Газовые горелки

Для получения короткого факела и предотвращения чрезмер­ного развития процессов сажевыделения (т. е. чрезмерной само­карбюрации) газовоздушную смесь приготовляют заранее, когда газ и воздух относительно холодны (точнее, когда их температу­ра ниже температуры воспламенения смеси). Тогда в горящем факеле должны произойти только два процесса - дополнитель­ный нагрев смеси до температуры воспламенения и самовозго­рание. Факел в этом случае получается настолько коротким, что может уместиться в тоннелях в пределах толщины кирпичных стен, и поэтому сжигание газа в виде заранее-подготовленной смеси его с воздухом в свое время получило название беспла­менного.

Если же все процессы будут протекать одновременно, т. е. если зажечь предварительно неперемешанные потоки газа и воз­духа, то горение, конечно, займет большее пространство и фа­кел получится длиннее. В этом случае, решающим процессом бу­дет поступление воздуха в факел и его перемешивание с горю­чим газом (т. е. диффузия), поэтому такое горение называют диф­фузионным, а горелки пламенными. Эти два случая горения яв­ляются предельными. Большинством конструкций горелочных устройств обеспечиваются не эти предельные, а промежуточные формы горения. Это означает, что в них процесс приготовления газовоздушной смеси осуществляется только частично и завер­шается вне горелки.

Горелки с полным предварительным смешением газа и воздуха

Приготовление смеси. 1. В принципе возможно газовоздуш­ную смесь приготовлять в централизованном порядке и разво­дить ее по печам и горелкам. При использовании такой систе­мы особые меры должны быть приняты против проскакивания пламени в трубопроводы и против взрыва.

Рисунок 9 – Инжекционная горелка для подогретого газа и воздуха:

1 — патрубок горячего газа; 2 — патрубок горячего воздуха; 3 — смеситель; 4 — водоохлаждаемый носик горелки; 5 — тоннель в кладке печи; 6 — опора горелки

Из-за взрывоопасности и возможности хлопков эта система не получила распрост­ранения.

2. В инжекционных горелках смесь приготовляется в диффу­зоре (инспираторе) в процессе подсоса воздуха за счет кинети­ческой энергии сжатого газа. Кроме того, в инспираторе должно быть создано достаточное давление смеси, чтобы обеспечить ее дальнейшее движение по трубам и тоннелю до рабочего про­странства печи.

Один из вариантов инжекционной горелки конструкции показан на рисунке 9. Понятно, что чем больше теп­лота сгорания инжектирующего газа, тем больше воздуха он должен подсосать и тем большей кинетической энергией он дол­жен обладать при истечении в инспиратор; следовательно, тем выше должно быть его давление.

На рисунке 10 показан вариант многоструйной инжекционной го­релки, в которой устранены почти все сопротивления на пути газовоздушной смеси, диффузор отсутствует и конфигурация горелки получилась предельно простой.

Рисунок 10 - Многоструйная инжекционная горелка:

1 — сопло газовое; 2 — газовая коробка; 3 — корпус горелки; 4 — горловина (ин­спиратор); 5 — Заслонка, регулирующая подсос воздуха

Сжигание смеси. При сжигании холодных смесей скорости распространения пламени невелики, и для того чтобы горение протекало устойчиво, необходимы специальные нагревающие и зажигающие смеси устройства, например керамические поверх­ности (тоннели, тарелки, решетки и т.д.)

В тоннеле, как правило, турбулентная струя смеси нагре­вается и зажигается главным образом в результате перемеши­вания с горячими продуктами сгорания и также в результате соприкосновения с горячими стенками тоннеля. Поэтому тоннель должен иметь форму, обеспечивающую подсос в корень струи горячих газов и образование факела внутри тоннеля.

Возможно; что некоторая часть газа сгорает на поверхности тоннеля, и тогда эта поверхность играет роль катализатора. Но как показала практика, все огнеупоры, из которых изготов­ляют тоннель, дают примерно один и тот же результат. Это объ­ясняется тем, что главная масса смеси сгорает в объеме, не со­прикасаясь со стенками тоннеля.