Сжигание газа и мазута

Газовое топливо и мазут сжигаются в камерных топках, выполнен-ных в форме параллелепипеда с небольшим наклоном пода. При этом организуется факельный прямоточный способ сжигания. Газовое топливо поступает в камеру вместе с воздухом (или раздельно) через специальное устройство – горелку. При прохождении через топочную камеру газо-воздушная смесь сгорает. Жидкое топливо поступает в топку через форсунки в пульверизированном виде. Мельчайшие его капельки испаряются, смешиваясь в топке с воздухом, и сгорают в полете. При сжигании газа и мазута совместно с угольной пылью в нижней части топочной камеры предусматривается экранированная холодная воронка для удаления падающей в нее золы (рис. 35).

Сжигание газового и жидкого топлив может быть осуществлено также в циклонной камере.

Газомазутные горелочные устройства должны обеспечивать оптимальные условия для правильного смешения топлива с воздухом, горения смеси и передачи теплоты от факела к тепловоспринимающим поверхностям нагрева. К ним предъявляются следующие основные требования:

• длина горящего факела не должна превышать значения, определяемого размерами топочной камеры;

• значения коэффициента избытка воздуха должны выбираться такими, чтобы обеспечивалась минимальная потеря теплоты от химической неполноты сгорания, и при этом содержание токсичных и коррозионно-активных соединений в топочных газах не превышало предельнодопустимых значений;

• температурные и скоростные поля в различных сечениях топки должны быть максимально выровнены, чтобы не было локальных перегревов экранных поверхностей нагрева, вызываемых постоянным омыванием факелом отдельных экранных труб котла или чрезмерным приближением факела к экранам.

а) б)

Рис. 35. Схемы топочных камер для сжигания газового топлива:

а – при сжигании газа или газа совместно с мазутом;

б – при сжигании газа или мазута и угольной пыли

Для сжигания газового топлива применяется большое число различных типов горелок, отличающихся как по принципу работы, так и по конструктивному оформлению. Назначением горелки, кроме ввода в топку необходимого для достижения заданной производительности количества газа и воздуха, являются организация смесеобразования

По способу организации важнейшего этапа – перемешивания компонентов горения – горелки можно разделить на горелки с внешним смешением,

горелки с полным внутренним смешением и горелки с частным внутренним смешением.

Горелки с внешним и частичным внутренним смешением при сжигании теплоустойчивых газов, содержащих углеводороды, дают растя-нутый видимый светящийся факел. Более длинный факел характерен для горелок с чисто внешним смешением. Горелки, дающие при работе видимый факел, называются факельными. Горелки с полным внутренним смешением газа и воздуха дают очень короткий невидимый факел. Такие горелки условно называются беспламенными.

Горелки могут классифицироваться и по другим признакам. Так, по способу подачи воздуха горелки делятся на две группы: с принудительной подачей воздуха от вентилятора и с подачей воздуха путем эжектирования его газовой струей или за счет разрежения в топке. В свою очередь горелки с принудительной подачей воздуха от вентилятора (дутьевые горелки) делятся на прямоточные, аксиальные и вихревые. В прямоточных горелках структура факела зависит от формы устья горелки, которая может быть прямоугольной, щелевой или круглой. Вихревые горелки могут быть с простым тангенциальным, с улиточным тангенциальным или аксиальным подводом воздуха.

По способу регулирования крутки потока применяют горелки с изменением сечения входного патрубка или живого сечения лопаточных завихрителей, с изменением угла наклона лопаток, с перепуском части воздушного потока мимо завихрителя. Способ подвода воздуха в дутьевых горелках оказывает решающее влияние на форму факела и угол его раскрытия, размеры зон рециркуляции газов, интенсивности турбулентного перемешивания и т.п.

По давлению газа горелки разделяют на горелки низкого давления (давление газа до 2 кПа) и среднего давления (2 – 70 кПа). Имеются также горелки высокого давления с давлением газа до 0,6 МПа.

Для котлов малой производительности находят применение однопроводные инжекционные горелки частичного (атмосферные горелки) и полного смешения. Инжекционные горелки, работающие на газовом топливе среднего давления, обеспечивают полное перемешивание газа и воздуха в смесителе и сжигание газа при небольших избытках воздуха. Недостатками таких горелок являются значительные их размеры и шум при работе.

Наибольшее применение в котельных агрегатах нашли рассматриваемые далее дутьевые горелки с принудительной подачей воздуха и газа. Конструктивные особенности горелок зависят от характеристик сжигаемого газового топлива и располагаемого напора газа и воздуха.