2622

тральной части канала размещена труба, оканчивающаяся чугунным наконечником. В наконечнике имеются 24 косые щели размером 10 45 мм, через которые газ со скоростью 61,7 м/с пересекает закрученный улиткой поток воздуха. Для защиты от обгорания пылевой части горелки и уменьшения сопротивления горелки по воздушной стороне примерно 10–12 % воздуха подают по тракту первичного воздуха пылевой горелки.

При работе горелки на угольной пыли для предотвращения обгорания газовый наконечник вдвигают внутрь горелки.

Угорелок этого типа газообразное топливо сгорает длинным светящимся факелом. Газ выходит из щелей чугунного наконечника в виде тонких струй непосредственно в топку, где протекает процесс смесеобразования газа с воздухом, но горелка активно воздействует на этот процесс, так как в топку подают закрученный поток воздуха, который пересекают газовые струи. Горелки рассмотренной конструкции с центральной подачей газа занимают промежуточное положение между горелками с незавершенным предварительным смешением газа с воздухом и диффузионными горелками.

Угорелок с периферийной подачей газа газ поступает в кольцевую газовую камеру, охватывающую горелку с наружной стороны, и вытекает из нее через круглые отверстия диаметром 5–8 мм со скоростью 110–160 м/с. Газовые струи, обладающие большой дальнобойностью, пересекают закрученный поток воздуха, движущийся со скоростью около 26–30 м/с под прямым углом. Интенсивное смесеобразование начинается в горелке и завершается в топке. Такая организация процесса обеспечивает быстрое и хорошее перемешивание газа с воздухом, в результате чего газ сгорает несветящимся факелом. При правильном расположении газовых отверстий горелки работают с потерями от химической неполноты горения, равным 0,4–0,7 % .

На рис. 34 показана комбинированная пылегазовая горелка с периферийной подачей газа производительностью 3 000 м3/ч [8–10]. На угольной пыли горелка работает следующим образом. Смесь пыли с первичным воздухом подают по центральной трубе через чугунный раструб в топку. На выходе из насадка поток разбивается о конусрассекатель. Вторичный воздух входит в горелку через улитку, которая обеспечивает его закручивание. При сжигании углей с малым выходом летучих веществ для подсвечивания пылеугольного факела в горелку подают некоторое количество газа.

70

3

Рис. 34. Комбинированная пылегазовая горелка с периферийной подачей газа в амбразуру: 1 – газовая камера; 2 – корпус улитки; 3 – раздаточный конус; 4 – центральная неподвижная труба; 5 – подвижная труба; 6 – раструб; 7 – канал для подачи смеси угольной пыли с первичным воздухом

При работе на газообразном топливе во избежание перегрева чугунный насадок с конусом переводят в крайнее левое положение. Газ подают в камеру, охватывающую цилиндрическую часть горелки по периферии, и он выходит из нее через большое число малых отверстий, пересекая поток воздуха, который поступает в горелку через улитку. Чтобы предотвратить перегрев и обгорание горелки, газовая камера омывается с наружной стороны воздухом, поступающим через окна, расположенные в корпусе улитки. Газовая струя, вытекая из отверстия, проникает в глубь воздушного потока на расстояние, определяемое ее дальнобойностью, и под воздействием воздушного потока поворачивается, принимая направление движения воздуха. Расположение отверстий, их диаметр и скорость выхода газа должны выбираться так, чтобы газовые струи после поворота возможно равномернее распределялись по поперечному сечению воздушного потока. В этом случае будут обеспечены наилучшие перемешивания газа с воздухом и наименьшая химическая неполнота горения газа.

71

1

Рис. 35. Форкамерная горелка низкого давления: 1 – труба с отверстиями для выхода газа; 2 – стальная опорная рама; 3 – керамический блок смесителя; 4 – форкамера из огнеупорного кирпича

На рис. 35 показана форкамерная горелка низкого давления [9]. Горелка размещена на поду топки и используется для обогрева чугунных секционных котлов, сушилок и других установок. Горелка состоит из стальной трубы с отверстиями для выхода газа и керамического моноблока из огнеупорного стандартного кирпича. Моноблок образует ряд каналов (смесителей) высотой 250 мм, длиной 75 мм и шириной 80–100 мм (по расчету) и форкамеру. Крепится он к металлической раме, к которой также прикреплена труба горелки. 50–80 % воздуха эжектируют газовые струи, остальной воздух поступает за счет разряжения в топке. В результате эжекции интенсифицируется смесеобразование. В каналах смесь подогревается и при выходе воспламеняется. Из каналов горящая смесь поступает в общий туннель (форкамеру), где газ в основном сгорает (до 95 %). Догорание происходит в объеме топки. Высота факела составляет 0,6–0,9 м. Коэффициент избытка воздуха = 1,1–1,15. Разряжение в топке должно быть менее 5 Па.

