книги из ГПНТБ / Иссерлин А.С. Газовые горелки

такой же короткий и прозрачный факел, как горелки полного пред­ варительного смешения, и одновременно с этим обладает очень высокой устойчивостью горения, превышающей устойчивость горе­ лок с раздельной подачей горючих компонентов.

Принципиальная схема газовой горелки указанного типа изо­ бражена на рис. 82. Основными деталями горелки являются газо­ вая форсунка и стабилизирующее устройство, выполненное из уголковых стабилизаторов, приваренных к бандажам. Стабилиза­ торы располагаются по радиусам и наклонены к продольной оси

горелки под углом 45°, так что вся система стабилизаторов имеет вид полного конуса при вершине 90°. Газовая форсунка размеще­ на в центре стабилизирующего устройства и подает газ через от­ верстия в виде отдельных струй, каждая из которых располагается за соответствующим стабилизато­ ром, развиваясь вдоль его оси. Оси сопловых отверстий форсун­ ки и оси стабилизаторов парал­ лельны.

Воздух поступает в зону горе­ ния через радиальные щели между стабилизаторами, отчего за каж­ дым из них образуется вихревая циркуляционная зона. Газовые струи, подаваемые в эти зоны,

мгновенно перемешиваются с воздухом, образуя однородную газо­ воздушную смесь. Общая зона горения при этом представляет со­ бой совокупность большого количества горящих за стабилизаторами небольших радиальных факелов, разделенных воздушными про­ слойками. Увеличивающаяся благодаря этому суммарная поверх­ ность фронта пламени способствует значительному сокращению длины факела.

Горелка обеспечивает высокую устойчивость работы при любых скоростях воздушного потока. Этому способствуют как местные ре­ циркуляционные токи за стабилизаторами, так и наличие цен­ трального поджигающего противотока. Последний возникает бла­ годаря конической форме горелки, так как при этом воздушные струи в центре образуют противоток, несущий к корню факела го­ рячие продукты сгорания. Коническая форма придает горелке также большую жесткость против коробления при нагреве.

Горелка конструируется таким образом, что дальнобойность газовых струй при максимальном расходе газа должна перекры­ вать всю длину стабилизаторов. При уменьшении расхода газа (т. е. когда увеличивается коэффициент избытка воздуха) дально­ бойность газовых струй вдоль стабилизаторов сокращается, благо-

160

даря чему автоматически уменьшается и количество воздуха, при­ нимающего участие в смесеобразовании. Это достигается за счет того, что избыточный воздух, остающийся вне досягаемости укоро­ ченных газовых струй, проходит мимо зоны активного перемешива­ ния, не влияя на состав образующейся в ней горючей смеси. Бла­ годаря этому при любом общем избытке воздуха в зоне горения поддерживается постоянный состав смеси, что обеспечивает высо­ кий температурный уровень и, следовательно, высокую полноту вы­ горания на всех режимах.

Струйный принцип смесеобразования в конструктивном оформ­ лении Киевского политехнического института практически может

природного газа до 550 м3 /ч, сконструированная по рассмотренным выше принципам. Газовая форсунка диаметром 120 мм имеет 24 сопловых отверстия диаметром 3,5 мм. Стабилизирующее

В процессе испытаний горелки подтверждено свойство саморе­ гулируемости процесса горения. Благодаря свойству саморегули­ руемости состава смеси горелка отличается чрезвычайно высокой устойчивостью процесса горения. Так, горение природного газа ока­ залось возможным вплоть до значений общего коэффициента из­ бытка воздуха 40—50. Стабилизаторы интенсивно охлаждаются воздухом, протекающим через щели между ними. При работе го­

Дальнейшее совершенствование разработанного принципа при­ вело к созданию в Киевском политехническом институте по автор­ скому предложению В. А. Христича и Г. И. Любчика газогорелоч-

Созданная горелка (рис. 83) работает по комбинированному принципу, т. е. часть газа предварительно смешивается в горелке с воздухом, а остальная часть подается раздельно от потока воз­ духа. Основными элементами горелки являются смеситель, служа­ щий для предварительного смешения газа с воздухом, и само горелочное устройство, выполненное аналогично первой конструкции горелки (см. рис. 82).

