3.4. Плазменные газовые горелки

Пламенные горелки осуществляют факельное сжигание топливной смеси без предварительного перемешивания газа и воз­духа только за счет придания воздушному и газовому потокам необ­ходимых скоростей и направлений. Процессы перемешивания и го­рения газа совмещены и осуществляются непосредственно в рабочем пространстве. В пламенных горелках обычно используют подогретый воздух с . При сжигании газа факел получается длинный, и зона высоких температур удалена от кладки.

Для улучшения перемешивания топливной смеси необходимо увеличить турбулизацию смешивающихся потоков за счет разделения их на мелкие чередующиеся слои газа и воздуха или направления потоков под углом друг к другу.

При использовании пламенных горелок тепловое напряжение печного объема получается малым, а уменьшение объема камер сго­рания приводит к значительному недожогу топлива. И только когда к организации горения (наличию факела)

Рис.3.6. Горелка НГД: а) общий вид; б)многосопловой наконечник

не предъявляется специаль­ных требований, а необходимо обеспечить экономичное сжигание газа, можно использовать беспламенные горелки. На практике имеются многочисленные случаи, когда предъявляемые требования к организации сжигания топлива оказываются более существенными, чем требования к интенсивности и экономичности.

Рис. 3.7. Двухпроводные горелки малой (а), средней (б) и большой (в) производительности

Например, в нагревательных печах, в которых необходимо обеспечить заданное распределение температур и интенсивную теплоотдачу в рабочем объеме или заданный состав продуктов сгорания, наиболее предпочтительным оказывается использование пламенных горелок.

Горелки с частичным внутренним перемешиванием типа ГНП (рис. 3.6), разработанные в теплопроекте, рассчитаны на сжигание природного газа с теплотой сгорания 36 МДж/м³ при коэффициенте расхода воздуха . Разработаны девять типоразмеров этих горелок, диаметры выходных сечений которых изменяются от 25 (ГНТ-1) до 145 мм (ГНП-9). Диаметры газовых сопл = 18 - 62 мм, воздушных = 36 - l75 мм и соответственно длины горелок = 165 - 445 мм.

Горелки могут иметь два типа наконечников газового сопла. Первый тип снабжен тремя распорными и закручивающими воздух лопатками. Он имеет одно центральное газовое отверстие по оси горелки. Второй тип имеет восемь лопаток и газовых отверстий, причем последние с целью улучшения смесеобразования направлены под углом 30° к оси горелки.

Горелки ГНП при работе с подогретым воздухом снижают свою производительность примерно наполовину (при 500 °С) из-за уменьшения плотности подогретого воздуха и соответственно снижения массы кислорода в единице объема, так как пропускная способность горелки при постоянном давлении газа не изменяется.

Стальпроектом разработаны различные виды горелок с внешним перемешиванием типа труба в трубе (рис. 3.7): ДВМ, ДНМ, ДВС, ДНС, ДВБ, ДНБ и др. Буквенные обозначения соответствуют названиям: Д — двухпроводные; В, Н — высокая и низкая расчетная теплота сгорания газа; М, С, Б — малая, средняя и большая мощности. Дополнительно к буквенным горелки имеют и цифровые обозначения, соответствующие диаметру носка (например, ДВС-25). Горелки ДВМ, ДВС, ДВБ применяют для сжигания газа с теплотой сгорания 10—35 МДж/м³; ДНМ, ДНС, ДНБ — соответственно для сжигания газа = 3,5 - 10 МДж/м³. Горелки типа ДВМ при давлении воздуха 1 кПа и плотности 1,2 кг/м³ имеют пропускную способность по воздуху (производительность):

Вид ДВМ-50, ДВМ-40, ДВМ-35, ДВМ-25, ДВМ-20, , м³/ч. 80 60 45 25 20

При повышенном давлении пропускную способность (м³/ч) горелки можно определить по формуле , где и — производительность и давление газа у горелки.

Производительность горелок ДНМ по воздуху при тех же диаметрах выходного сечения составляет 0,7 от производительности горелок ДВМ. Длина горелок типа ДНМ и ДВМ равна примерно 200 мм.

При подаче в горелку подогретого воздуха пропускная способность (м³/ч) будет , где — пропускная способность горелки при 20 °С.