4  Теплоизоляционная защита горелки

Ламинарное диффузионное горение у них происходит при скорости выхода газа из сопла до 60 м/с. Образуется растянутый факел с пониженной температурой. При наличии в горелках завихрителей или подаче газа при более высоких скоростях (до 400 м) ламинарное горение переходит в турбулентное. Завихрители увеличивают скорость горения и укорачивают факел. Повышение скорости выхода газа удлиняет факел. Основное влияние на длину турбулентного факела горелки без завихрителя оказывает диаметр сопла горелки. Длина факела приближенно определяется соотношением

, м, (1.184)

где d  диаметр сопла, мм.

В длинном факеле процесс горения растянут и на большей его длине происходит большая отдача теплоты. В него вовлекается значительное количество (не менее двухкратного против выходящего из горелки) продуктов горения с пониженной температурой, что обусловливает понижение и выравнивание температуры факела по его длине.

Средняя температура длинного факела мало отличается от температуры газов, находящихся в рабочем пространстве печи. Такой факел называют «мягким». Максимальная температура его находится примерно на расстоянии двух третей от устья горелки. Короткий факел, вследствие более интенсивного выделения в нем теплоты, имеет более высокую температуру, чем температура окружающих газов. При высокой скорости потока он приобретает хорошую направленность. Такой факел называют «острым», «жестким».

Одноканальные диффузионные турбулентные горелки работают при высоких давлениях (более 0,01 МПа) с адиабатическим характером истечения газа.

Двухканальные диффузионные горелки турбулентного горения используются при давлениях газа ниже 0,01 МПа. Схемы некоторых из них приведены на рис. 1.11.

В сопле горелки (во внутреннем и внешнем каналах) устанавливаются спиралеобразные завихрители, способствующие турбулизации газовоздушного потока на выходе и первичному молярному их перемешиванию. Количество первичного воздуха принимают 1530% от требуемого на горение, скорость истечения газа 4075 м/с, воздуха 3060 м/с. Сжигание газа ведется при  = 1,051,15.

Указанные двухканальные диффузионные горелки типа «труба в трубе» относятся к горелкам длиннопламенным дутьевым высокого или среднего давления. Двухканальные диффузионные турбулентные дутьевые короткопламенные горелки низкого или среднего давления применяются в горшковых стекловаренных, камерных периодических, кольцевых, туннельных печах, топках котлов, сушилок, печах отжига стекла и др.

Рис. 1.11. Схемы двухканальных диффузионных длиннопламенныхгорелок турбулентного горения типа «труба в трубе»

для вращающихся печей:1 воздух; 2 газ; 3  завихритель; 4  завихритель воздуха;5  камера предварительного смешения газа с воздухом;6  теплоизоляционная защита горелки

Турбулентное сжигание газов в них осуществляется за счет закручивания потока воздуха с помощью лопаточных или улиточных завихритлей (рис. 1.12).

а б

Рис. 1.12. Схемы двухканальных диффузионных короткопламенных горелок турбулентного горения: а  горелка ГНП с лопаточным завихрителем; б  горелка с улиточным завихрителем. 1  газовый канал; 2  воздушный канал; 3  лопатки завихрителя;4  горелочный камень; 5  улиточный завихритель

Из указанных на рис. 1.12 горелок наиболее широко применяются горелки ГНП. Выпускают их девяти типоразмеров производительностью от 1,2 до 440 м³/ч газа. Воздух в них подают под давлением до 0,008 МПа. Скорость истечения газа 6070 м/с, воздуха 2040 м/с. Количество первичного воздуха, подаваемого в горелку, составляет 2040% от его расхода на горение газа.

Для улучшения молярного перемешивания газа и воздуха и улучшения других характеристик используются трехканальные диффузионные горелки турбулентного горения (рис. 1.13). В них газ подается по среднему каналу. Соотношение воздуха, подаваемого по остальным двум каналам, регулируется.

В диффузионных турбулентных горелках интенсивность диффузии газа и воздуха в зоне горения обеспечивают различными приемами: направлением струй под разными углами; созданием разности скоростей газа и воздуха; применением перемешивающих приспособлений; дроблением потоков газа и воздуха; увеличением коэффициента избытка воздуха; увеличением числа каналов и др.