Смеситель имеет на входе перфорированную решетку. Отвер­ стия в решетке расположены по радиусам. Между отверстиями перпендикулярно к воздушному потоку подаются газовые струи. Они не сносятся воздушным потоком и, следовательно, могут про­ никать на любую его глубину. Однако при этом идет весьма ин­ тенсивное перемешивание газа с воздухом.

Смеситель имеет три ряда отверстий разного диаметра. За счет этого обеспечивается различная глубина подачи газовых струй. Один из рядов (в данном случае, первый) обеспечивает глубину подачи газовых струй, перекрывающую на всех режимах ширину канала смесителя, а два других имеют меньшую глубину подачи (примерно 0,65 и 0,25 ширины канала).

Принятая в смесителе схема взаимного расположения воздуш­ ных и газовых струй обеспечивает достаточно равномерную на всех режимах раздачу газа по сечению смесителя и высокую интенсив­ ность перемешивания газа с воздухом. Для дополнительного и улучшенного перемешивания, а также для равномерной раздачи смеси по -сечению канала на выходе из смесителя установлены еще две решетки. Эти решетки перфорированы мелкими, равномерно распределенными по сечению отверстиями равного диаметра.

В смеситель подается лишь 25—75% газа (в зависимости от ре­ жима), т. е. смеситель на всех режимах создает обедненную смесь, содержащую значительный избыток воздуха. Остальное количество газа подается в форсунку и сжигается на стабилизирующей ре­ шетке. Для начального воспламенения в центре газовой форсунки расположен подвижный электрический запал. Газовоздушная смесь из смесителя подается в зону за стабилизаторами и сгорает вместе со струями газа, выходящего из форсунки. В таких условиях будет сгорать смесь любого состава, в том числе и с большими избыт­ ками воздуха. Вместе с тем и при низких общих избытках воздуха обеспечивается эффективное горение, так как в этих условиях боль­ шая часть газа предварительно смешана с воздухом.

Таким образом, благодаря комбинированному методу сжигания газа горелка обеспечивает эффективное и устойчивое сжигание газа как при больших избытках воздуха, так и при коэффициентах избытка воздуха (общего), близких к единице.

Для исключения возможности проскока пламени в смеситель горелки необходимо так осуществлять распределение газа между горелочным устройством и смесителем, чтобы смесь, поступающая из смесителя, на всех режимах находилась вне концентрационных пределов воспламенения.

Кроме того, предотвращение проскока пламени может быть до­ стигнуто поддержанием в щелях между стабилизаторами скоро­ стей потока, превышающих скорость распространения пламени.

В случае чрезвычайно широкого диапазона изменения коэффи­ циента избытка воздуха горелочное устройство может работать следующим образом: зажигание горелки, а также режимы с высо­ кими значениями а г обслуживаются без смесителя, а диапазон на­ грузок с низкими значениями избытка воздуха (вплоть до 1,0) обеспечивается подключением смесителя.

Испытания такого комбинированного газогорелочного устрой­ ства с расходом природного газа до 500 м3 /ч проведены в Киев­ ском политехническом институте. Горелка имела следующие раз­ меры, мм: диаметр — 510, диаметр газовой форсунки — 80 (25 от­ верстий 0 3 мм), диаметр смесителя наружный — 365.

Полнота сгорания газа при комбинированной работе горелоч­ ного устройства со смесителем в диапазоне общего коэффициента

Конструкция этой горелки к тому же сложней и требует подвода охлаждающей воды.

Для высоконапорного парогенератора в ЦКТИ разработана конструкция газомазутной горелки (рис. 84). В горелке осуще­ ствляется предварительное смешение газа с воздухом, для чего установлены полые лопатки под углом 42° к оси горелки. Газ из лопаток выходит в межлопаточное пространство отдельными струй­ ками через отверстия диаметром 2,5 мм, где интенсивно перемеши­ вается с воздухом.

Вцентре горелки размещается паромеханическая форсунка для жидкого топлива, которое является для данных установок резерв­ ным. Имеется специальное устройство, позволяющее производить установку и демонтаж форсунки без остановки работы парогенера­ тора. Регистры и другие детали горелки изготовляются из жаро­ прочной стали.

