Горелки с предварительным смешением

Горелки с предварительным смешением обеспечивают образование внутри горелки полностью перемешанной газовоздушной смеси, которая сгорает при выходе из горелки или внутри горелки в коротком и высоко­температурном факеле.

Наиболее распространенными горелками с полным предварительным смешением являются инжекционные, в которых газ высокого давления подсасывает воздух, причем соотношение «газ—воздух» сохраняется при изменении давления газа, т.е. при изменении количества газа, проходяще­го через горелку. Основным достоинством инжекционных горелок является то, что они обеспечивают полное сгорание при коэффициенте расхода воз­духа, близком к единице, и не требуют специальных устройств для подачи и регулирования количества воздуха, что существенно упрощает систему отопления печи.

При отоплении высокотемпературных печей газом с низкой теплотой сгорания только применение горелок с полным предварительным смеше­нием обеспечивает сжигание газа в коротком факеле с коэффициентом расхода воздуха, близким к единице, что дает возможность получить вбли­зи горелки зону достаточно высоких температур. Например, при сжигании доменного газа и смеси коксового и доменного газов с низкой теплотой сгорания только в горелках полного предварительного смешения можно получить температуры горения, обеспечивающие нагрев металла под про­катку. В этих случаях применяют инжекционные горелки типа Н, работаю­щие на холодном или подогретом газе с низкой теплотой сгорания, а иног­да и горелки типа П, использующие подогретый воздух.

Для обеспечения равномерного нагрева в проходных и садочных печах часто бывает необходимо рассредоточить подачу тепла. В этом случае уста­новка большого числа горелок не приводит к чрезмерному усложнению и громоздкости конструкции печи, так как для инжекционных горелок не нужна система разводки воздуха и регулирования соотношения «газ—воз­дух». Здесь инжекционные горелки используют и при отоплении печей га­зами с высокой теплотой сгорания. Для уменьшения габарита горелок в плане применяют инжекционные горелки с поворотом смесителя. При сжи­гании газов с высокой теплотой сгорания чаще всего используют инжекци­онные горелки типов В и ВП или их модернизированный вариант — ин­жекционные горелки типа ИУ.

Для сжигания газов с высокой теплотой сгорания в низкотемператур­ных камерах при температуре в рабочем пространстве ниже температуры воспламенения топлива, а также для работы на открытом воздухе приме­няют инжекционные горелки типа ИУ со стабилизатором.

Однако инжекционные горелки имеют ряд существенных недостатков:

сравнительно низкие пределы регулирования вследствие опасности проникновения пламени внутрь горелки;

тяжелые условия работы горелочного туннеля и прилегающих к нему частей горелки из-за концентрированного высокотемпературного сгорания;

сравнительно большие габариты горелок из-за необходимости орга­низовать хорошее смешение газа и воздуха внутри горелки.

Эти недостатки усугубляются с повышением теплопроизводительности горелки. Поэтому на крупных инжекционных горелках приходится при­бегать к водяному охлаждению носиков, чтобы облегчить условия их рабо­ты и снизить опасность проникновения пламени в горелку.

При сжигании газов с высокой теплотой сгорания указанные недо­статки приобретают решающее значение, так как в туннелях инжекцион­ных горелок развиваются весьма высокие температуры, что приводит к по­вышению опасности проскока пламени в горелку и снижению стойкости туннеля и горелки. Кроме того, чем выше теплота сгорания газа, тем боль­ше габариты горелки при той же теплопроизводительности.

Недостатками инжекционных горелок являются также: необходимость высокого давления газа; невозможность работы при высоком и перемен­ном давлении в камере сгорания; трудность перехода с одного вида топли­ва на другое; сложность конструкции и изготовления горелок.

Поэтому инжекционные горелки в черной металлургии находят огра­ниченное применение.

В некоторых особых случаях нагрева используют разновидности ин­жекционных горелок, в какой-то мере избавленных от перечисленных выше недостатков.

Для обеспечения высокой равномерности нагрева применяют беспла­менные панельные горелки типа ГБПш, в которых газовоздушную смесь, подготовленную в инжекционном смесителе, сжигают в мелких керами­ческих туннелях, объединенных в панели. Излучающие поверхности горе­лок этого типа имеют весьма равномерное распределение температур. Кро­ме того, раздача газовоздушной смеси через малые сечения снижает опас­ность проникновения пламени в горелку и повышает пределы регулирова­ния. Однако горелки сложны по конструкции, температура применения их ограничена; они требуют весьма высокого давления газа и значительной площади стен в камере сгорания.

Если в рабочем пространстве печи имеется разрежение (например, в колпаковых печах), то можно использовать инжекционно-атмосферные горелки. В этих горелках инжектируется газом только часть необходимого воздуха, а остальной поступает за счет разрежения в рабочем пространстве. Благодаря неполной инжекции инжекционно-атмосферные горелки име­ют меньшие габариты и более высокие пределы регулирования по сравне­нию с инжекционными горелками. В черной металлургии чаще всего при­меняются инжекционно-атмосферные горелки типа ИА.

При высоком давлении в рабочем пространстве, например в камерах сгорания установок для приготовления атмосфер контролируемого состава, находят применение инжекционные горелки с инжектированием газа воздухом, так называемые двухпроводные инжекционные смесители. Ин-жекционная система смешения в этих горелках позволяет очень точно под­держивать соотношение «газ—воздух», однако горелки требуют разводки воздуха и вентилятора высокого давления.

Особую группу горелок с предварительным смешением составляют горелки, в которых происходит полное сгорание газа и образуются струи продуктов сгорания с заданными характеристиками. В печах черной метал­лургии используют высокотемпературные высокоскоростные струи продук­тов сгорания для скоростного нагрева и низкотемпературные продукты сго­рания в низкотемпературных циркуляционных печах.

Высокотемпературные высокоскоростные струи продуктов сгорания получают, приготавливая в горелке полностью перемешанную газовоздушную смесь (а -1,0) и сжигая ее в керамическом или охлаждаемом металли­ческом туннеле. Для получения высокотемпературных струй продуктов сго­рания применяют скоростные горелки типа ГВ и горелки полного предва­рительного смешения для безокислительного нагрева.

Низкотемпературные продукты сгорания получают путем сжигания в горелке газа с повышенным коэффициентом расхода воздуха.

Во всех горелках, предназначенных для получения высоко- и низко­температурных продуктов сгорания, используют неинжекционный прин­цип смешения: газ и воздух подают принудительно, а для хорошего смеше­ния используют те же методы, что и в горелках с улучшенным смешением. Расчет горелок с предварительным смешением хорошо разработан только для инжекционных горелок. Горелки, использующие неинжекцион­ный принцип смешения, так же как горелки с улучшенным смешением, как правило, не рассчитывают, а отрабатывают экспериментально.

Дата добавления: 2014-01-07