ч природного газа), так как ввод воздуха одним потоком не обеспечивает хорошего перемешивания его с выдаваемой горелкой смесью, что приводит обычно к значительному химическому недожогу даже при достаточном суммарном количестве воздуха. Для небольших установок применение таких горелок может быть оправдано только тем, что они работают при низком давлении газа и устойчивы против проскока пламени в смеситель, так как смесь, получаемая в горелке, лежит вне пределов воспламенения (α < 0,6).
В горелках незавершенного смешения осуществляется перемешивание газа со всем необходимым воздухом в смесителе небольшого объема, где процесс только начинается, заканчиваясь в топке. Они являются самыми распространенными для котельных установок и крупных промышленных печей. Производительность их практически не ограничена; для сжигания газа в энергетических котельных установках применяются горелки предварительного смешения производительностью до 5000 м3/ч и даже выше.
В подавляющем большинстве случаев такие горелки работают с принудительной подачей воздуха. Конструкция их характеризуется наличием смесительной камеры небольшого объема, представляющей по существу головку горелки. Они могут работать при любых давлениях газа и воздуха. Давление газа может быть принято от 100 до 3000 мм вод. ст., а давление воздуха - от 30
Рис. VI-11. Дутьевая горелка незавершенного смешения с лопаточным завихрителем.
до 250 мм вод. ст. Чем выше давление газа и в особенности воздуха, тем ближе процесс горения к кинетическому.
На рис. VI-11 и VI-12 представлены горелки, применяющиеся в котлах, а на рис. VI-13 горелка для печей небольшой производительности.
Рис. VI-12. Дутьевая горелка Мосгазпроекта незавершенного смешения производительностью 226 м3/ч.
Горелка незавершенного смешения может быть выполнена как бездиффузорная инжекционная с укороченной камерой смешения. Применение инжекционного смесителя позволяет отказаться от вентиляторного дутья, что значительно упрощает установку.
Следует заметить, что эти горелки нельзя четко отделить от кинетических или диффузионных, так как в зависимости от приемов смешения, размеров смесителя и давления воздуха и газа они образуют непрерывную гамму между указанными крайними типами.
Достоинствами горелок с незавершенным смешением, помимо неограниченной производительности, являются возможность создания факела нужной длины, конфигурации и светимости, надежность работы, незначительная опасность проскока пламени, даже в очень широких пределах регулирования, и их малые габариты.
Рис. VI-13. Дутьевая горелка с большой скоростью выхода смеси и коротким факелом.
Коэффициенты избытка воздуха в зависимости от совершенства смешения для этих горелок обычно принимают 1,10-1,15. Тепловое напряжение топочного объема может быть очень высоким - до 1000 квт/м3 и выше, но в расчетах его следует принимать не более 400-500 квт/м3, если нет уверенности в хорошем заполнении топки факелом и надежном зажигании факела близ устья горелки предварительного смешения.