Горелки с внешним смешением (пламенные)

Пламенные горелки получили очень широкое распространение на печах самого различного назначения и размеров.

Общим для горелок данного типа яв­ляется то, что до выхода из горелки топливо и воздух подаются по отдельным каналам. Смешение газа с воздухом осуще­ствляется на выходе из горелки в рабочем пространстве печи. При этом горение топлива затягивается и для обеспечения требуемой полноты сжигания топлива нужен 10–15 %-ный избыток воздуха.

Конструктивное оформление ввода газа и воздуха (рис. 5.2) оказывает весьма сильное влияние на интенсивность смешения и, как следствие, на длину факела.

Рис. 5.2. Влияние конструкции горелки на длину факела

Например, если сравнить второй и пятый случаи, которые иллюстрируют наиболее распространенные горелки типа “труба в трубе” и турбулентные, то можно заметить, что во втором случае качество смешения наиболее низкое, следовательно, длина факела наи­большая. Если же придать воздуху интенсивное вращательное движение применением кор­пуса горелки улиткообразной формы, как в пятом случае, то смеше­ние значительно улучшается, следовательно, факел укорачивается. Таким образом, чем лучше смешение, тем короче факел.

Горелки с внешнем смешением целесообразно применять при сжигании топлива с высокой теплотой сгорания, когда при 10–15 %-ном избытке воздуха, мож­но обеспечить необходимый нагрев металла. Такие горелки применяют при необходимости концентрированного под­вода топлива небольшим числом горелок. При применении пламенных го­релок достаточно просто осуществляется переход с одного вида топлива на другой.

Пламенные горелки имеют следующие недостатки:

1) высокое значение коэффициента избытка возду­ха и как следствие излишний расход топлива;

2) необходим вентилятор для подачи воз­духа;

3) нужны специальные уст­ройства для регулирования количества воздуха при изменении количества газа.

Имеется много различных горелок с внешним смешением. Ниже в качестве примера рассмотрена горелка “труба в трубе” (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Горелка “труба в трубе”

Такие горелки часто назы­вают двухпроводными. Они могут работать на различных печах и на различном топливе при небольшом давлении. Горелки имеют широ­кие пределы регулирования, небольшие габариты, просты по конструкции и сравнительно малой стоимостью. Работают обычно на подогретых газе и воздухе. Смешение топлива с воздухом в двухпроводных горелках плохое, что вызывает образование длинного факела. Поэтому их следует применять в тех случаях, когда тепловыделение от пламени должно быть растянуто по длине рабочего пространства.

В некоторых печах, например, в нагревательных колодцах расход топлива меняется во времени при этом изменяется скорость истечения газа и воздуха у го­релки, и длина факела. Это может привести к нежелательному изменению температуры по длине ра­бочего объема печи. Для предотвращения этого применяют горелки с регулируемой длиной пла­мени. Регулирование длины пламени основано на качестве смешения подводимого газа и воздуха.

На рис. 5.4 представлена го­релка с регулируемой длиной пламени на­гревательного колодца с одной верхней горелкой. В такой горелке длина факела регулируется при помощи изме­нения положения газового кла­пана. Имеется два крайних положения клапана. Если клапан будет находиться в положении 1, то газ пой­дет только по центральной трубке сопла, смешение будет плохим (длинный факел). Если клапан будет в положении 2,то газ пойдет по кольцевому пространству и выйдет из него веерообразно шестью струями т. е. лучшее смешение (короткий факел). Промежуточными положениями клапана достигается регулировка длины пламени.

Рис. 5.4. Горелка с регулируемой длиной пламени для нагревательных колодцев

Турбулентные горелки получили также широкое распространение. По конструктивному исполнению они весьма разнообразны. Общим является то, что в них воздушная струя поступает тангенциально по отно­шению к газовой. Благодаря этому воздух приобретает враща­тельное движение, что создает лучшие условия для перемешивания и общей турбулизации факела. Турбулентные горелки имеют следующие преимущества:

1) могут работать на подогретых газе и воздухе;

2) обеспечивают хорошее смешение топли­ва с воздухом при низком давлении и довольно простой кон­струкции;

3) сравнительно низкое давление газа и воздуха.

Горелки с частичным предва­рительным смешением

Применение полного предварительного смешения газа с воздухом обеспечивает корот­кий, практически не светящийся факел, а применение горелок с внешним смешением дает длинный и, если в топливе есть углеводороды, светящийся факел. Однако, в некоторых случаях, преимущественно в печах небольших размеров, не­обходимо получить факел, обладающий про­межуточными характеристиками, т. е. слабо светящийся и умеренной длины. В этих слу­чаях применяют горелки с частичным предварительным смешением (рис. 5.5). Здесь часть воздуха через отверстия 4 попа­дает в газовую трубку и смешивается с газом. Остальной воздух смешивается с газом на выходе из горелки, как в пламенных горелках. Такие горелки рассчитаны на сравнительно небольшую теплопроизводительность и при­меняются в нагревательных печах машиностроительных заводов.

Рис. 5.5. Турбулентная горелка с частичным предварительным смешением: 1 – подвод газа; 2 – подвод воздуха; 3 – отверстие для поджигания горелки; 4 – отверстия для прохода воздуха в газовый канал