1.8 Проектирование топливосжигающих устройств

1.8.1 Пламенные газовые горелки

Для перемешивания горючего газа с воздухом и подачи их в нагревательные печи применяют особые устройства — газовые горелки различных конструкций.

По способу перемешивания газа с воздухом горелки подразделяют на 3 группы:

- горелки без предварительного перемешивания;

- горелки с частичным перемешиванием;

- горелки с предварительным перемешиванием.

Горелки классифицируют так же и по другим признакам, например, по давлению газа или по конструктивным особенностям. Горелки без предварительного перемешивания только создают условия для последующего перемешивания газа с воздухом за счет придания воздушному и газовому потокам необходимых скоростей и направлений. При этом перемешивание и горение газа совмещаются, газ сжигается на некотором расстоянии от горелки, получается длинный факел, в котором зона высоких температур удалена от кладки. Длинный факел позволяет исключить перегрев металла. В таких горелках для горения используют подогретый воздух. Производительность горелок может изменяться в широких пределах. Коэффициент расхода воздуха больше 1. Конструкция горелок показана на рисунке 7. Диаметр газового сопла можно выбрать по графику в зависимости от давления газа и производительности горелки [3]

Рис. 7. Горелки типа труба в трубе» различных мощностей: а — малой; б — средней, в – большой

1.8.2. Беспламенные газовые горелки

Характерными представителями горелок с полным предварительным перемешиванием являются инжекционные беспламенные горелки различных конструкций, в которых можно сжигать газ с коэффициентом расхода воздуха а < 1,05. При их применении не требуются устройства для подачи и регулирования расхода воздуха. Холодный воздух, используемый в горелке, поступает непосредственно из атмосферы. Горелки обеспечивают короткий и высокотемпературный факел. Поэтому их целесообразнее устанавливать в проходных печах, в которых нагреваемый металл непрерывно перемещается, что исключает перегрев обрабатываемых деталей. Горелки обладают малым пределом регулирования производительности. При снижении производительности горелки возможен проскок в нее пламени. Кроме того, в этих горелках нельзя использовать нагретый воздух. Схема установки инжекционных горелок в камерной печи показана на рис. 8.

Рисунок 8 – схема установки беспламенной горелки

1.8.3. Панельные горелки и радиантные трубы.

B некоторых случаях при сжигании природного газа используют керамические горелки, в которых газовоздушная смесь, предварительно подготовленная в инжекционном смесителе или специальной смесительной машине, подается тонкими струйками на поверхность огнеупорного тоннеля и сгорает там, разогревая тоннель до высоких температур. Нагретая поверхность горелки излучает теплоту нагреваемому металлу. Такие горелки называются панельными. Конструкция панельной горелки показана на рисунке 7.

Габаритные размеры излучающей поверхности горелок изменяются от 0,5x0,5 до 0,6x0,6 м. Панельные горелки устанавливают на боковых стенках печей и используют для нагрева стали в проходных термических печах.

Часто для уменьшения окисления и обезуглероживания стальные детали нагревают в защитной газовой атмосфере. Во избежание перемешивания защитного газа с продуктами горения детали помещают в муфель из дорогостоящей окалиностойкой стали. Защитный газ движется в муфеле, продукты горения омывают его снаружи. Такой способ нагрева связан с большим расходом окалиностойкой стали.

Для нагрева печей с защитной атмосферой широко используют радиантные трубы, внутри которых сжигают природный газ. Продукты горения, проходя по трубе, разогревают её стенки до 950—1050° С. Разогретая труба отдает теплоту излучением через слой защитного газа, находящегося в рабочем пространстве печи, нагретым деталям. Часть теплоты уходящих продуктов горения (дыма) используют для подогрева воздуха в рекуператоре. Радиантные трубы стандартных размеров изготавливают из окалиностойких сталей. Поверхностная плотность теплового потока радиантных труб составляет 20-21 КВт/м

Рис. 9. Панельная горелка: 1 — соединительные трубки; 2 —

распределительная камера; 3 — керамические призмы; 4 — изоляция из диатомовой крошки; 5 — инжекционный смеситель

Рис. 10. Радиантные трубы: а — U-образные; б — W-образные; 1 — горелка; 2 — рекуператор