7. Выбор и расчет топливосжигающих устройств для нагрева металла

Целью разработки системы отопления нагревательных и термических печей является обеспечение осуществления теплового, температурного и аэродинамического режимов работы печи, необходимых для оптимального проведения технологического процесса, для которого предназначена печь, а также максимальная экономичность работы агрегата и удобство его эксплуатации.

При разработке системы отопления печи необходимо:

1.Выбрать тип, характеристику, число и расположение в печи сожигательных устройств или электронагревателей.

2. Выбрать характер движения продуктов сгорания или атмосфер контролируемого состава в рабочем пространстве печи и, в случае необходимости, устройства для организации циркуляции этих газовых сред.

3. Выбрать способ подачи воздуха для горения и удаления продуктов сгорания, схему разводки топлива и воздуха для горения.

4. Выбрать температуры подогрева топлива и воздуха для горения.

5. Выбрать и рассчитать тип, размеры и характеристику рекуператоров.

Классификация сожигательных устройств приведена в табл.11.

Горение топлива в горелках с полным предварительным смешением газа и воздуха носит кинетический характер. Топливо-воздушная смесь, сгорая, почти не дает видимого пламени, поэтому такие беспламенные горелки дают факел с малой излучательной способностью, радиация которого быстро падает по мере удаления от горелки.

Таблица 11

Классификация сожигательных устройств

Топливо	Режим горения
	кинетический	диффузный
	Тип сожигательного устройства
Газ	горелки с полным предварительным смешением газа с воздухом	- горелки без предварительного смешения газа с воздухом -горелки с частичным смешением
Мазут	форсунки низкого давления	форсунки высокого давления
Каменный уголь, кокс (в кусках)	топки простые	топки полугазовые
Каменный уголь в виде пыли	горелки для пылевидного топлива без вторичного воздуха	горелки для пылевидного топлива со вторичным воздухом

Полнота горения топлива в горелках с полным предварительным смешением обеспечивается при наименьшей величине коэффициента расхода воздуха n = 1,05-1,07, что способствует развитию наивысшей температуры горения. В этой связи горелки с полным предварительным смешением используют в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокую температуру в печи при работе на газе с низкой теплотой сгорания. К горелкам с полным предварительным смешением относятся инжекционные и керамические горелки.

В горелках без предварительного смешения топливо и воздух смешиваются вне горелки, горение носит диффузионный характер ( горения затягивается, длина образующегося факела становится значительно большей). Необходимая полнота сгорания в горелках без предварительного смешения достигается при величине коэффициента расхода воздуха n = 1,1-1,15.

Более низкая температура горения, чем при использовании горелок с предварительным смешением, приводит к необходимости использования газа с высокой теплотой сгорания.

Для более интенсивного перемешивания топлива и воздуха на выходе из горелки без предварительного смешения используются различные конструктивные средства: направление струй под углом друг к другу, закручивание потоков, установка на пути струй различных "разбойников" и т.д. Все эти средства ускоряют перемешивание, укорачивают факел, концентрируют тепловыделение в меньшем объеме, повышая в нем температуру и теплоотдачу.

В горелках с частичным предварительным смешением к топливу в горелке подмешивается часть необходимого для горения воздуха. Остальной воздух смешивается с газом на выходе из горелки. Существующие горелки с частичным предварительным смешением рассчитаны на сравнительно небольшую теплопроизводительность и их обычно применяют в нагревательных печах машиностроительных заводов (ГТН, ГНП и др.).