Впарогенераторе предусмотрена установка пяти горелок: цен­ тральной и четырех под углом 18° к продольной оси камеры сгора­ ния. Это обстоятельство, как показал опыт работы на многореги-

164

стровых камерах сгорания, способствует интенсификации процесса сгорания за счет резкого увеличения турбулизации факела.

В центральной горелке парогенератора кроме основной газовы­ ходной части предусмотрена так называемая дежурная горелка с самостоятельным подводом газа в количестве 5—10% от общего расхода газа на горелку. Выходные газовые отверстия дежурной горелки диаметром 3,0 мм выполнены на торце втулки между ре­ гистром и форсункой. Горелка имеет следующие характеристики:

Испытания этой горелки на специальном стенде показали, что она легко зажигается и выводится на режим. Зажигание основной горелки производилось от дежурной горелки надежно. Темпера­ тура подогрева воздуха составляла 180—270° С. При этом были достигнуты следующие показатели работы горелки: теплонапряже-

При работе одной дежурной горелки и при совместной работе дежурной и основной горелок срыв факела наступал при коэффи­ циенте избытка воздуха не меньше четырех, что вполне обеспечи­ вало бесперебойную работу парогенератора.

В ЦКТИ также создан другой тип горелки для парогенератора (рис. 85). Горелка выполнена как комбинированная для сжигания газа и жидкого топлива. Полые лопатки горелки установлены под углом 60° к ее продольной оси. Газ выходит из лопаток через от­ верстия диаметром 2 мм. На выходе лопаток из обечайки регистра установлены специальные перегородки. Поэтому, несмотря на боль­ шой угол закрутки воздуха и сравнительно большую выходную скорость воздуха (60 м/сек), на входе в регистр наблюдаются от­ носительно низкие скорости (примерно 25 м/сек).

В центре горелки размещается паромеханическая форсунка. Дежурная горелка в указанной конструкции не предусмотрена. На фронте камеры сгорания парогенератора установлено 7 основных и 2 дежурные горелки, от которых осуществляется зажигание. Ос­

166

ГЛАВА IV

Э К С П Л У А Т А Ц И Я И НАЛАДКА ГАЗОВЫХ Г О Р Е Л О К

К обслуживанию систем газового хозяйства допускаются лица, сдавшие техминимум по газовому делу по программе, утвержден­ ной Госгортехнадзором, и «Правилам безопасности в газовом хо­ зяйстве» (1970) квалификационной комиссии в присутствии участ­ кового инспектора Госгортехнадзора и технического инспектора Совета профсоюза.

Кроме сдачи экзамена каждый кочегар и слесарь газифициро­ ванного объекта при допуске к работе получает на рабочем месте вводный инструктаж по технике безопасности. Вводный инструк­ таж проводится лицом, ответственным за газовое хозяйство, пер­ сонально с каждым рабочим. Повторная проверка знаний «Правил безопасности» производится ежегодно без участия инспектора Гос­ гортехнадзора.

Первоначальный пуск агрегатов на газовом топливе осуществ­ ляется пуско-наладочной организацией в присутствии ответствен­ ного за газовое хозяйство и дежурного персонала. Пуско-наладоч- ная бригада проводит комплекс наладочных работ и составляет режимную карту работы ГРУ и агрегата. Эксплуатация ГРУ и агрегатов, использующих газовое топливо, при отсутствии режим­ ной карты не допускается.

Обслуживающий персонал должен хорошо знать схему газопро­ водов, назначение и устройство арматуры, контрольно-измеритель­ ных приборов (КИП), установленного оборудования и методы правильного обращения с ним. Обслуживание газового оборудова­ ния ГРУ и агрегатов должно производиться в строгом соответ­ ствии с эксплуатационной инструкцией.

Утечки газа в случае их появления должны быть немедленно устранены. Нельзя допускать в помещении цеха присутствие посто­ ронних лиц. Необходимо поддерживать в чистоте и порядке поме­ щение и газовое оборудование. Запрещается оставлять без над­ зора включенные газовые горелки. О всех ненормальностях в ра­ боте газового оборудования следует сообщать ответственному за газовое хозяйство.

169