Инжекционные горелки среднего давления

Инжекционные горелки среднего давления работают с полным предварительным смешиванием газа и воздуха и кинетическим методом сжигания газа. Благодаря среднему давлению газа скорость выхода газа из сопла может достичь 200 м/с, при этом в камере смешения создается глубокое разрежение и происходит подсос всего объема воздуха, необходимого для полного сгорания газа. На выходе из диффузора смесь имеет очень высокую скорость до 20 м/с, что значительно превышает скорость распространения пламени. Для предотвращения отрыва пламени горелки среднего давления должны обязательно снабжаться стабилизаторами против отрыва пламени. Наиболее часто употребляется туннельный и пластинчатый стабилизаторы. Ими оборудуются горелки типа ИГК (инжекционные горелки Казанцева).

В туннельных горелках для устойчивой работы требуется определенная длина туннеля, которая зависит от вида газа и диаметра устья d. Для природных газов L_m 12d, для искусственных газов L_m 6d. При меньшей длине туннеля сжигание газа завершается в топке и при большой нагрузке возможен химический недожог и отрыв пламени от горелки.

Пуск и останов туннельной горелки осуществляется при закрытой воздушной шайбе. При пуске немного открывается газовый кран, газ воспламеняется и в течение определенного времени постепенно разогревается туннель. По мере разогрева туннеля также постепенно открывается воздушная шайба.

Рисунок 5.2.4. Схема ИГК с туннельным стабилизатором

Быстрый разогрев туннеля не желателен, т.к. огнеупоры при этом растрескиваются и выходят из строя. После разогрева туннеля производится настройка горелки по цвету пламени. Факел должен быть прозрачным на фоне раскаленных огнеупоров. После настройки положение воздушной шайбы не изменяется. При останове горелки прекращается подача газа и закрывается воздушная шайба, что обеспечивает медленное остывание туннеля. Если шайба будет открыта, то холодный воздух, проходящий через туннель, за счет разряжения в топке, быстро охлаждает туннель, что приводит к растрескиванию туннеля и выходу его из строя.

В горелках с пластинчатым стабилизатором достигается устойчивая работа без отрыва и проскока пламени. Стабилизатор устанавливается в выходном сечении диффузора.

Рисунок 5.2.5. Схема ИГК с пластинчатым стабилизатором

Он выполняется из листовой стали. Небольшой шаг пластин предотвращает проскок пламени внутрь горелки. Стальные пластины скрепляются стержнями, диаметр которых превышает размеры, необходимые для скрепления пластин; стержни увеличенного диаметра можно рассматривать, как тела плохо обтекаемой формы. За стержнями создаются зоны разрежения, куда возвращаются продукты сгорания, которые нагревают и поджигают смесь. При эксплуатации этих горелок необходимо следить за чистотой стабилизатора. Если зазоры между пластинами будут забиты грязью, пылью, то пластины не будут охлаждаться проходящей через них смесью и быстро сгорят под действием высокой температуры в топке.

Пуск и останов горелки осуществляется при открытой воздушной шайбе. При пуске можно сразу достаточно быстро увеличивать мощность горелки, т.к. стержни, скрепляющие пластины, предотвращают отрыв пламени. При выключении горелки шайба должна быть открыта и охлаждаться воздухом, проходящим в топку. Если шайба будет закрыта, то стабилизатор сгорит под действием излучения раскаленных стен топки.

Инжекционные горелки среднего давления применяются в котлах небольшой мощности, а также в промышленных печах, где требуется высокая температура (кузнечные, плавильные и др. печи). ИГК выпускаются серийно и имеют несколько типоразмеров. Они работают на газе с давлением в пределах Р = 500 – 10000 мм вод.ст., имеют коэффициент избытка воздуха a =1,02 – 1,1 , расход газа В =100-500 м³/ч(при Q_ном). Горелки среднего давления имеют высокий уровень шума.

Достоинством всех инжекционных горелок является способность их саморегулирования, они не требуют вентиляторного дутья. В тоже время они обладают малой мощностью и большими линейными размерами. Хорошее перемешивание газа и воздуха достигается за счет большой длины инжектора. Для уменьшения места, занимаемого инжектором, часто он изготавливается изогнутым на угол 90^о. В этом случае инжектор устанавливается вдоль фронта топки и не занимает много места.

Для увеличения мощности инжекционных горелок они изготавливаются многосопловыми, т.е. несколько горелок объединяются в 1 общий блок.