Выбор параметров газа и воздуха для горелок
В случае использования готовой горелки или выполнения ее по разработанным чертежам, очевидно, что выбор параметров газа и воздуха должны соответствовать расчетным, приводимым в характеристике горелки.
Решать вопрос о давлении и температуре газа приходится только при проектировании горелки.
Подавляющее большинство промышленных потребителей присоединяется к сетям среднего давления. В этом случае выбор параметров газа и воздуха для горелок любого типа, работающих без подогрева воздуха, давление 2000-3000 мм вод. ст. (0,2-0,3 бар) оказывается достаточным, хотя нормальным для инжекционных горелок следует считать давление до 0,8-0,9 бар.
Выбор параметров газа и воздуха для горелок на подогретом воздухе минимальное давление газа, как было указано, значительно повышается, а поэтому к ним следует подводить газ высокого давления, что обычно невозможно. Кроме того, надо иметь в виду, что необходимое минимальное давление газа растет с увеличением его теплоты сгорания.
Выбор параметров газа и воздуха для горелок с дутьем или диффузионных бездутьевых давление газа не имеет большого значения. Но и для них в отдельных случаях следует применять среднее давление в целях сокращения диаметров газовых коммуникаций и увеличения устойчивости работы при неизбежных колебаниях давления.
Для горелок малой производительности коммунально-бытового назначения, в том числе атмосферных, может быть достаточным низкое давление газа.
Следует иметь в виду, что инжекционные горелки среднего и тем более высокого давления, особенно при максимальных нагрузках, создают сильный шум, а по существующим строительным нормам и правилам уровень шума не должен превышать 85дб.
В случае сжигания доменного, а в ряде случаев коксового газа (для высокотемпературных печей) выгоден и применяется подогрев газа в рекуператорах или регенераторах. Например, при отоплении мартеновских печей, работающих на смеси коксового и доменного газов, осуществляют подогрев этой смеси до 900-1100°С и выше.
Подогрев природных газов перед их сжиганием не применяется из-за малой его эффективности, а также из-за опасности сажеобразования в рекуператорах при термическом разложении углеводородов.
Способ подачи воздуха и его температура в горелке. Способ подачи и температура воздуха в значительной степени определяют конструкцию горелки.
Поступление необходимого для сгорания воздуха в горелку или топку может осуществляться:
- вентиляторами;
- инжекционным смесителем;
- за счет разрежения в топке.
Изредка применяется подача всего или части воздуха от компрессоров под давлением в 2-5 бар. Последнее нельзя признать оправданным и допустимо только для небольших горелок (стеклодувных, закалочных) при необходимости получить очень жесткий сосредоточенный факел.
Большинство промышленных печей, кроме высокотемпературных, а также котельные установки не требуют обязательного подогрева воздуха, однако как печи, так и котлы часто снабжаются воздухоподогревателями в целях улучшения использования топлива. С другой стороны, высокотемпературные печи могут работать только при обязательном подогреве воздуха до 600-800° С и выше и снабжаются рекуператорами или регенераторами.
Таким образом, при сжигании природных газов могут иметь место следующие случаи:
- работа горелок на неподогретом воздухе;
- работа с подогревом воздуха ниже температуры самовоспламенения смеси;
- работа с подогревом воздуха выше температуры самовоспламенения смеси.
Eсли температура подогрева воздуха близка к температуре самовоспламенения или превышает ее, то единственно приемлемыми являются диффузионные горелки.
При подогреве воздуха в рекуператоре до температуры 200-500°С допускается применение как дутьевых, так и инжекционных горелок, но последние требуют повышенного давления газа. Даже при величине этого дополнительного сопротивления 20-30 мм вод. ст. для нормальной работы инжекционной горелки обычно требуется давление газа выше 3,0-4,0 бар, т. е. выходящее за пределы среднего. Только применение рекуператоров с очень малым сопротивлением обеспечивает работу инжекционных горелок при среднем давлении газа. Поэтому работа на подогретом воздухе чаще всего требует его принудительной подачи.
С точки зрения простоты и экономичности установки, а также возможности осуществления автоматического пропорционирования газа и воздуха наиболее желательно применение и выбор параметров газа и воздуха для горелок с учетом их специфических особенностей и недостатков.
Применение внутренних диффузионных и некоторых типов фронтальных горелок при сжигании газа под котлами с устойчивым разрежением в топке позволяет успешно работать без дутья. Особенно следует рекомендовать отказ от вентиляторов для небольших котлов.
