Газоснабжение. Горение газов: Учебное пособие (Разделы 1-9. Газообразное топливо. Расчеты эффективности использования топлива), страница 47

Горелки среднего давления типа ГНП с лопаточным завихрителем воздуха широко используются в печах и сушилах. Горелка имеет раздачу газа в закрученный поток воздуха от центра к периферии (см. рис. 7.6, a) в виде мелких высокоскоростных струй. Горелка устанавливалась в экспериментальной топочной камере с туннелем длиной и диаметром 2,5d (d — диаметр огневого канала горелки).

Работа горелки характеризуется образованием жесткого полупрозрачного факела. Анализ продуктов сгорания показал, что содержание оксида углерода и водорода в них ничтожно, средний выход 3,4-бенз(а)пирена составляет 0,12 мкг/м³ газа, в отдельных пробах возрастая до 0,34 мкг/м³ газа. При оборудовании указанной горелки дополнительной камерой смешения (перед поступлением смеси в туннель) глубиной 2d длина пламени сокращалась почти в два раза, при чем факел становился прозрачным, аналогичным факелу инжекционной горелки, работающей с  В продуктах сгорания отсутствовали оксид углерода и водород, а средний выход 3,4-бенз(а)пирена уменьшался в 20…25 раз и составил 0,005 мкг/м³ газа. Выход оксидов азота на горелке с удлиненной камерой смешения по сравнению с серийной горелкой был несколько выше и при  составлял от 0,2 до 0,22 г/м³.

Снятие с серийной горелки завихрителя и замена многоструйной насадки осесимметричным соплом приводили к образованию длинного непрозрачного светящегося факела и наличию в продуктах сгорания большого количества сажистых частиц.

Особое внимание было уделено сравнению конструктивных и технологических характеристик дутьевых горелок: способу раздачи газа, длины участка смешения, угла наклона лопаток завихрителя и температуры воздуха. Исследования проводились на горелках ЦКТИ с центральной (рис. 7.6, a) и периферийной (рис. 7.6, б) раздачей газа в закрученный поток воздуха. Условия работы горелок в промышленной установке (например, в котле) симулировались при помощи цилиндрической топочной камеры с водоохлаждаемой рубашкой диаметром 800 мм и длиной 3 м. Закрутка воздуха осуществлялась сменными регистрами с углом наклона лопаток 30, 45 и 60º. Подогрев воздуха производился в электрическом калорифере.

Чтобы обеспечить достоверность оценки влияния вышеперечисленных факторов технологии сжигания газа, расход топлива и объемная плотность теплового потока в топочной камере поддерживались постоянными. При изменении одного из факторов влияния, например, способа раздачи газа, все остальные показатели сохранялись неизменными (коэффициент избытка воздуха, интенсивность крутки, длина участка смешения и т.п.).

Полученные результаты показали, что полнота сгорания газа определяется: способом раздачи газа в воздушный поток, длиной участка смешения, коэффициентом избытка воздуха, его температурой и скоростью газовых струй.

На рис. 8.5 приведены обобщенные результаты исследования полноты сгорания в пересчете на показатель потерь теплоты от химического недожога q₃, используемого в тепловом балансе котельных агрегатов (см. разд. 9). Результаты получены на горелках с газовыпускными отверстиями диаметром 7,5 мм при угле наклона лопаток воздушного регистра 60º. Расход газа составлял 200 м³/ч, а объемная плотность теплового потока в топочной камере около 1,5 МВт/м³. Воздух подогревался до температуры 35 ºC. Пробы на анализ отбирались из сечения камеры, расположенного на расстоянии 2 м от амбразуры горелки.

Рис. 8.5. Зависимость потерь теплоты от химнедожога q₃ от длины камеры смешения и коэффициента избытка воздуха: 1 — горелка с центральной раздачей струй газа; 2 — горелка с периферийной раздачей струй газа

Приведенные данные однозначно показывают, что удлинение участка предварительного смешения газа с воздухом снижает химический недожог для обоих типов горелок. При одинаковой длине участка смешения химнедожог у горелки с центральной раздачей газа значительно выше, чем у горелки с периферийной раздачей, причем эта разница растет при уменьшении длины камеры смешения.