Сжигание газа в котлах. Диффузионные и инжекционные горелки

При изучении процесса горения топлива отмечалось, что наилучших условий для сжигания топлива можно достигнуть при совершенном перемешивании частичек топлива и воздуха. В таких случаях полное сгорание топлива обеспечивается при минимальных избытках воздуха. Сжигая твердое топливо в виде пыли в камерных топках, в значительной степени удается приблизиться к указанным характеристикам хорошей работы топочного устройства. Наиболее высоких показателей можно достигнуть при сжигании в камерных топках мазута и особенно газа, так как при минимальных значениях избытка воздуха и потери от химической неполноты сгорания при сжигании газа отсутствует потеря от механического недожога. Практически при сжигании газового топлива в отопительно-производственных котельных установках приходится встречаться главным образом со следующими разновидностями горючих газов:

1) природный газ;

2) искусственный газ (коксовый, генераторный, нефтяной) и смесь природного и искусственного газа;

3) доменный газ.

В условиях Москвы сжигается природный газ и газ смешанный. Смешанный газ может иметь различный состав в зависимости от вида и соотношения тех газов, которые в него входят. Например, в условиях Москвы в состав смешанного газа входят: природный газ, коксовый газ, нефтяной газ—отходы, воздушный и водяной генераторные газы. Теплотворная способность этого смешанного газа в зависимости от количественных соотношений составляющих его газов колеблется от 5 000 до 7 000 ккал/нм3. Методы проектирования горелок. Качественные показатели при сжигании газа зависят главным образом от конструкции газовой горелки.

Чтобы достигнуть полного сгорания при минимальном значении коэффициента избыточного воздуха, необходимо хорошо предварительно, перед сжиганием, перемешать воздух с газом, причем перемешивание с воздухом скорее достигается у мелких струй газа, чем у крупных. Инжекционные газовые горелки имеют общие основные элементы: газовую форсунку или сопло, инжекцирдщ) - смесихельное. Инжекционные газовые горелки, работающие на газе среднего давления, обычно обеспечивают образование однородной, полностью подготовленной для сгорания газовоздушной смеси (а 1 0), и в дополнительных количествах воздуха не нуждаются. Инжекционные газовые горелки, работающие на газе низкого давления, рассчитываются как правило только па частичную инжекцию воздуха в размере 40 - 60 % от теоретически потребного для полного сгорания газа. Воздух, инжектируемый в смесители таких горелок, носит название первичного воздуха. Дополнительный (вторичный) воздух поступает к факелам пламен из окружающей атмосферы за счет инжектирующего действия газовоздушных струй и разрежения при установке горелок в топках. Инжекционные газовые горелки, работающие на газе низкого давления, рассчитываются как правило только на частичную инжекцию воздуха в размере 40 - 60 % от теоретически потребного для полного сгорания газа. Воздух, инжектируемый в смесители таких горелок, носит название первичного воздуха. Дополнительный (вторичный) воздух поступает к факелам пламен из окружающей атмосферы за счет инжектирующего действия газовоздушных струй и разрежения при установке горелок в топках. Инжекционные газовые горелки низкого давления устанавливаются в бытовой аппаратуре, в малых котлах, в небольших печах и различных технологических аппаратах. Инжекционные газовые горелки низкого давления размещают непосредственно на колосниках. Инжекционно-смесительные устройства горелок находятся снаружи котла или в кожухе, соединяющемся с топочной частью, а горел очные насадки - в топочной части котла. Горелки должны размещаться параллельно друг другу. Зазор между соседними горелками, а также между боковыми горелками и стенками секций должен быть не менее 20 мм для возможности прохода вторичного воздуха к факелам пламени. Инжекционные газовые горелки низкого давления состоят из газовой форсунки, регулятора поступления первичного воздуха, смесителя инжектора и горелочной насадки. Инжекционные газовые горелки среднего давления состоят из тех же основных частей, что и инжекционные газовые горелки низкого давления. Горение газовоздушной смеси может заканчиваться в топочных пространствах небольших объемов, факел горения в них получается короткий с синевато-фиолетовым отливом. Расчет атмосферных и инжекционных газовых горелок основывается на теории инжекции, разработанной в настоящее время особенно детально для паровоздушных инжекторов, водоструйных насосов и свободной струи, вытекающей в неподвижное пространство. Так как работа инжекционных газовых горелок полного предварительного смешения, к которым относятся и горелки Стальпроекта, без стабилизаторов неустойчива, то в момент розжига в горелку необходимо подавать небольшое количество газа, а воздуха должно быть значительно меньше, чем необходимо для полного сгорания газа. После разогрева туннеля или рассекателя до красного каления (примерно через 10 - 20 мин) расход газа можно постепенно увеличить до оптимального, соответственно увеличив подачу воздуха до величины, необходимой для полного сжигания газа. В ряде проектов встречается компоновка инжекционных газовых горелок на боковых стенах при наличии мазутных форсунок на фронтовой стене топки. Эта компоновка неудачна из-за необходимости обслуживания большого количества горелок, расположенных на двух сторонах топки и недостаточно экономична из-за повышенных присосов воздуха через регистры мазутных форсуйок.

Диффузионные газовые горелки просты в изготовлении и эксплуатации и имеют небольшие размеры. При значительных тепловых нагрузках они легко регулируются в широких пределах, по всей длине факела создают равномерную температуру и передают посредством радиации значительное количество тепла нагр еваемым поверхностям. К диффузионным горелкам подводится только газ, воздух же подсасывается за счет разрежения, создаваемого дымовой трубой и эжектирующего действия газовой струи. Смешивается газ с воздухом в топке, где процессы смешения и горения развиваются параллельно, так как скорость сгорания газа у этих горелок незначительна, длина факела и ее светимость получают наибольшее развитие. Простейшие диффузионные горелки представляют собой устройства разной конструкции, выполненные из металлических труб. В такие устройства газ подается под давлением и выходит из газогорелочных отверстий без предварительного смешения с воздухом. В топке газ смешивается с окружающим воздухом и постепенно сгорает, при этом количество воздуха находится в пределах 120 - 160 % теоретически потребного. Метод диффузионного сжигания отличается наибольшей устойчивостью как при предельно низких, так и при высоких удельных, тепловых нагрузках. Диффузионные газовые горелки для сжигания природных и сжиженных углеводородных газов в настоящее время широко не применяют из-за того, что для полного сжигания газа они требуют большого количества воздуха.

Поиск по сайту: