книги из ГПНТБ / Чепель В.М. Сжигание газов в топках котлов и печей и обслуживание газового хозяйства предприятий

подается при помощи вентиляторов с затратой электрической энергии.

Первичный воздух, поступающий в горелки, перемешивается внутри их с газом путем механического смешения, которому спо­ собствует внутреннее устройство горелок. Скорость вылета газо­ воздушной смеси из горелок находится в пределах от 10

до 30 м/сек.

При подаче первичного воздуха в количестве, полностью необходимом для сгорания топлива, сжигание газовоздушной смеси следует производить в туннелях, как было выше указано для инжекционных горелок высокого давления, стремясь к бес­

и сжигании природных газов, бога­ тых метаном, работа горелок с принудительной подачей воздуха,

особенно при частичной подаче в них первичного воздуха, может происходить с переходом пламени на светящееся. В этом случае пламя должно быть светлым, желто-соломенного цвета, без по­ темнений и красноты, указывающих на неполное сгорание газа.

Наряду с применением туннелей для получения устойчивого и полного сгорания газовоздушной смеси в этих горелках исполь­ зуют горки из битого шамотного кирпича, рассекатели из огне­ упора, в которые направляют выходящую из горелки струю горящей газовоздушиой смеси или направляют ее вдоль огне­ упорного свода топки. На рис. 74 показана одна из распростра­ ненных конструкций горелок внутреннего смешения с прину­ дительной подачей воздуха, применяемая для сжигания сланце­ вого газа с теплотворной способностью в 3600 ккал/нм3 и удель­ ным весом до 1 кг/нм3. Эти горелки выпускаются восьми разме­ ров производительностью от 6 -до 250 tui3 газа в час. Горелка работает на давлении газа в 40—50 мм вод. ст. и давлении воз­ духа в 80—100 мм вод. ст. Газ поступает из газопровода в газовое сопло в центре горелки. Воздух поступает сбоку, вокруг наруж­ ной поверхности газового сопла, на котором имеются специаль­ ные лопасти, придающие воздуху вращательное движение; благо­

еще в самой горелке и его сгорание при выходе из нее довольно коротким несветящимся пламенем. Горелки этой конструкции могут применяться и на природном газе. В этом случае необхо­ димо заменить газовое сопло на меньшее. Подача газа в горелку регулируется при помощи крана или задвижки, а воздуха — при помощи задвижки пли специальной заслонки, называемой дрос­ сельной.

воздухоподводящая улитка; 5 — кольцевая щель для поздуха; в — смесительная камера; 7 — смотровое окно; 8 — огнеупорная футеровка.

Горелка легко регулируется и работает устойчиво, обеспечивая при правильной регулировке подачи газа и воздуха полное сго­ рание газа с малыми избытками воздуха а = 1,05—1,1. Такие же показатели имеет горелка подобной конструкции типа ГН Института «Теплопроект». Она работает на газе с теплотворной способностью в 4000 ккал/см3 при давлении 80—140 мм вод. ст. и давлении воздуха 150—200 мм вод. ст. Горелка может быть применена для сжигания природных газов.

Горелка внутреннего смешения с принудительной подачей воздуха другой конструкции показана на рис. 75. Газ поступает в горелку через газоподводящий тройник в газовое сопло, из которого через кольцевую щель 3 выходит в смесительную камеру горелки 6, в которой смешивается с воздухом, поступающим в нее через кольцевую щель 5. При этом струя воздуха вращается,

так как воздух входит в горелку сбоку через воздухоподводя­ щую улитку 4, способствующую его вращению вокруг газового сопла. Наблюдение за горением осуществляется через внутрен­ нюю трубу, прикрываемую крышкой 7. Горелка рассчитана на сжигание коксового газа с теплотворной способностью в 4000 ккал/им3 и удельным весом в 0,5 кг/нм3 при давлении газа перед рабочей задвижкой в 80—100 мм вод. ст. и давлении воз­ духа перед дроссельной заслонкой 150—200 мм вод. ст. Горелки бывают 7 размеров, из которых наименьшая имеет расход газа 20—40 нм3 в час и наибольшая — 300—400 нм3 в час.

Горелка указанной конструкции имеет высокие показатели ра­ боты, так же, как и подобная ей горелка неполного смешения института «Стальпроект», типа ГТН, которая при работе на искус­ ственных газах показала наилучшее перемешивание и сжигание газа по сравнению с горелками типов ГТУ, ГШ-У, ГШО, ГШД и другими, применяемыми на печах.

Горелки могут быть использованы и на природном газе при условии уменьшения кальцевой щели, через которую поступает газ, или некоторого снижения давления газа перед горелкой. В указанных горелках с принудительной подачей воздуха в за­ висимости от количества первичного воздуха, подаваемого в них и производительности горелки длина факела пламени' может быть от 200 мм до 2 м на коксовом и сланцевом газах и до 3 м и более на природном газе.

Все указанные выше горелки относятся к турбулентным горелкам. Кроме указанных конструкций горелок, в топках котлов и печей широко применяются многосопловые и много­ струйные горелки с принудительной подачей воздуха. В этих горелках факел пламени получается коротким за счет лучшего перемешивания мелких отдельных струй газа, на которые разби­ вается общий его поток, поступающий в горелку.

