книги из ГПНТБ / Несенчук, А. П. Тепловые расчеты пламенных печей для нагрева и термообработки металла учеб. пособие

Подогрев воздуха в них не предусматривается, следовательно, в тех случаях, когда нужен подогрев, горелки типа В использованы быть не могут. Всего Стальпроектом разработано двадцать типоразмеров таких горелок, крайними из которых являются В15 и В235 (соответ­ ственно с производительностями от 0,3 до 4 и от 100 до 1100 нм3/ч. Схема инжекционной горелки типа В показана на рис. 9.5.

Рис. 9.5. Общий вид пнжекциониоіі горелки типа В (В65/7):

Горелочное устройство типа В выбирается с использованием табл. 9.3 и 9.4, для чего вначале расчетным путем" находят dKи уже после этого по табл. 9.4 определяют коэффициент пересчета k. Это делается в связи с тем, что графики, представленные рис. 9.6, 9.8 и 9.10, с помощью которых выбирается типоразмер, составлены для го-релок В100, Н100, П100. Производительность горелок нахо­ дим так:

По формулам (9.14) производительность горелки находится приближенно. Действительная же производительность

После этого из табл. 9.5 выбирают типоразмер горелочного устройства, а также рассчитывают диаметр газового сопла dc.

При использовании нормалей для горелок В нужно помнить, что они составлены лишь для четырех значений теплотворной способ­ ности топлива, а именно: природного (QHp=8350), природно-коксо­ вального (Qnp=7210 и 6415) и коксовального (Q„p=4080 ккал/нм3)

газов, причем во всех случаях а=1,05. Поэтому, если QHp и а отли­ чаются от указанных, нужно пересчитывать параметры горелки и только после этого можно выбирать типоразмер. Пересчет пара­ метров заключается в определении dK и dc■Это же следует иметь в виду при выборе типоразмера горелок Н и П.

Рис. 9.6. Графики для опре­ деления производительности горелки типа В (ct= 1,05):

I — природныП газ

(QnP=8350 ккалінм3);

2 — прнродно-коксовалыіыіі газ

(Q„r=72l0);

3 — прнродно-коксовалыіыіі газ

(Q„P=64I5);

4 — коксовальный газ

(Q„P=4080 ккалінм3).

Инжекционные горелки всех типов выполняются как с охлаж­ дением водой, так и без охлаждения кратера; охлаждение кратера предусматривается только у горелок большой производительности (типоразмеры, у которых кратер больше или равен 85 мм).

При сжигании низкокалорийного топлива Qnp^4000 ккал/нм3 (подогрев воздуха не предусмотрен) следует применять горелки типа Н (рис. 9.7). Стальпроектом разработано двадцать типораз­ меров таких горелок, данное о которых приведены в табл. 9.5. Как и у горелок типа В, крайние типоразмеры представлены горе­ лочными устройствами с диаметрами кратера 15 и 235 мм (Н15 и Н235). Горелки типа Н обеспечивают производительность до 8000 нм3/ч при а=1,05. При необходимости поступающий к такой горелке газ может подогреваться до 300° С.

Расчет и выбор горелок типа Н производится по методике, изложенной выше, с использованием уже приведенных таблиц и гра­ фиков (рис. 9.8). Сопоставляя рис. 9.5 и 9.7, видим, что горелочные устройства этих двух разновидностей весьма похожи. Исключение составляет размер диаметра газового сопла (сопоставлению подле­ жат одинаковые типоразмеры горелок В и Н), который у последних значительно больше, что объясняется повышенным расходом газа вследствие его низкой теплотворной способности. Следует отметить, что горелки типа Н применяются сравнительно редко, так как целе­ сообразнее подогревать воздух, идущий на горение, а не топливо.

162

Т а б л . 9. 3. Установочные размеры инжекционных горелок

Рис. 9.7. Общин вид ннжекционнон горелки типа Н (Н 37/10):

164

Поэтому для низкокалорийного газа с подогревом воздуха, а при необходимости и топлива используются горелки типа П.

Общий вид горелочного устройства типа П показан на рис. 9.9. Как видно из рисунка, горелка типа П — двухпроводная. Нормали этих горелок разработаны для ряда топлив (рис. 9.10) при коэффи­ циенте избытка воздуха а = 0 ,9 и 1,0, а также і"в max =600 и t"T m a x = = 300° С. Пересчет параметров и выбор типоразмера выполняются,

Рис. 9.8. Характеристики горелок ти­ па Н ( а = 1,05):

пунктирная линия — топливо подогрето до 300° С; сплошная линия — топливо холод­ ное.

как и для горелок В и Н. В настоящее время разработано одиннад­ цать типоразмеров горелок указанного типа (крайними являются П65 и П270). Производительность горелок П—65 и 2400 нм3/ч.

Ниже для конкретных условий произведем расчет параметров и выбор типоразмера инжекционной горелки.

Рис. 9.9. Общин вид ннжекцнонноп горелки типа П;

1 — штуцер для подвода газа; 2 — штуцер для подвода воздуха; 3 — водоохлаж­ даемый носик горелки.

