Газоснабжение. Горение газов: Учебное пособие (Разделы 1-9. Газообразное топливо. Расчеты эффективности использования топлива), страница 37

Рис. 7.5. Схемы горелок с принудительной подачей воздуха

По схеме I газ и воздух к месту сгорания подаются раздельно, параллельными широкими потоками с примерно равными скоростями. Смешение происходит крайне медленно. Горение близко к диффузионному. Пламя длинное, при сжигании углеводородных газов светящееся, имеет невысокую температуру. В схеме II поверхность соприкосновения потоков газа и воздуха увеличена за счет подачи газа внутри воздушного потока (горелка типа «труба в трубе»). Длина пламени сокращается. Еще более существенное сокращение длины пламени достигается, если обеспечить некоторое предварительное смешение газа с воздухом (схема III). Улучшение предварительного смешения газа с воздухом достигается установкой в горелке завихрителя, закручивающего поток воздуха (схема IV). Для увеличения площади соприкосновения газа с воздухом вместо одного крупного огневого отверстия делают много мелких под углом к предварительно закрученному потоку воздуха (схема V). Это приводит к образованию более равномерной газовоздушной смеси, что обеспечивает горение, близкое к кинетическому, а также короткое пламя с высокой температурой. Смешение можно еще более улучшить, если газ в закрученный поток воздуха подавать не только с центра, но и с периферии (схема VI), обеспечивая равномерное распределение газовых струй в сносящем потоке воздуха. Закручивание воздушного потока может осуществляться лопаточным направляющим аппаратом, улиткой, тангенциальным подводом к горелке и др.

Горелки с принудительной подачей воздуха в зависимости от конструкции работают на газе низкого или среднего давления. Их применяют в основном для котлов, печей, сушил и др. Горелки этого типа позволяют использовать теплоту отработанных дымовых газов за счет подогрева в теплообменниках (рекуператорах, регенераторах и др.) воздуха, подаваемого для горения, что позволяет повысить КПД теплоагрегатов.

Недостатками рассматриваемых горелок являются: значительные затраты электроэнергии на дутьевые вентиляторы; усложнение инженерных коммуникаций теплоагрегата из-за наличия воздуховодов, устройств регулирования соотношения газ — воздух и клапанов, отсекающих подачу газа к горелкам при остановке вентилятора.

Степень незавершенности процессов смешения газа и воздуха зависит от интенсивности крутки потока воздуха, длины участка l, на котором протекает смешение (рис. 7.6), скорости газовых струй и других факторов.

а                                                         б

Рис. 7.6. Схемы подачи газа в закрученный поток воздуха в дутьевых горелках: a — центральная; б — периферийная

Несмотря на огромное разнообразие особенностей конструкции таких горелок, в них применяется два главных способа подачи струй газа в закрученный поток воздуха: от центра поперек потока или под определенным углом к нему (рис. 7.6, a), либо через периферийный коллектор по направлению к центру (рис. 7.6, б). Имеется также большое количество конструкций с комбинированной подачей газа, например, в газомазутных горелках, когда центральная часть газожидкостной горелки занята жидкотопливной форсункой (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Схема газомазутной горелки: 1 — вход газа; 2 — вход мазута; 3 — вход пара; 4 — вход первичного воздуха; 5 — вход вторичного воздуха; 6 — паромазутная форсунка; 7 — монтажная плита; 8 — завихритель первичного воздуха; 9 — завихритель вторичного воздуха; 10 — керамический туннель; 11 — газовый канал

Часть струй газа в газомазутной горелке может подаваться через кольцевой канал (окружающий форсунку) в поперечном направлении, другая часть — вдоль оси горелки или другими способами.

Отличаться могут также способы закрутки воздушного потока. В газовых горелках малой и средней мощности более распространены лопаточные регистры (рис. 7.6).