Решение дифференциальных уравнений Примеры решения типовых задач Курс практики по математике Инженерная графика Машиностроительное черчение История дизайна Архитектура ПК Лабораторные работы Курс лекций по физике теплоэнергетика
Малая теплоэнергетика Котельное оборудование Водогрейные котлоагрегаты Котлы-утилизаторы (КУ) Турбинное оборудование Конденсационная установка Мобильная энергоустановка Случаи аварийных ситуаций в теплоэнергетике

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).
Основные причины аварийности тепловых сетейи