На рис. 36–40 представлены газомазутные горелки с частичным смешением газа и воздуха в амбразуре горелки [20]. От общего воздуховода воздух подводится на группу горелок или индивидуально к каждой из них в зависимости от принятой системы регулирования по-

72

дачи мазута и воздуха. В щелевых горелках применяют периферийный способ раздачи газа из коллекторов с двумя рядами сопл, располагаемых с обеих сторон канала воздуха.

Представленные на рис. 38–40 газомазутные горелки могут быть использованы и как чисто газовые, но в этом случае мазутная часть конструкции не выполняется. Характеристика газомазутных горелок для котлов приведена в табл. П.4.

4.5.Горелки без предварительного смешения газа с воздухом

Угорелок без предварительного смешения газ и воздух подают в топку раздельными потоками, где и происходит смесеобразование и горение. Такие горелки называются диффузионными. Смешение газа

своздухом протекает медленно, и газообразное топливо сгорает длинным светящимся пламенем. Воздух поступает в топку за счет разряжения или подается под давлением, но воздушный поток не турбулизируется и не закручивается.

В конструктивном отношении диффузионные горелки являются наиболее простыми. Часто они представляют собой трубу с просверленными отверстиями. Газ поступает в горелку и выходит из отверстий без предварительного смешения с воздухом. Горелки работают с малыми форсировками и преимущественно в области ламинарного режима. Применяются при сжигании искусственных газов под небольшими водонагревательными устройствами.

К диффузионным горелкам относятся горелки с подачей газа и воздуха двумя параллельными потоками. При необходимости затормозить процесс смесеобразования и вытянуть факел следует подавать газ и воздух с одинаковыми скоростями и одинаковыми плотностями. Этого можно достичь подогревом газа и воздуха. При ламинарном режиме процесс смесеобразования в начальной стадии будет протекать только в результате молекулярной диффузии. Малая интенсивность смешения газа с воздухом будет затягивать процесс горения и увеличивать длину факела. С возрастанием скорости потока будет увеличиваться и длина пламени.

73

А-А

1

4 3

Газ

Рис. 36. Горелка ТКЗ для доменного газа: 1 – приемный коллектор для газа и воздуха со слоистым распределителем; 2 – шиберы для регулирования подачи воздуха; 3 – сопло для подачи газа; 4 – каналы для подачи воздуха

74

Подвод

газа

6 7

А

Рис. 38. Газомазутная вихревая горелка НПО ЦКТИ: 1 – воздушный короб; 2 – разделительная перегородка; 3 – коаксильный короб; 4 и 5 – шиберы; 6 – цилиндрический регистр осевого типа; 7 – газовый осевой коллектор

А

Воздух

1

2

3

Газ

А

Рис. 39. Газомазутная горелка ТКЗ с тангенциальным регистром: 1 – короб; 2 – тангенциальный регистр; 3 – кольцевой канал для подачи газа

75

Горелки применяются в тех случаях, когда требуется затянуть процесс горения для создания равномерных и невысоких температур.

В результате раздельной подачи газа и воздуха создается возможность подогревать воздух до температуры, превышающей температуры воспламенения газа. Газ сгорает ярко светящимся факелом. Высокая степень черноты пламени и высокая температура подогрева воздуха обеспечивают интенсивный радиационный поток теплоты, направленный на нагреваемый материал.

Достоинствами диффузионных горелок являются:

–возможность работы на низком давлении газа и без вентиляторного дутья;

–простота конструкции;

–отсутствие проскока пламени;

–возможность работы на воздухе с температурой выше температуры воспламенения газа.

К недостаткам диффузионных горелок относятся малая интенсивность процесса горения и необходимость работы с большими избытками воздуха для обеспечения достаточно полного сжигания газа.

Промежуточное положение между горелками диффузионного типа

игорелками турбулентного смешения занимают подовые горелки, которые используют при переводе отопительных и производственных котлов со слоевыми топками на газообразное топливо. У этих горелок газ без предварительного смешения с воздухом выходит в топку, куда из-под колосников поступает воздух. Такая организация процесса смесеобразования типична для диффузионных горелок. Однако газо-

76

вые струйки у подовых горелок направляются под углом к потоку воздуха и равномерно распределяются по его сечению. Процесс смешения осуществляется в специальной щели, образуемой огнеупорной кладкой. Это интенсифицирует смешение газа с воздухом, уменьшает избытки воздуха и обеспечивает устойчивое зажигание образующейся смеси.

