Начертательная
Математика
Лабораторные
Электротехника
Конструирование
Примеры
Физика
Электрические сети

Инженерная графика

Курсовая
ТОЭ
Энергетика
Черчение
Практика
Расчеты
На главную

Малая теплоэнергетика

Горелочные устройства

Основны теоретические сведения

Промышленное сжигание газообразного топлива в топках парогенераторов осуществляется с помощью специальных устройств, называемых газовыми горелками.

Назначение газовой горелки – подготовка смеси газа и воздуха; подача газовоздушной смеси в рабочее пространство в заданном направлении; обеспечение воспламенения газовоздушной смеси при всех нагрузках; создание факела необходимой длины и излучательной способности; создание требуемой интенсивности горения; обеспечение полного сгорания газа. Выполнение перечисленных функций возможно только в правильном сочетании горелок с камерами сгорания (в котельных агрегатах – с топками). Длина факела зависит от конструкции газовой горелки. Схематичное изображение длины факела в зависимости от конструкции газовой горелки приведено на рис. 1.29, где а – диффузионная горелка; б – длиннофакельная; в – короткофакельная турбулентная; г – бесфакельная инжекционная горелка. Смесеобразование в горелках реализуется одним из следующих способов:

1) внешним смешением – в топочную камеру поступают раздельные потоки газа и воздуха и смесеобразование происходит в объеме пламени. По этому способу работают диффузионные горелки (рис. 1.29 а), рассчитанные на сжигание газа с очень длинным факелом; Проектирование систем геотермального теплоснабжения Теплота геотермальных вод может использоваться для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, кондиционирования воздуха. При проектировании систем геотермального теплоснабжения необходимо определить расчётную потребность в теплоте, а также учесть запасы геотермальных вод и их протезируемые ресурсы для заданного района.

2) предварительным смесеобразованием – в горелке производится незавершенное смешивание компонентов сгорания, продолжающееся в объеме факела после выхода смеси в камеру сгорания. По этому принципу устроены смесительные горелки, имеющие большую или меньшую длину факела в зависимости от качества смешивания (рис. 1.29 б). К ним относятся турбулентные и горелки (рис. 1.29 в), имеющие приспособления для закручивания потоков, что способствует лучшему смесеобразованию;

 внутренним смешением – в камеру сгорания подается хорошо подготовленная газовоздушная смесь, содержащая весь воздух, необходимый для сгорания. По этому принципу устроены бесфакельные инжекционные горелки (рис. 1.29 г);

  частичным (предварительным) внутренним смешением – из горелки вытекает газовоздушная смесь, содержащая часть воздуха, необходимого для полного сгорания; остальной (вторичный) воздух подводится к факелу из атмосферы, окружающей пламя. По этому принципу устроены атмосферные горелки (рис. 1.29 д).

а)

б)

в) г)

д)

Рис. 1.29

Иногда горелки классифицируют по длине факела: длиннофакельные, короткофакельные и бесфакельные. Другими признаками классификации газовых горелок являются давление газа (горелки низкого давления – до 0,005 МПа, среднего давления – от 0,005 до 0,3 МПа и высокого давления – свыше 0,3 МПа); степень очистки газа и др.

В зависимости от особенностей подачи газа и воздуха и их перемешивания различают следующие виды горения: кинетическое, диффузионное и смешанное.

Кинетическое горение – процесс сжигания предварительно подготовленной газовоздушной смеси, содержание воздуха в которой несколько превышает теоретически необходимое его количество. При кинетическом горении время горения смеси хг определяется в основном временем химического реагирования ххр. Следовательно, скорость кинетического горения, по крайней мере в первичной стадии, определяется скоростью химической реакции, т. е. зависит от кинетических факторов (энергии активации, температуры и давления).

Кинетическое горение происходит при применении горелок, в которых реализуется принцип полного внутреннего смешения.

Диффузионное горение происходит при раздельной подаче газа и воздуха в камеру сгорания, выполняющую роль смесительного устройства, в этом случае процесс горения протекает одновременно с процессом смесеобразования, а перемешивается газ и воздух в топке за счет их взаимной диффузии при горении.

При диффузионном горении время на химическую реакцию tхр существенно меньше времени на смесеобразование tд.Такое горение реализуется в диффузионных газовых горелках.

Инжекционные горелки, разработанные НИИ Мосгазпроекта, с пластинчатыми стабилизаторами позволяют реализовать принцип полного внутреннего смешения. В них атмосферный воздух для горения инжектируется струей газа. Процессы смесеобразования предшествуют процессам горения. Предварительное смешение газа и воздуха осуществляется в смесительной камере. Готовая однородная газовоздушная смесь сгорает на выходе из горелки.

Смешанное горение получается в случае сжигания газовоздушной смеси в условиях частичного внутреннего смешения. Такой вид горения реализуется в газовых горелках смешанного (диффузионно-кинетического) типа, применяемых в топках парогенераторов большой паропроизводительности. Эти горелки, имея небольшие габариты, обладают значительной тепловой мощностью и большим разнообразием конструкций.

В котельных агрегатах применяются горелки, работающие как по кинетическому принципу, так и по диффузионному. Выбираются они с учетом производительности агрегата и его конструктивных особенностей конфигурации и геометрических размеров топочной камеры, степени ее экранирования и т. д.

Выбор типа горелок связан с их компоновкой, производительностью агрегатов, конфигурацией и размерами топочной камеры, степенью ее экранирования, видом резервного топлива и способом его сжигания (слоевой или камерный), необходимой степенью автоматизации процесса горения, требуемым диапазоном регулирования паропроизводительности котлоагрегатов, единичной производительностью и характеристиками работы горелки (длина факела и его дальнобойность).

Как правило, для сжигания жидкого и газообразного топлива используют вихревые горелки, в которых весь воздух или его часть закручивается с помощью лопаточного аппарата или за счет улиточного подвода к горелке. При факельном сжигании твердого топлива используются как вихревые, так и прямоточные горелки при их фронтальном или тангенциальном расположении.

Периодичность обдувки определяется испытаниями и зависит от предельного сопротивления поверхностей нагрева Снижение потерь с уходящими газами связано с интенсификацией топочных процессов, уменьшением загрязнения поверхностей нагрева и присосов в них. Присосы воздуха в конвективной шахте жестко регламентируются и не должны превышать 10 и 25% соответственно в современных котлах с трубчатыми и регенеративными воздухоподогревателями. Присосы контролируют внешним осмотром газового тракта и проведением анализов (не реже 1 раза в месяц).

Теплоэнергетика

Архитектура ПК
Примеры задач
Физика
Лабораторные
Теория механизмов
Математика