Промышленные горелки

Промышленные горелки можно классифицировать по нескольким признакам. Самым важным является способ подачи воздуха на горение. У диффузионных горелок он поступает непосредственно в топку за счет естественной тяги либо подается вентилятором.

Другой способ образования газовоздушной смеси ― инжекция воздуха газом. У инжекционных горелок низкого давления (атмосферных) газ может увлечь за собой только часть воздуха, который именуется первичным. Остальной воздух — вторичный — поступает к пламени из окружающей среды. Газ среднего давления обеспечивает инжекцию всего воздуха, необходимого для горения.

Кроме диффузионных и инжекционных горелок на промышленном газоиспользующем оборудовании широко применяют горелки с принудительной подачей воздуха. Вентилятор для подачи воздуха на горения может быть встроен в горелку или располагаться отдельно. В последнем случае он поступает по воздуховоду.

Диффузионные горелки

Диффузионные горелки часто называют горелками внешнего смешения, так как газ проходит по коллектору без взаимодействия с воздухом. Выходя в топку, он смешивается с воздухом в процессе взаимного проникновения газа и воздуха на границах вытекающего потока.

Рис.1 Принцип работы диффузионной горелки

В диффузионных горелках воздух поступает к фронту горения за счет диффузии из окружающего пространства. Такая горелка небольшой мощности представляет собой трубу, заглушенную с одной конца (рис.1). С другой стороны монтируется запорное устройство, регулирующее подачу газа. В трубе сверлятся отверстия для газа. Струи топлива, выходя из отверстий, смешиваются с окружающим воздухом, который обычно поступает за счет естественной тяги, но в ряде случаев подается в топку вентилятором.

Подовые щелевые горелки могут работать на низком и среднем давлении газа и используются в чугунных секционных котлах, водотрубных котлах ТВГ, КВ-Г, ДКВР. Конструктивно представляют трубу диаметром до 50 мм, в которой просверлены два ряда отверстий, расположенных под углом 90^°. Ее размещают над колосниковой решеткой в кирпичном канале, выполненном в виде щели. Газ из трубы выходит в топку, в которую из-под колосниковой решетки поступает воздух. Топливо смешивается с воздухом в щели, в которой начинается горение и продолжается в объеме топки.

Рис.2 Подовая горелка ГБП-850

Горелки блочные подовые ГБП-850 предназначены для использования в чугунных секционных котлах «Универсал», «Тула-1», «Энергия» и других. Тепловая мощность от 370 кВт до 3200 кВт. Номинальное давление газа 250 даПа. Подача газа в огневой узел происходит через блок клапанов (рис.2). Воздух на горение накачивает вентилятор.

Горелки ГБП-850 необходимы для модернизации старых котельных с минимумом изменений в конструкции котла. Автоматическое регулирование мощности горелки позволяет поддерживать заданную температуру воды на выходе котла с точностью 3,5 ℃.

К преимуществам диффузионных горелок можно отнести простоту конструкции. Они обеспечивают равномерную температуру по всей протяженности топки. У них не бывает проскока пламени внутрь горелки, так как в коллекторе (огневом узле) находится газ, а не газовоздушная смесь.

Вместе с тем диффузионные горелки в сравнении с другими типами требуют увеличенного коэффициента избытка воздуха. Могут давать неполное сгорание газа из-за усложненных условий догорания газа в хвостовой части факела.

Инжекционные горелки среднего давления

Инжекционные горелки низкого давления подсасывают только часть воздуха, необходимого для горения. Он именуется первичным. Остальной воздух поступает к пламени из окружающей среды.

В отличие от них инжекционные горелки среднего давления обеспечивают инжекцию всего воздуха, необходимого для горения (рис.3). Газ, выходя из сопла, имеет высокую скорость. Сжигание топлива происходит в коротком слабосветящемся факеле.

Рис.3 Принцип работы инжекционной горелки среднего давления

Типичным представителем таких горелок является ИГК - инжекционная горелка Казанцева (рис.4).

Рис.4 Инжекционная горелка Казанцева

В ее конструкцию (рис.5) входит регулятор первичного воздуха, сопло, смеситель, который заканчивается пластинчатым стабилизатором. Газ подсасывает в смеситель весь воздух, необходимый для горения. Регулятор кроме основной функции ― изменения подачи первичного воздуха ― также глушит шум, который возникает из-за высокой скорости газовоздушной смеси. К его внутренней поверхности приклеивается шумопоглощающий материал. В регуляторе выполнено смотровое окно, служащее для наблюдения за процессом горения и целостностью стабилизатора.

Рис.5 Инжекционная горелка Казанцева

Устойчивая работа инжекционных горелок среднего давления невозможна без специальных устройств – стабилизаторов. Они защищают от отрыва и проскока пламени. В первом случае факел удаляется от горелки и тухнет. Во втором горение происходит внутри горелки.

Рис.6 Стабилизатор ИГК

Пластинчатый стабилизатор горелки ИГК обеспечивает устойчивую работу в широком диапазоне нагрузок (рис.6). Он состоит из стальных пластин толщиной 0,5 мм при расстоянии между ними 1,5 мм. Пластины стабилизатора стягиваются между собой телами плохо обтекаемой формы ― стальными стержнями. Они создают на пути газовоздушной смеси зону обратных токов горячих продуктов сгорания и непрерывно поджигают газовоздушную смесь.

К недостаткам ИГК можно отнести большие размеры смесителя. Горелка относительно котла выступает внутрь котельной. Также при работе ИГК шумит, что утомляет операторов.

Рис.7 Одно-, двух- и трехрядные горелки БИГм

Горелки инжекционные групповые газовые среднего давления БИГм (рис.7) устанавливаются в топках тепловых агрегатах, работающих под разрежением. Номинальное давление газа перед горелкой — 0,08 МПа.

Рис. 8 Горелка БИГм двухрядная

Однорядные БИГм-1 устанавливают на котлах при размещении горелок на боковых стенках. Двухрядные горелки БИГм-2 (рис.8) и трехрядные БИГм-3 устанавливают при монтаже горелок на фронте котла.

Рис.9 Конструкция горелок БИГм

Горелки БИГм (рис. 9) представляют собой один или несколько (в зависимости от мощности) смесителей 1, объединенных общей газораспределительной камерой 2, к которой приварен штуцер для подвода газа 3 Смеситель состоит из конфузорного входа, цилиндрической камеры смешения и выхода. В нем просверлило 5 отверстий, в которые запрессованы сопла диаметром 2 мм, расположенные по периферии под углом 15 градусов. Количество сопел, их диаметр и диаметр смесителя выбирают исходя из условий обеспечения необходимого расхода газа и коэффициента инжекции воздуха. Вытекающие из газовых сопел струи инжектируют воздух, необходимый для горения. В камере смешения происходит смешения газового и воздушного потоков. Стабилизация процессов горения осуществляется стабилизирующем туннелем, выполненным из огнеупорного шамотного кирпича. Основная часть газовоздушной смеси сгорает в туннеле, оставшаяся — в топке.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь