Розділ 1 Класифікація газових пальників та їх характеристики

Газові пальники – це прилади, які призначенні для спалювання газу. Під якими розуміють сукупність фізико-хімічних процесів, в результаті яких відбувається змішування газу з повітрям, займання горючої суміші та її усталене горіння.

Тема1.1 Характеристики газових пальників та вимоги, які до них пред’являються

1.1.1 Характеристики пальників

1. Теплова потужність пальника – це кількість теплоти, яка виділяється в одиницю часу при спалюванні в пальнику газу з певною теплотою згоряння.

, МВт

де В — витрата газу через пальник, м³/с;

— нижча теплота згоряння палива, МДж/м³.

Розрізняють максимальну, мінімальну і номінальну теплову потужність пальника. Максимальна теплова потужність досягається при тривалій роботі пальника з гранично великою витратою газу. Мінімальна теплова потужність пальника досягається при тривалій роботі пальника з найменшим надлишком повітря (економічно — це найбільш вигідний режим роботи пальників).

Q_Гмін < Q_Гном < Q_Гмакс

2. Тиск газу перед пальником — це надлишковий тиск газу, який виміряний безпосередньо у пальника.

По тиску газу пальники бувають:

• низького тиску (Р_Г  ≤ 5 кПа);

• середнього тиску (5 кПа < Р_Г < 0,3 МПа);

• високого тиску (Р_Г  ≥ 0,3 МПа).

Аналогічно тепловій потужності вводять поняття мінімального, максимального і номінального тиску газу перед пальником (це ті тиски, при яких досягається відповідна теплова потужність пальника).

3. Коефіцієнт регулювання пальника. Коефіцієнтом граничного регулювання пальника називають відношення максимальної теплової потужності до мінімальної:

n_гр= Q_Гмакс / Q_Гмін

Коефіцієнтом робочого регулювання пальника називають відношення номінальної теплової потужності до мінімальної:

n_роб= Q_Гном / Q_Гмін

4. Коефіцієнт витрати повітря. Він показує відношення об’єму повітря, яке подається через пальник, до теоретично необхідного.

α_п=V_п / V⁰,

де V_п – об’єм повітря, яке подається через пальник;

V⁰ - теоретично необхідний об’єм повітря.

5. Номінальна відносна довжина факелу – це відстань від вихідного перетину пальника, виміряна у діаметрах вихідного перетину, до точки, в якій вміст СО₂ в продуктах згоряння буде складати значення:

СО₂ = 0,95СО_{2 макс} (при номінальній тепловій потужності і α_п=1).

6. Питома металоємність – це відношення маси пальника до його номінальної теплової потужності.

7. Шумова характеристика пальника – це залежність рівня звукового тиску, який виникає під час роботи пальника, від частоти шумового сигналу.

1.1.2 Вимоги до пальників

До пальників, які використовуються у промисловості пред’являють наступні вимоги:

• розміри факелу (особливо довжина) не повинні перевищувати відповідні розміри робочого простору, радіаційні характеристики факела повинні відповідати вимогам технологічного процесу;

• пальник повинен бути надійним, простим, зручним та безпечним при експлуатації, та по можливості, технологічним у виготовленні, а також мати можливу найменшу металоємність;

• межі регулювання теплової потужності повинні бути не менше, ніж вимоги, які задаються у відповідності до якості спалювання палива;

• конструкція пальника повинна передбачати зручність запалювання, можливість ручного та автоматичного регулювання витрати газу та повітря;

• рівень шуму, створюваний пальником, не повинен перевищувати санітарних норм (80дБ);

• пальники повинні забезпечувати повне згоряння газу з мінімальним надлишком повітря;

• пальники повинні забезпечувати стійке спалювання газу в діапазоні теплової потужності, що вимагається;

• втрати тиску по газовому і повітряному трактах повинні бути мінімальними;

• ресурс роботи пальників до першого ремонту повинен бути не менше 10000 годин;

У промисловості пальники класифікують по багатьох параметрах, але головною є загально прийнята класифікація за характером змішування газу з повітрям, яке йде на горіння.

За цим параметром пальники поділяють на:

1) дифузійні (з повним зовнішнім змішуванням);

2) дифузійно-кінетичні (з частковим попереднім змішуванням);

3) кінетичні або безфакельні (з повним попереднім змішуванням).

Із інших ознак найбільш часто зустрічаються класифікації за:

• величиною номінальної теплової потужності — малої (до 2 МВт), середньої (до 15 МВт) і великої (більше 15 МВт);

• величиною надлишкового статичного тиску перед соплом — пальники низького (до 6 кПа), середнього (до 80 кПа) та високого (більше 80 кПа) тиску;

• за способом подачі повітря на горіння — пальники з примусовою подачею повітря, з інжекцією повітря, за рахунок розрідження в робочому просторі печі;

• за видом палива — пальники для природного газу, доменного газу, суміші коксового та доменного газів, газомазутні та інші;

• за теплотою згорання палива — пальники для палив з високою теплотою згорання (10 — 35 МДж/м³) та низькою теплотою згорання (до 10 МДж/м³);

• за формою та числом сопел для газу;

• за видом агрегату, на якому використовується пальник (пальники для колодязів, котлів, мартенівських печей і т.п.).

У відповідності до ГОСТ 17357-71 пальники класифікують за такими ознаками:

• способом подачі повітря на горіння;

• номінальним тиском газу та повітря;

• теплотою згорання газу;

• номінальною тепловою потужністю;

• номінальною відносною довжиною факелу;

• способом локалізації полум’я.

Дана класифікація погано враховує головне в роботі пальників — суть факельного процесу та окрім того, не відбиває багатьох важливих практичних аспектів роботи пальників, завдяки чому вона майже не використовується у практичній діяльності проектних та виробничих організацій, але пальникам, які витримали державні випробування, дають класифікаційний номер на її основі.

Відомі й інші системи класифікації пальників, але вони не розповсюджені завдяки їх складності або недостатній досконалості.

Конструкції пальників дуже різноманітні, деякі з них мають багатий досвід експлуатації, деякі розповсюдились за останні 30 — 40 років, але виявили себе добре в роботі, тому серійно випускаються промисловістю.

Експлуатують також значне число пальників, які не виготовляються серійно, але витримали державні випробування на стендах інститутів: ВНІІПромГаз (м. Москва), ВНІІМТ (м. Свердловськ) і т.п.