На рис. 76 показана многосопловая горелка частичного сме­ шения. Газ из газопровода поступает сверху в центральную часть горелки по трубе, на конце которой приварен наконечник с отверстиями — соплами, через которые газ вытекает в камеру смешения горелки отдельными струйками, где и смепшвается с воздухом, поступающим в горелку снизу, под давлением венти­ лятора. При выходе воздуха из воздушного патрубка горелки в ее камеру смешения он получает вращательное движение за счет лопастей, установленных вокруг газовой трубы, что способ­ ствует его лучшему перемешиванию с газом. Горелки этой кон­

Рис. 76. Многосопловая горелка для природного газа.

Ргс. 77. Многоструйная горелка института «Мосподземпроект»:

1 — головка горелки; 2 — трубки выхода газа; з — насадки, направляющие выход воздуха.

Газ из газопровода поступает в заднюю камеру горелки, из кото­ рой он по 6 трубкам поступает в смесительную камеру в головке горелки, где смешивается с воздухом. Воздух под давлением, создаваемым вентилятором, поступает в среднюю часть горелки

между газовыми трубками и вытекает в камеру смешения вдоль них через круглые отверстия с направляющими насадками, в которые пропущены трубки. Концы газовых трубок сплющены и загнуты в одном направлении под некоторым углом к окруж­ ности, что создает завихрение потока газовоздушной смеси — его турбулентность, улучшающую перемешивание газа с воздухом.

Горелки устойчиво работают при разных нагрузках на смешанном московском газе с теплотворной способностью в 6000 ккал/нм3 при давлении газа в 50—100 мм вод. ст. и таком же давлении воздуха. Эти горелки бывают 5 размеров с расхо-

Газ

Рис. 78. Смесительная горелка для природного газа института «Мосгазпроект»:

1 — газовые трубки; 2 — головки с направляющими ребрами; з —смеси­

тельные камеры; i — огнеупорная футеровка; S — штуцеры для мано­ метров.

дом газа от 50 до 250 нм3/час. Они используются для сжигания коксового, сланцевого, природного и других газов. Для сжига­ ния смешанных и природных газов с теплотворной способностью в 8000 ккал/нм3 институтом «Мосгазпроект» разработана горелка полного смешения с принудительной подачей воздуха (рис. 78).

В отличие от ранее приведенных конструкций, эта горелка обеспечивает наиболее короткий факел за счет совершенного перемешивания газовых струй с первичным воздухом. Газ из газовой камеры горелки поступает в газовые трубки, на другом конце которых навернуты головки с насверленными 12-ю отвер­ стиями диаметром 4,8 мм. Воздух подводится к горелке через прямоугольный патрубок в пространство между газовыми труб­ ками, из которого вытекает в смесительные камеры, обтекая головки газовых трубок, где и смешивается с газом. Тщательное перемешивание газа с воздухом получается благодаря выходу

174 Глава VI

струек газа под углом к потоку воздуха, обтекающему головки газовых трубок и при этом завихряющемуся направляющими ребрами, приваренными к головкам.

Передняя часть горелки во избежание перегрева футеруется между смесительными камерами трубок шамотом или жароупор­ ным бетоном. Для наблюдения за горением и разжига горелки в центре ее имеется труба диаметром в 3", в которой в случае отсутствия газа зютанавливается мазутная форсунка. Горелки

рассчитаны на одинаковое давление газа и воздуха, равное 100 мм вод. ст. Горелкп обеспечивают полное сгорание газа при коэффициенте избытка воздуха а = 1,5—1,1 и разрежении в топке, рав­ ном 1—2 мм вод. ст.

Горелки изготавлива­ ются семи типоразмеров — от 42 до 540 нм3!час с чис­ лом газовых трубок от 5 до 18. Опытные образцы горелок изготавливаются на производительность в

1000 нм3/час.

К числу многосопло­ вых турбулентных горе­ лок относится и горелка ГНП института «Тепло-

проект» для сжигания природного газа в различных промыш­ ленных печах (рпс. 79).

Горелка состоит пз литого корпуса с коническим соплом в центре, на выходной части которого, обращенной в топку, имеется ряд мелких отверстий для выхода газа под углом к струе воздуха. Воздух под давлением вентилятора поступает в корпус горелки вокруг газового сопла и выходит в смесительную камеру горелки вихреобразно благодаря крыльям-завихрителям, уста­ новленным на конце газового сопла. Смесительные камеры го­ релки заканчиваются огнеупорным туннелем, способствующем

100 нм3/час.

При работе на подогретом воздухе производительность горе­ лок (за счет увеличения объема воздуха) снижается, в зависи­ мости от температуры подогрева на 15% при температуре воз­ духа в 100* и на 40% при температуре 550°С. Предел регулиро­ вания горелок допускает их работу на 50% ниже или выше нор­ мальной производительности. Горелки работают с избытком воздуха а = 1,05—1,1, обеспечивая полное сгорание газа.

