Топки и газовые горелки

Топки и газовые горелки

Газообразное топливо сжигают камерные топки и газовые горелки. Если сжигаются только газы (или вместе с жидким топливом), камера может иметь очертания, показанные на рис. 4.3,а. При сжигании газа совместно с угольной пылью в нижней части топочной камеры предусматривается воронка для удаления твердых очаговых остатков, выпадающих из горящего факела (рис. 4.3,б).

В топки и газовые горелки газ и окислитель подаются через горелки. Назначением горелки, кроме ввода в топку необходимых для достижения заданной производительности агрегата количеств газа и окислителя, является организация смесеобразования и создание у ее устья устойчивого фронта воспламенения для зажигания выходящей из горелки газовой смеси. Для сжигания газов применяется большое число различных типов горелок, отличающихся как по принципу работы, так и по конструктивному оформлению. Существующий парк промышленных горелочных устройств имеет в настоящее время более 1,5 млн. единиц не менее 250 типов.

По способу организации перемешивания компонентов горения горелки можно разделить на горелки без предварительного смешения, горелки с полным предварительным смешением, горелки с неполным предварительным смешением и горелки с частичным предварительным смешением. Горелки без предварительного смешения и с частичным предварительным смешением, а также горелки с неполным предварительным смешением при сжигании газов, содержащих углеводороды, дают растянутый видимый светящийся факел. Более длинный факел характерен для горелок без предварительного смешения. Горелки, дающие при работе видимый факел, называют факельными. Горелки с полным предварительным смешением газа и окислителя дают очень короткий невидимый факел. Такие горелки условно называют беспламенными.

Топки и газовые горелки иногда классифицируют и по другим признакам. Так, по способу подачи воздуха горелки делят на две группы - с принудительной подачей воздуха от вентилятора и с подачей воздуха путем эжектирования его газовой струей или за счет разрежения в топке. В свою очередь горел ки с принудительной подачей воздуха от вентилятора (дутьевые горелки) по характеру истекающих потоков делятся на прямоточные и вихревые. В прямоточных горелках структура факела зависит от формы устья горелки, которая может быть прямоугольной, щелевой или круглой. Вихревые топки и газовые горелки могут быть с простым тангенциальным, с улиточным тангенциальным, а также с лопаточным тангенциальным или аксиальным подводами воздуха.

По способу регулирования крутки потока применяют топки и газовые горелки с изменением сечения входного патрубка или живого сечения лопаточных завихрителей, с изменением угла наклона лопаток, с перепуском части воздушного потока мимо завихрителей. Способ подвода воздуха в дутьевых горелках оказывает решающее влияние на форму факела и угол его раскрытия, размеры зон рециркуляции газов, интенсивность турбулентного перемешивания и т. п.

По давлению газа горелки можно разделить на горелки низкого давления (перепад давления в горелке до 500 Па), среднего давления (до критического перепада давлений) и высокого давления (сверхкритического перепада давлений).По скорости истечения продуктов сгорания из горелки их можно разделить на горелки с низкой (около 5 м/с), средней (около 20 м/с) и высокой (около 100 м/с) скоростью истечения. Различают горелки и по степени автоматизации их управления - горелки с ручным управлением, полуавтоматические, автоматические. Для котлов малой производительности, а также для отопительных установок находят применение однопроводные инжекционные горелки (атмосферные горелки) частичного и полного смешения. Инжекционные горелки, работающие на газе среднего давления, обеспечивают полное перемешивание газа и воздуха в смесителе и сжигание газа при небольших избытках воздуха. Недостатками таких горелок являются значительные их размеры и шум при работе.

Наибольшее применение в котельных установках нашли рассматриваемые далее дутьевые топки и газовые горелки с принудительной подачей воздуха и газа. Конструктивные особенности горелок зависят от характеристики сжигаемого газа (теплота сгорания, запыленность и др.) и располагаемых давлений газа и воздуха. Важным показателем, влияющим на предварительное смесеобразование и оформление горелки, является соотношение количества сжигаемого газа и необходимого для этого окислителя. Так, на 1 м³ доменного газа с низкой теплотой сгорания (Q^с_н =3,75 МДж/м³) при а_т = 1,05 требуется около 0,8 м³ холодного или 1,6 м³ горячего воздуха (t_в = 270°С), а на 1 м³ природного газа (Q^с_н = 36,8 МДж/м3) - 9,81 м³ холодного или около 20 м³ горячего воздуха.