2. Пальники з поліпшеним змішуванням

Ці пальники застосовуються з метою зниження надлишку повітря, яке подається на спалювання, отримання факелу укороченої та спеціальної форми.

Покращення змішування газу з повітрям досягається за рахунок:

1. збільшення часу контакту газу з повітрям та шляхи перемішування в середині пальника;

2. подачею потоків газу та повітря під кутом один до одного;

3. розподіленням потоків газу та повітря на маленькі струмені;

4. закручуванням потоків газу або повітря.

Схема пальника ГНП представлена на рисунку 1.2.

Пальник призначений для спалювання природного газу низького тиску.

На вихлопному кінці змінного газового наконечника є шестилопатевий завихрювач для повітря, який відливається разом з наконечником. Наконечник може мати або один центральний отвір, або декілька отворів, виконаних під кутом 45 º до вісі пальника. Наявність завихрювача для потоку повітря покращує змішування газу з повітрям як у носику пальника, так і в пальниковому тунелі. З цієї причини ці пальники отримали назву пальників поліпшеного змішування. В інституті «Теплопроект» розроблено 9 типорозмірів пальників ГРП. Позначення пальників складається з найменування, типорозміру, типу сопла для газу та виду палива.

Повітря

а – з одноструменевим газовим соплом типу Б; б – з багатоструменевим наконечником типу А;

1 — корпус; 2 — газове сопло; 3 — наконечник сопла; 4 — лопатевий завихрював

Рисунок 1.2 – Пальник для природного газу низького тиску типу ГНП

Маркірування пальників: ГНП-4АС (пальник низького тиску четвертого типорозміру з багатосопловим наконечником для зрідженого газу, сопло типу «А»); ГНП-3БП (пальник низького тиску третього типорозміру з багатосопловим наконечником для спалювання природного газу, сопло типу «Б»).

За рахунок закручування повітряного потоку за допомогою завихрювача 4 (рисунок 1.2) вдається укоротити довжину факелу цього пальника та знизити коефіцієнт витрати повітря. Для всіх пальників цього типу приймають α_п = 1,05.

Використовуючи сопло типу «А» можливо отримати більш короткий факел, ніж для пальника з соплом типу «Б» (рисунок 1.2). Ці пальники мають такі ж переваги і недоліки як і пальники типу «труба в трубі». Однак, мають більш складну конструкцію, і окрім того, зона високих температур тут наближена до пальника. Ці пальники працюють при підігріві повітря до 500 ºС. В цих пальниках також можна спалювати зріджений газ.

Ці пальники використовують в печах машинобудівних заводів для нагрівання під ковку, штамповку, термообробку в сушилах.

Пальники типу ГДУ (пальник дуттьовий модифікований) поєднують в собі можливості пальників «труба в трубі» та ГНП. Це досягається за рахунок використання трьох змінних наконечників сопел.

2. Плоскофакельні пальники

Пальники цього типу утворюють факел, який має форму плоского кільця, розташованого асиметрично відносно вихідного отвору пальника. Палаючий факел розташовується на поверхні кладки паралельно останній, причому товщина факелу складає 100 × 150 мм. Діаметр факелу збільшується пропорційно тепловому навантаженню пальника. При мінімальному тепловому навантаженні діаметр факелу буде приблизно дорівнювати , де D — діаметр вихідного тунелю пальника.

На сучасних металургійних підприємствах найбільше розповсюдження здобули два типи цих пальників:

• радіаційні пальники типу ГР конструкції інституту «Стальпроект» та ВНІІМТ;

• плоскополумʼяні пальники типу ГПП конструкції ІГ АН України.

Обидва типи пальників відносять до радіаційних, оскільки передача тепла до металу здійснюється випромінюванням від кладки, вздовж якої розвивається факел. Досвід експлуатації обох видів пальників показав, що пальники ГР мають гірші експлуатаційні показники, а саме, не створюють плоского розімкнутого факелу, якщо температура в факелі менше, ніж 750 ºС, а також мають приблизно у 1,5 рази більший аеродинамічний опір у порівнянні з пальником ГПП. Ці недоліки природні, тому відміна пальника ГР від пальника ГПП складається тільки у відсутності спіралеподібного завихрювача для потоку повітря. Тому розглянемо тільки конструкцію та послідовність вибору пальника типу ГПП. Загальний вид плоскополумʼяного пальника типу ГПП представлений на рисунку 1.3.

Повітря

1 — корпус; 2 — газопідводяща труба; 3 — сопловий насадок; 4 — направляючий гвинт (шнек)

Рисунок 1.3 - Загальний вид плоскополум’яного пальника типу ГПП

Газ подається у пальник під тиском та витікає у вигляді радіальних струмин крізь сопловий отвір насадки 3. Повітря, яке подається тангенціально у корпус пальника 1, закручується за допомогою шнеку 4. Газові струмені пронизують повітряний потік, запалюються поблизу соплових отворів та залучаються у обертання повітряним потоком. Палаючий вихровий струмінь на виході з пальника як би прилипає до поверхні тунелю і далі у вигляді тонкого палаючого шару розтікається по поверхні кладки. Кладка розпаляється і стає основним джерелом випромінювання у печах.

Ці пальники дозволяють організувати в печах режим непрямого спрямованого теплообміну, коли . При цьому теплота від палаючого факелу до кладки передається за допомогою конвекції, а розпалена кладка перевипромінює цю теплоту на метал. Оскільки сіре випромінювання кладки ефективніше селективного випромінювання газів, то в печах з плоскополумʼяними пальниками отримуємо більш інтенсивну теплопередачу, що в результаті призводе до економії палива при роботі печей.

Переваги пальників:

1. можливість рівномірного нагріву великих площин;

2. зменшення окислення (угару) металу та зневуглецювання металу у процесі нагріву;

3. зменшення викидів окислів азоту при спалюванні палива.

Недоліки пальників:

1. складна конструкція;

2. необхідність вентиляторів;

3. для роботи цих пальників необхідні тунелі визначеної форми.

Пальники можуть працювати на газі низького, середнього та високого тиску. Відповідно у кожному типорозмірі маються пальники:

• ГППН (плоскополумʼяний пальник низького тиску, близько 3 кПа);

• ГППС (плоскополумʼяний пальник середнього тиску, близько 12 кПа);

• ГППВ (плоскополумʼяний пальник високого тиску, близько 70 кПа), які відрізняються тільки розміром сопел діаметром d₀.

Вибір пальників здійснюється за допомогою графіків, які приведені у довідковій літературі [1, стор. 50-52] у залежності від продуктивності, тиску газу перед пальником та температури підігріву повітря, яке йде на горіння.

З метою роботи пальника на будь-якому тиску газу застосовують різноманітні соплові насадки (на рисунку 1.3 це позиція 3). Газові сопла плоскополумʼяного пальника типу ГПП представлені на рисунку 1.4.

Рисунок 1.4 - Газові сопла плоскополум’яного пальника типу ГПП