165

9.3.1.Выполнить расчет ннжекцнонной горелки, если известно, что расх

коксодоменного газа (QHp = 1600 ккал/нм3) на горелку при а = 1 составляет 290 нм3/ч. Давление газа перед горелкой рг=Ю 00 кГ/мг. Температуры подогрева топлива и воздуха соответственно равны 200 и 500° С. Давление в рабочем объеме печи рп = 2,5 кГ/м2.

В соответствии с изложенным выше к установке на печь следует принять горелки типа П.

Объемная и весовая кратности инжекции:

773 /71=1 + 1-1,45------1=3,37

473

129 п = 1+ 1 -1,45 -— =2,67.

1,12

Диаметр кратера горелки находим из соотношения (9.12). Повышение дав­ ления воздуха запишется так:

1000

APd=0,852 7\ІГС м7//Пс )—опт :

166

1000

Дрв= 0,852-------- ==87 кГ/м2. 8,34

Значение Др„' может быть найдено из соотношения Дрв'=2,5/гСм, где в свою очередь скоростной напор на входе в смеситель составит:

Для инжекционных горелок типа П, разработанных Стальпроектом, диаметр смесителя

</см= </„= 104 лім (0,104 л<).

Используя табл. 9.2, определяем остальные геометрические .характеристики горелки:

<*„ = 1,77-104=184 мм-, </„= 1,49-104= 155 мм-,

/„=104 мм] /см ==4• 104=417 мм\ Дп.і-^2* 104=208 мм]

/„ = 0,1-104=10,4 мм; ß„=42°; ß„ = 7° и ßB.r=14°.

9.3.2. Для условий предыдущего примера выбрать типоразмер инжекционн горелки П.

По значению </„=104 лмг находим, что к установке на печь следует выбрать горелку П116 (табл. 9.5). Из табл. 9.4 по </„= 104 мм определяем коэффициент пересчета производительности

А =1,35.

Проверяем производительность принятой к установке горелки П116 (рис. 9.10, кривая 8):

В ППб — 1,35Вшоо =1,35-270=354 нм3/ч.

По производительности такая горелка удовлетворяет условию задачи. Следо­ вательно, окончательно к установке принимаем горелку Ш 16/34 (где 34 — диа­ метр газового сопла (см. пример 9.3.1)).

167

9.4. ДВУХПРОВОДНЫЕ ГОРЕЛКИ ГНП

Подогрев дымовыми газами воздуха, поступающего в горелоч­ ное устройство, безусловно, оправдывает себя, так как при этом сни­ жается расход топлива за счет использования тепла отходящих газов. Применение же инжекционных горелок не способствует внед­ рению указанного мероприятия. Для этой цели целесообразнее использовать специальные горелки. К ним в первую очередь следует отнести горелочные устройства типа ГНП (горелка низкого давле-

Рис. 9.11. Общий вид короткофакелыюй горелки ГНП:

/ — воздушная коробка; 2 — сопло; 3 — керамический туннель; -/ — установочная плита; 5 — газовый трубопровод; 6 — воздушный трубопровод.

ния с подогревом воздуха). По сравнению с другими типами эти горелки обеспечивают небольшую производительность по газообраз­ ному топливу. Поэтому, если они не удовлетворяют заданной произ­ водительности, следует применять горелки Д (двухпроводные), которые рассчитаны на газообразное топливо низкого и среднего давления (помня, что в отличие от горелок ГНП они не имеют пред­ варительного смешения воздуха с топливом).

Изображенная на рис. 9.11 двухпроводная горелка разработана Ленинградским отделением проектного института «Теплопроект» для природного газа (QHP=8500 ккал/нм3, уо.г=0,73 кг/нм3) и а=1,05. Наиболее ходовыми являются девять типоразмеров таких

факельные и вариантом Б — длиннофакельные горелки. На рис. 9.11 показана короткофакельная горелка. Для нее предусмотрен подо­ грев воздуха до 500° С. Зависимость между производительностью горелки и температурой подогрева показана на рис. 9.12.

168

Хотя горелки ГНП и рассчитаны для работы с коэффициентом избытка воздуха 1,05, они устойчиво работают при а ^ 0 ,5 . Это поз­ воляет использовать их на печах безокислительного нагрева стали.

Рис. 9.12. Зависимость между произво­ дительностью горелки ГНП и темпера­ турой подогрева воздуха.

воздуха;

ki = BT/ 100 (величина ВГпринимается по графику, рис. 9.12).

169

Затем, зная расход воздуха = ß • 1,05^оѵ==0 73 нм3/ч и типораз­

мер горелочного устройства, по графикам рис. 9.15 определяем дав­ ление воздуха рв перед горелкой;

б) когда а ф 1,05, уо.г Ф 0,73 кг/м3 (QHp ф 8500 ккал/нм3

Выбор типоразмера начинают с определения расчетных расхода и давления топлива. С этой целью могут быть использованы формулы:

где QHp, Pr, Yo.r и В — величины, предшествующие выбору горелки.

170