У подовых горелок колосниковую решетку закладывают огнеупорным кирпичом, оставляя несколько щелей, в которых размещают трубы с просверленными в них отверстиями для выхода газа.

На рис. 41 представлена подовая горелка и расположение ее в топке [9]. Коллекторы горелки устанавливаются на кирпичах, расположенных на колосниковой решетке. Над коллекторами огнеупорная кладка образует прямые щели, в которые выходит газ, не смешанный с воздухом. Отверстия для выхода газа располагают в два ряда в шахматном порядке, симметрично по отношению к вертикальной плоскости с углом между рядами отверстий 90–1800. Воздух подается под колосниковую решетку вентилятором или поступает туда в результате разряжения в топке, поддерживаемого тягой, и проходит через щель, омывая коллектор горелки с двух сторон. Струя газа в результате турбулентной диффузии перемешивается с воздухом и на расстоянии 20–40 мм от отверстий горелки начинает гореть. Процесс горения заканчивается на расстоянии 0,5–1 м от горелки.

Процесс смесеобразования активизируется тем, что поток газа разбит на мелкие струйки, выходящие с большой скоростью под углом к потоку воздуха. Огнеупорные стенки щели выполняют роль стабилизатора горения, предотвращая отрыв пламени, и одновременно являются косвенными излучателями, повышающими прямую отдачу в топке. Максимальная температура на поверхности щели колеблется в пределах 900–1200 0С, а на поверхности коллектора в отдельных точках она достигает 300–500 0С. Температура колосниковой решетки под щелью не превышает 75–80 0С.

Подовые горелки обеспечивают сжигание газа без химической неполноты при коэффициенте избытка воздуха = 1,1–1,3. Они работают на низком давлении газа 1 000–5 000 Па и при давлении воздуха 600–1 000 Па. При работе горелок без дутья в топке должно поддерживаться разряжение 20–30 Па для котлов средней производительности и не менее 8 Па для небольших отопительных котлов.

77

На основании изучения работы подовых горелок установлено, что щель, по оси которой располагается коллектор, целесообразно выполнять прямой. Прямая щель проста по устройству и обеспечивает благоприятные условия для горения газа. Щель выкладывают из огнеупорного шамотного кирпича класса А первого сорта. Для предотвращения присоса воздуха в топке между рядами кирпичей целесообразно прокладывать листовой асбест толщиной 4–6 мм.

Требуемый избыток воздуха и температура коллектора зависят от угла между рядами отверстий. При угле 900 требуется больший избы-

78

ток воздуха, но температура коллектора горелки ниже (330 0С). Если угол составляет 1800, то коэффициент избытка воздуха меньше, а температура коллектора достигает 530 0С. Поэтому при работе на холодном воздухе можно принимать угол, равный 90–1800, а при горячем воздухе – только 900. При работе на низком давлении без дутья целесообразно принимать угол, равный 900.

Рекомендуется принимать следующие размеры для подовых горелок, предназначенных для промышленных котлов: диаметр коллектора 50–100 мм; диаметр отверстий 2–3 мм; шаг между отверстиями 15– 20 мм (6–10)dОТ ; отверстия располагают в шахматном порядке; высота щели составляет 200–260 мм, ширину определяют расчетом и она обычно составляет 80–180 мм.

Подовые горелки чугунных отопительных котлов выполняют следующих размеров: диаметр отверстий 1,3–2 мм; шаг между отверстиями 10–20 мм; высота щели 130–200 мм, а ширину также определяют расчетом и принимают 80–110 мм.

Тепловые напряжения поперечного сечения щели горелки составляют 2,9–23 МВт. Горелки располагают на колосниковой решетке так, чтобы обеспечить наиболее равномерное распределение температур в горизонтальном сечении топки. Число горелок выбирают в соответствии с количеством топочных дверок, а длину – в соответствии с длиной топки. Подовые горелки целесообразно устанавливать в топках котлов с колосниковыми решетками при переводе их на газ. При установке подовых горелок в чугунных отопительных котлах, работающих без дутья, в топках последних разряжение должно быть не менее 8 Па, а высота топки – не менее 700 мм.

4.6.Горелки газовых приборов

Вжилых и общественных зданиях газ используется для приготовления пищи и горячей воды. Основными приборами, которые применяют для газоснабжения зданий, являются плиты, водонагреватели, кипятильники, пищеварочные котлы, духовые шкафы и холодильники.

Газовые приборы работают на низком давлении и оборудуются эжекторными горелками атмосферного типа.

Бытовые газовые плиты изготавливают двух-, трех- и четырехконфорочными с духовыми шкафами и без них. Конфорочные горелки

79