Устройства для сжигания органического топлива

Газовые горелки-устройства, обеспечивающие качественное сжигание горючего газа в целях получения и распределения тепловой энергии. Процесс горения газа возможен при образовании газовоздушной смеси с конц-ей в пределах воспламения. Газовоздушная (г/в) смесь может образовываться в рез-те предварительного смешения газа, истекающего из горелки, и воздуха, находящегося в окружающей атмосфере. Такой воздух наз-ют вторичным, а горение газа при исп-и только вторичного воздуха- диффузионным. В случае, когда г/в смесь, предназначенная для горения уже содержит воздух, частично и полностью обеспечивающий окисление, горение наз-ют кинетическим, а в состав этой газовой смеси наз-ся первичным.

Условием стабильного горения смеси, условием стабильности факела, яв-ся равенство скоростей, истечение смеси из огневого отверстия и распространения пламени. Если скорость смеси на выходе из отверстия больше скорости распространения пламени, то факел отрывается от пов-ти отверстия, горение нестабильно, сопровождается шумом и приводит к загосанию факела, такое яв-ие наз-ся отрывом пламени.

При скоростях истечения смеси из отверстия, меньших скорости распространения пламени, то факел проникает внутрь горелки в зоне сопла, это яв-ие наз-ся проскоком пламени.

Диффузионные газовые горелки-уст-ва, не обеспечивающие предварительного смешения газа и воздуха. Предназначены для подвода и распределения газа в целях его сжигания в точечных емкостях за счет вторичного воздуха.

Основным элементом конструкции диф-ой газовой горелки яв-ся насадка, кт представляет собой камеру, любой формы. Насадка в верхней плоскости имеет огневые отверстия, кт равномерно распределяют газ по обогр-ой пов-ти ап. и дробит общий газовый поток на отдельные газовые потоки. Каждый отдельный газовый поток газа вытекает из огневого отверстия, перемешивается с воздухом и образует факел: по мере горения газа, в зоне горения образ-ся зона разряжения, в кт подсасывается воздух, необходимый для горения.

Диффузионные горелки просты по конструкции, дешевые в изгот-ии и харак-ся малыми габаритными размерами и металлоемкостью, удобны в эксплуатации, имеют широкий диапазон регулирования мощности, т.к. отсутствие первичного воздуха исключает проскок пламени. Однако из-за низкой Т горения их КПД невысок, а хим-ий недожег газа делает диф-ые горелки источ-ом токсичного оксида углерода представляющего опасность для обслуживающего персонала. Это обуславливает их неширокое применение.

Кинетические газовые горелки: к кинетическим газовым горелкам (КГГ) относятся уст-ва, предполагающие предварительное приготовление г/в смеси. В зависимости от способа смешения газа и воздуха различают след-ие КГ: инжекционные (подсос воздуха) и с принудительной подачей газа и воздуха.

В инжекционных газовых горелкахсмешение газа и воздуха проис-ят за счет кинетической энергии струи истекающего газа. Кин-ая энергия преоб-ся из статического давления газа в газопроводе в динамический напор при истечении газа чз ребровое отверстие малого сечения (соплов).

В зависимости от способа приготовленияг/в смеси различаютследующие инжекционные газовые горелки:

1.Частичного смешения газа и воздуха, кт наз-ют факельным.

2.Полное смешение газа и воздуха, кт наз-ся ИК или микрофакельные.

Инжекционные горелки по конструкции смесителя подразделяют на одно- и многосопловые

Односопловые инжекционные газовые горелкиимеют смеситель в виде трубы Вентури (труба Винтури-). Эти горелки отличаются наличием смесителя – инжектора от диффузионных.

Смеситель – инжектор с-ит из: конфузора (сужающаяся коническая трубка), переходящего в цилиндрическую горловину и диффузора (расширяющаяся коническая трубка).

Принцип действия:

Газ подается из газопровода чз газовый кран и далее чз сопло. Кол-во воздуха, поступающего в смеситель, может регулироваться за счет изменения сечения при перемещении специальной пластины – регулятора первичного воздуха. Сечение сопла подбирается таким образом, чтобы практически все статическое давление газа в газопроводе преобразовывать в динамический напор. Тогда у потоков газа, находящегося в зоне сопла, статическое давление резко падает и создается разряжение, обеспечивающее инжекцию воздуха в смесителе горелки. Таким образом, воздух инжектируется пов-ью газовой струи.

В конфузоре инжекция воздуха постоянно увеличивается, т.к. по мере уменьшения сечения конфузора, ее скорость увеличивается; как следствие растет динамический напор, а статическое давление падает (растет разряжение). В горловине смесительной трубки горючий газ перемешивается с воздухом, образуя горючую г/в смесь.

В диффузоре, благодаря расширению корпуса диффузора, приводящего к замедлению течения потока г/в смеси, динамической напор смеси преобразуется в статический. Это необходимо для того, чтобы на всей пов-ти насадки сформировать факелы одинаковой высоты, одновременно в диффузоре заканчивается процесс смешения газа и первичного воздуха.

Многосопловые инжекционные газовые горелкиотличаются от односопловых значительно меньшими размерами и как следствие, малой металлоемкостью (в 5-7 раз ниже), при таком же кол-ве приготовления смеси. Высокая интенсивность перемешивания объясняется большой пов-ью контакта струи газа, истекающих одновременно из нескольких сопел и инжектирующих воздух внутри смесителя. В отдельных случаях при тангенсальном наклоне сопел обеспечивается закрутка; движущейся смесительной трубки г/в смеси, что улучшает процесс перемешивания.

Смешение происходит в цилиндрическом канале, в кт из кольцевого коллектора, одновременно чз неск сопел истекает газ. В вертикальном сечении сопловые каналы могут располагаться как радиально, так и с уклоном радиуса 20С. В последнем случае образ-ся спиралевидный вращающийся поток, в кт газ и воздух перемешивается более интенсивно. Поэтому размеры смесителя меньше, чем в 1-ом варианте.

Газовые горелки инфракрасного излучения (ГГИК изл.) относятся к инжекционным горелкам полного смешения. ИК горелка имеет: односопловый смеситель со строго постоянным сечением подачи первичного воздуха в конфузор. Регуляторы подачи первичного воздуха отсутствуют. Насадка горелки выполнена в виде параллелепипеда, верхняя плоскость кт сформирована из керамических плиток. На каждой плитке размещается от 700-1000 цилинд-их огневых отверстий диаметром 1,5мм, диаметр меньше критического, поэтому возможность проскока пламени исключается. Поскольку в кач-ве материала плиток исп-ся жаропрочная керамика с низким коэф-ом теплопроводности, то t внутренней ее пов-ти не превышает 100С даже при температурах на излучающей пов-ти 800С. В рез-те искл-ся возможность проскока пламени из-за прогрева стенок насадки до t воспламенения. Вследствие полного

смешения в смесителе горелки воздуха, необходимого для горения, сгорание г/в смеси происходит на пов-ти керамических плиток, в виде прозрачных, практически не видимых факелов. Эти факелы нагревают керамическую пов-ть насадки до 850-900С, кт переизлучает теплоту на нагреваемый объект. Для стабилизации процесса сжигания газа и дожигания г/в смеси, на расстоянии 8-10 мм над уровнем керам-ой насадки, устанавливают сетку из жароупорной стали. Из-за отсутствия при горении вторичного воздуха, ИК – горелка может быть произвольно ориентирована в пространстве, что не сказывается на кач-ве сжигания воздуха.