Испытаниями, проведенными многими организациями по сжи­ ганию природных газов под котлами различных мощностей, установлено, что из всех горелок с принудительной подачей

Рис. 80. Турбулентная горелка для природного газа:

1 — корпуо горелки; г — смотровая труба; 3 — крышка трубы; 4 — рукоятка и ось воздушного шибера; 5 — патрубки входа воадуха; 6 — фланец подводящего газопровода; 7 — газовые камеры; 8 — фланец крепления горелки; 9 — газовые отверстия; ю — ши­ бер.

воздуха по сравнению с горелками, у которых подача газа осу­ ществляется в центре, лучшие результаты сжигания природных газов дают горелки с периферийной подачей газа. К числу таких горелок относится турбулентная горелка, представленная на рис. 80. Горелка состоит из цилиндрического корпуса 1, в центрекоторого имеется смотровая труба 2, служащая для зажигания горелки и наблюдения за ее работой, прикрываемая крышкой 3.

Газ по двум трубам, присоединяемым к фланцам 6, подается в две кольцевые газовые камеры горелки, из которых через мел­ кие отверстия с большой скоростью (до 50 м/ сек) вытекает внутрь горелки, где смешивается с вращающимся потоком воздуха, поступающего от вентилятора через патрубок 5. Вращение воз­ духа получается за счет тангенциального (бокового) подвода его к корпусу горелки. Скорость воздуха в горелке при нормаль­ ной ее нагрузке 7 м/сек, а в подводящем патрубке — 22 м/сек. Давление воздуха — 60 мм вод. ст. Производительность горелки

Отверстий для выхода газа горелка имеет 60 шт. диаметром по 3 и 36 шт. диаметром 4 мм.

При работе горелок с избытком воздуха не менее а = 1,05 они обеспечивают полное сгорание газа, причем горение газа имеет характер беспламенного. Производительность котлов, обо­ рудованных этими горелками, повысилась на 30—50%. Горелки этого типа производительностью в ПО и 250 нм3 газа в час также

Рис. 81. Комбинированная газомазутная горелка:

1 — мазутная форсунка; 2 — распылпвающее мазутное сопло; 3 — подвод мавута и распылителей.

показали хорошую работу, обеспечивая полное сгорание газа при избытке воздуха а = 1,1; при указанной производитель­ ности горелок тепловое напряжение топочного пространства составляет 600 тыс. ккал/м3 час.

На случай перерыва в подаче газа и необходимости сжигания мазута в качестве резервного топлива, котлы и печи оборудуются отдельными мазутными форсунками, устанавливаемыми в стенках топок или же мазут сжигается в комбинированных газомазутных горелках для низкого и среднего давления газа.

На рис. 81 показана газомазутная горелка большой произ­ водительности. Из газовой камеры в нижней части горелки газ через щелевое отверстие вытекает в огнеупорный туннель, в ко­

178 Глава VI

Достоинством горелок внутреннего смешения с принудитель­ ной подачей воздуха является возможность использования горе­ лок с большим расходом газа при низком его давлении, достаточ­ ная устойчивость пламени, даже при изменении нагрузки горелки в больших пределах, небольшая чувствительность горелок к колебаниям в теплотворной способиости газа и возможность работы некоторых конструкций этих горелок на нескольких видах горючих газов, и при малых избытках воздуха а = 1,05 и даже меньше.

Горелки позволяют легко изменять длину факела и его све­ тимость и использовать подогрев воздуха за счет отходящих газов, что вместе с улучшением сгорания газа способствует зна­ чительному повышению к. и. д. установки.

К недостаткам горелок следует отнести: необходимость за­ траты электроэнергии иа подачу в них первичного воздуха, несколько менее полное перемешивание газа с воздухом, чем в ппжекцнонных горелках полного смешения, опасность попа­ дания газа в воздухопроводы, вентиляторы и через них в помеще­ ния, а также несгоревшего газа в топки в случае остановки вентилятора.

Горелки внутреннего смешения с принудительной подачей воздуха называются еще смесительными и двухпроводными го­ релками.

Основные положения устойчивой работы горелок

Из изложенного выше о сжигании газов в газовых горелках необходимо заключить, что безопасное п экономичное сжигание горючих газов невозможно без устойчивости пламени горелок. Поэтому следует кратко повторить те основные положения, которые направлены на обеспечение устойчивости пламени горе­ лок п должны лечь в основу их обслуживания.

Чтобы избежать отрыва пламени от горелок, следует:

1.Не допускать работы горелок с перегрузкой, т. е. на боль­ шем давлении газа и воздуха перед ними, чем это предусматри­ вается эксплуатационной инструкцией.

2.Увеличение подачи газа и первичного воздуха в горелки производить попеременно, небольшими порциями, путем медлен­ ного увеличения открытия кранов, задвижек, дросселей, воздуш­ ных шайб.

3.Не допускать работы горелок с излишним шумом, гуде­

нием, отрывающимся неровным пламенем, что свидетельствует о слишком большой выходной скорости газовоздушиой смеси или избытке первичного воздуха.

4. В горелки полного смешения во время их разжига не да­ вать первичного воздуха более 50—60% от необходимого для