книги из ГПНТБ / Гилод В.Я. Сжигание мазута в металлургических печах

По заданной величине t/d рассчитывают шаг отверстий, а по расходу газа — их число.

Проверка работы смесителя на форсунках низкого давления системы Кирмалова, типа ФДБ и Роквелл, а также конструкции Стальпроекта подтвердила его ра­ ботоспособность и хорошее качество подготовки газовоздушной смеси.

Описанный выше смеситель рекомендуется для го­ релочных устройств малой и средней производительности.

В Институте газа АН УССР (г. Киев) реконструиро­ вали форсунку низкого давления системы Стальпроекта, добавив в устье корпуса форсунки кольцевой газовый коллектор с двенадцатью газовыми каналами, располо­

Комбинированная горелка обеспечивала устойчивое вы­ сококачественное сжигание природного газа в диапазо­ не 1:4 [129]. Исследования показали, что с улучшением перемешивания газо-воздушной смеси пределы устойчи­ вой работы горелки по коэффициенту расхода воздуха падают. С этой точки зрения способ ввода газа, осуще­ ствленный в описываемой горелке, обладает преимущест­ вом перед способом подобных, предусматривающим пред­ варительную подготовку газо-воздушной смеси. В по-

добных горелках не исключены проскоки пламени, осо­

способ осуществим для большинства форсунок низкого давления. Отверстия для ввода газа следует распола­ гать на некотором удалении от мазутного сопла, чтобы предотвратить заливание их мазутом при неудовлетво­ рительной работе форсунки.

При переводе газовых печей на комбинированное отопление обычно ограничиваются установкой мазутной форсунки (узла распыливания топлива) в центре кор­ пуса газовой горелки. Так было сделано, например, на методических печах ММК, где совместно с мазутом сжигалась смесь коксового и доменного газов (рис. 56). В комбинированном горелочном устройстве, показанном на рисунке, применена форсунка высокого давления с

верстий. Первые могут быть применены в горелках круг­ лого сечения, .последние — в щелевых. Выбором распо­ ложения сопел можно задать любой угол раскрытия фа-

Замена в газо-мазутных горелках котлов форсунок завода «Ильмарине» и конструкции Оргэнергонефти струйными форсунками позволила стабилизировать и ин­ тенсифицировать горение жидкого топлива; длина факе­

ла уменьшилась. Удельный расход пара на распыливание топлива составил 0,1—0,2 кг на 1 кг мазута. Во из­ бежание попадания мазута в паропровод давление рас­ пылителя должно быть на 0,02—0,1 Мя/м2 (0,2—1,0 ат) выше давления мазута. Недостатком форсунки является зависимость надежности ее работы от фактического со­ отношения между давлениями мазута и пара. Так, по­ вышение давления пара сверх определенных пределов приводит к запиранию мазутных сопел и снижению рас­ хода топлива. При переходе на сжигание газа мазутные форсунки нужно либо снимать, либо постоянно проду­ вать паром для их охлаждения.

3. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

ГАЗО-МАЗУТНЫХ ГОРЕЛОК

Описанные выше простые способы реконструкции горелочных устройств не всегда являются оптимальными. По причинам, изложенным в начале главы, конструиро­ вание комбинированных горелок требует специфическо­ го подхода к каждому из их элементов. Ниже сделана попытка на конкретных примерах рассмотреть возмож­ ные способы осуществления важнейших узлов этих топливосжигающих устройств.

Узел ввода газа

В комбинированных горелках чаще всего используют принцип диффузионного сжигания газа, без предвари­ тельной подготовки газо-воздушной смеси. Ввод газа в горючую смесь может 'быть осуществлен с помощью следующих устройств.

1) кольцевого коллектора, расположенного вокруг устья горелки, с распределенным вводом газа через мно­ гочисленные сопловые отверстия (см., например, рис.55). При этом обеспечивается хорошее смешение газа с воз­ духом. Качество смешения может быть улучшено, если газовый коллектор, выполненный, например, в виде тупой сдвоенной трубы с отверстиями как в наружной, так и во внутренней поверхности, разделяет поток воздуха на два — первичный и вторичный. В этом случае путь сме­ шения газа с воздухом значительно сокращается. Такая система ввода газа применена в горелках фирмы Fulmiпа (ФРГ) [131];

2) кольцевого сопла, окружающего корпус мазутной форсунки (рис. 56). Такая конструкция является наибо­ лее простой, но не всегда эффективной. Однако качество смешения топлива с воздухом может быть значительно улучшено, если кольцевые сечения для выхода газа и

идля выхода воздуха чередовать несколько раз, сочетая

сустановкой в выходных сечениях лопаточных завихрителей;

3)комплекта из нескольких газоподводящих трубок; некоторые могут быть использованы как запальные го­ релки (рис. 58). Преимущество такой системы состоит в возможности регулирования свойств пламени путем пе­ ремещения всего набора газовых трубок.

