9.3.2 Горелки с огнеупорными насадками
Коэффициент избытка воздуха α=1,05÷1.1.
Газовоздушная смесь поступает в раскалённый насадок, выполненный из огнеупорного материала. В насадке смесь интенсивно подогревается, поджигается и сгорает. Пламя не выходит за границы насадка и на фоне огнеупоров его не видно; горение протекает без видимого пламени. Такой процесс сжигания газа называется беспламенным.
Беспламенное горение имеет следующие преимущества:
- полное выгорание газа;
- возможность сжигания газа при ничтожно малых избытках воздуха;
- возможность достижения высоких температур горения;
- сжигание газа с высоким тепловым напряжением объёма горения;
- передача значительного количества тепла инфракрасными лучами.
Существующие конструкции беспламенных горелок можно разделить на три группы:
- горелки с насадками, имеющими неправильную геометрическую форму;
- горелки с насадками правильной геометрической формы;
- горелки, у которых пламя стабилизируется на огнеупорных поверхностях топки.
К 1-й группе относятся горелки с пористыми диафрагмами, зернистым слоем из огнеупора. Газ сгорает в сильно разветвленных каналах мелкого сечения и неправильной геометрической формы. В насадке развиваются высокие температуры, поэтому материал стенок должен обладать значительной огнеупорностью. Такие насадки характеризуются значительным гидравлическим сопротивлением и имеют малую производительность.
Наибольшее распространение получили горелки 2-й группы. Огнеупорные насадки таких горелок состоят из керамических плиток размером 0,5х45х12мм. На плитке размещены цилиндрические каналы диаметром 1-1.5мм. Минимальная толщина перемычки между каналами 0,5мм.
Суммарное живое сечение отверстий каналов составляет 35-49% общей площади плитки, что обеспечивает малое гидравлическое сопротивление насадки. Плитку прессуют из огнеупорной легковесной керамической массы следующего состава:
- огнеупорная глина – 45%;
- каолин – 25%;
- оксид хрома – 5%;
- тальк – 25%.
Передача теплоты излучением происходит в инфракрасной области спектра, а горелки, работающие по этому принципу, называется инфракрасными горелками.
Рис. 9.3 - Горелка инфракрасного излучения
1 – рефлектор; 2 – керамическая плитка; 3 – смеситель; 4 – сопло; 5 – корпус; 6 – сборная камера.
К третьей группе относятся горелки, у которых газовоздушная смесь выходит из головки и поступает непосредственно в топку котла или печи, где протекает процесс подогрева и горения газа. У таких горелок раскалённые стенки облицовки. Своды или специальная наброска из кускового высокоогнеупорного материала являются стабилизаторами горения и поджигают поток газа.
9.3.3 Горелки без огнеупорных насадок.
Для обеспечения устойчивого горения у таких горелок применяют специальные стабилизаторы горения. Они предотвращают, отрыв пламени, создавая устойчивые очаги зажигания горючей смеси с помощью зон рециркуляции продуктов сгорания или поджигающих поясов. Горелки такого типа состоят из инжекционного смесителя и головки горелки со стабилизатором горения.
У эжекционных горелок с кольцевыми стабилизаторами устойчивость горения обеспечивается кольцевым пламенем, которое формируется на щели по периферии отверстия горелки. Производительность таких горелок колеблется в пределах 5-62 м3/ч при давлении 50 кПа. Применяются обычно в топках больших котлов.
У эжекционных горелок с пластинчатыми стабилизаторами в конце диффузора эжектора установлен пластинчатый стабилизатор. Он представляет собой пакет, собранный из стальных пластин толщиной 0,5мм с расстоянием между ними 1,5мм.
Малое расстояние между пластинами исключает возможность проскока
пламени внутрь горелки, а застойные зоны, возникающие вблизи стяжных болтов, предотвращают отрыв пламени. Такие горелки работают в диапазоне давления 3-50 кПа.