ТСУ для сжигания газового топлива

Для сжигания газового топлива в печах применяются два типа горелок:

· горелки инжекционного типа, в которых газ смешивается с воздухом в смесительной камере перед входом в камеру сгорания;

· горелки, в которых газ смешивается с воздухом в самой камере сжигания.

В трубчатых печах чаще используются горелки инжекционного типа, поскольку они могут работать с меньшим коэффициентом избытка воздуха. Как уже отмечалось выше, коэффициент избытка воздуха оказывает существенное влияние на эффективность работы печи, поскольку его значение определяет температуру, достигаемую в факеле горения. Принципиальные схемы конструкций газовых горелок приведены на рис. 21. Теплопроизводительность горелок регулируется изменением давления газа перед соплом инжектора. Подробный обзор газовых горелок приведен в [1 ÷ 3] и в специальной литературе.

Рис. 21. Принципиальные схемы горелок для сжигания газа: (1) – кинетическая инжекционная горелка среднего давления; (2) – горелка с принудительной подачей воздуха и закрученным потоком газа; (3) – диффузионная горелка с принудительной подачей воздуха и подачей газа мелкими струями: 1 – газовое сопло; 2 – регулирующая воздушная заслонка; 3 – смеситель; 4 – керамический насадок; 5 – лопаточный завихритель; 6 – газовый коллектор; 7 – обмуровка топки; А – воздух; Б – газ.

Основным недостатком факельных горелок является нестабильность горения длинных факелов, что приводит к неравномерности распределения тепловой нагрузки на поверхности труб, из-за чего происходили местные перегревы и быстрый выход труб из строя. Для осуществления зонного регулирования температурного профиля трубчатого радиантного змеевика, когда необходимо сосредоточить лучистую энергию на фиксированных участках, рационально использование чашеобразных беспламенных газовых горелок (рис. 22) типа «Дюрадиант». Такими горелками оснащены печи зарубежных фирм «Луммус», «Стоун Вебстер» и др. [11, 12]. Сферическая форма излучающей чаши 2, изготовленной из высокоглиноземистых огнеупоров, при определенном размещении их в топке печи дает возможность концентрировать лучистый тепловой поток на участках радиантного змеевика пиролизной печи, обеспечивая оптимальный температурный режим процесса. Отражательный колпачок 3, изготовленный из высоколегированной стали Х23Н18, воспринимает всю теплоту сгорания газовоздушной смеси в камере смешения 5 горелки, равномерно распределяет лучистую энергию пламени по всей сферической поверхности чаши, одновременно препятствуя выходу пламени из камеры горения. Пример практического использования горелок данной конструкции для двухстороннего обогрева двухрядного центрального радиантного экрана представлен на рис. 4, б.

Рис. 22. Инжекционная чашеобразная газовая горелка: 1 – металлический корпус; 2 – излучающая чаша со сферической поверхностью; 3 – отражательный колпачок; 4 – тепловая изоляция; 5 – смесительная камера; 6 – инжектор; 7 – сопло подачи газа; 8 – регулятор подачи воздуха; 9 – труба подачи газа.

Высокой эффективностью характеризуется специфическая разновидность газовых горелок типа ГБПш: беспламенные панельные горелки (рис. 23). Газовоздушная смесь из камер смешения 1 в данных горелках поступает в керамические каналы малого диаметра, равномерно распределенные по всей излучающей поверхности горелки, выполненной в виде керамической плиты толщиной до 150 мм. Уже на участке канала длиной 65 ¸70 мм обеспечивается полное сгорание газовоздушной смеси. Теплопередача происходит излучением от поверхности керамической плиты, образованной из нескольких рядов керамических призм 6. При двухстороннем излучении панельных горелок в радиантной камере (см. рис.14, в, г), обеспечивается равномерная теплонапряженность поверхности труб центрального экрана по всей ее длине, высоте, а также в поперечном сечении труб.

Рис. 23. Панельная беспламенная газовая горелка ГБПш: 1 – распределительная камера (короб); 2 – инжекторный смеситель газа; 3 – сопло; 4 – регулирующая заслонка; 5 – газоподводящий патрубок; 6 – керамические призмы; 7 – теплоизоляционный слой (диатомовая крошка); 8 – болт; 9 – гайка; 10 - теплоизоляционный слой (диатомовая крошка); 11 – асбестовый шнур.