Встречаются и комбинированные способы ввода газа. В горелках швейцарской фирмы Sonvico основная часть газа .подается по второму способу (центральным_ пото­ ком), а остальной газ вводится по периферии потока воз­ духа с помощью кольцевого коллектора. В газо-мазут- ной горелке Среднеазиатского научно-исследователь­ ского института природного газа (СредазНИИгаз, г. Ташкент) применен газодинамический способ распре­ деления газового потока между .радиальными отверстия­ ми 4 (рис. 59) и центральным соплом 3 путем продоль­ ного перемещения дросселя 7.

Эксперименты [132] показали, что при поступлении всего газа через радиальные отверстия может 'быть по­ лучен неоветящийся факел минимальной длины. Подача газа їв осевом направлении приводит к противоположным результатам.

Узел подачи мазута

Узел подачи (распыливания) жидкого топлива рас­ полагается в большинстве случаев в центре корпуса го­ релки. Форсунки применяют всевозможных типов: ме­ ханические, паровые, пневматические, ротационные, с акустическим распиливанием топлива. Особенностью эксплуатации мазутных узлов комбинированных горе­ лок является необходимость их охлаждения (во избежа­ ние демонтажа) при переходе на сжигание газообразного топлива. С этой целью может быть использован прин­ цип циркуляции топлива в корпусе форсунки, осущест­ вленный аналогично системе топливоснабжения механи­ ческих форсунок с обратным сливом. В системе управ­ ления может быть применен, например, золотниковый клапан [133]., с помощью которого при переходе с жид­ кого топлива на газообразное направление потока топ­ лива в корпусе форсунки изменяется на противополож­ ное. Под собственным давлением топлива пружинный механизм, расположенный в сопловой головке, перекры­ вает иглой выходное мазутное сопло, в то время как циркуляция топлива в корпусе форсунки продолжается (рис. 60). Благодаря этому мазутный узел может про­ должительное время находиться в нерабочем состоянии. Опасность закоксовывания проходных сечений при этом, отсутствует. Кроме того, имеющийся в корпусе форсунки постоянный запас подогретого топлива обеспечивает бы-

стрый пуск горелочного устройства при переключении на сжигание жидкого топлива. Описанная система ре­ гулирования наиболее просто осуществляется в механи­ ческих форсунках с обратным сливом, однако ее можно, приспособить и к форсункам других конструкций. Каж­ дый золотниковый клапан может обслуживать целую группу форсунок.

Подвод воздуха

Конструктивно наиболее прост ввод воздуха по кон­ центрическому колыцевому каналу, расположенному во­ круг форсунки. Усовершенствованием этого способа яв­ ляется разделение воздуха на два потока с целью обес­ печения более благоприятных условий для сжигания каждого из видов топлива. В горелке, показанной на­ рис. 61, внутренний поток воздуха предназначен для

Такая организация воздушного потока дает особенно хо­

и воздуха до 75,0ЧС.

Вгазо-мазутных горелках конструкции Ф. А. Ли-

'Пинского (см. ,с. 164) воздух также разделен на два пото­ ка: центральный (15—20%) подвергается предваритель­ ной закрутке в нерегулируемом тангенциальном лопа-. точном аппарате, а периферийный (80—85%) выходит с. большой скоростью через сужающуюся амбразуру.

средством механического привода с жесткой связью, из­ меняющего размеры проходных сечений каждого из ка­

Аналогичны по способу подачи воздуха газо-мазут- ные горелки конструкции Всесоюзного теплотехническо­ го института (ВТИ), предназначенные для работы в топ­ ках со встречным расположением струй (см. гл. I I I ) . По­ ток воздуха обтекает корпус горелки, в котором концент­ рически размещены мазутная форсунка и газоподводящая магистраль. Цилиндрическим стаканом, заканчива­ ющимся на некотором расстоянии от зоны выхода жид­ кого или газообразного топлива, воздух так же, как и в горелках Ф. А. Липинского, разделяется на два потока: аксиальный (10—15%) и периферийный (85—90%). Ак­ сиальный поток воздуха подвергается закрутке в осевом направляющем аппарате. Выходная скорость воздуха 40 м/сек, аэродинамическое сопротивление воздушной магистрали 0,98—1,28 кн/м2 (100—130 мм вод, ст,).

В газо-мазутной горелке Babcock and Wilcox (Вели­ кобритания), изображенной на рис. 62, для распределе­ ния и регулирования потока воздуха применена [135] сдвоенная труба Вентури, через которую воздух прохо­ дит параллельным потоком, без закрутки. При работе

горелки с максимальной производительностью сечения труб Вентури открыты полностью. На малой нагрузке, кольцевое входное сечение автоматически закрывается с помощью барабанного шибера. Благодаря такой систе­ ме регулирования во всем диапазоне нагрузок удается сохранять практически одинаковыми выходные скорости воздуха. Применение труб Вентури позволяет также, благодаря достаточно точному измерению расхода воз­ духа по перепаду давлений в узком сечении, осущест­ влять тонкое регулирование распределения воздуха меж­ ду потоками, что особенно важно при сжигании топлив в условиях, близких к стехиометрическим.

В газо-мазутной горелке СредазНИИгаза (рис. 59) эффект взаимодействия двух закрученных потоков воз­ духа используется для регулирования геометрических и теплотехнических параметров факела. Аэродинамиче­ ские характеристики факела регулируются путем изме­ нения степени открытия каждого из сегментных завихри-