Пламенные газовые горелки.

Пламенные горелки осуществляют факельное сжигание топливной смеси без предварительного перемешивания газа и воздуха только за счет придания воздушному и газовому потокам необходимых скоростей и направлений. Процессы перемешивания и горения газа совмещены и осуществляются непосредственно в рабочем пространстве.

Для улучшения перемешивания топливной смеси необходимо увеличить турбулизацию смешивающихся потоков за счет разделения их на мелкие чередующиеся слои газа и воздуха или направления потоков под углом друг к другу.

При использовании пламенных горелок тепловое напряжение печного объема получается малым, а уменьшение объема камер сгорания приводит к значительному недожогу топлива. И только когда к организации горения (наличию факела) не предъявляется специальных требований, а необходимо обеспечить экономичное сжигание газа, можно использовать беспламенные горелки. На практике имеются многочисленные случаи, когда предъявляемые требования к организации сжигания топлива оказываются более существенными, чем требования к интенсивности и экономичности.

Горелки с частичным внутренним перемешиванием типа ГНП (рис. 5.35), разработанные в теплопроекте, рассчитаны на сжигание природного газа с теплотой сгорания 36 МДж/м³. Разработаны девять типоразмеров этих горелок, диаметры выходных сечений (d_H) которых изменяются от 25 (ГНТ-1) до 145 мм (ГНП-9). Диаметры газовых сопл d_Г = 18 – 62 мм, воздушных d_B = 36 – 175 мм и соответственно длины горелок l = 165 – 445 мм.

а) б)

Рис. 5.35. Горелка ГНП: а) – общий вид; б) – многосопловый наконечник

Радиационные трубы.

При нагреве металла в среде защитного газа не допускается попадание продуктов горения в нее и поэтому печи должны иметь косвенный обогрев. Это достигается муфелированием нагреваемого металла, что связано с большим расходом окалиностойкой стали или муфелированием пламени. Муфелирование пламени (в безмуфельных печах) осуществляется радиационными трубами. Каждая радиационная труба – это независимый нагреватель, внутри которого происходит сжигание топлива – преобразование химической энергии в тепловую. Передача тепла к нагреваемым изделиям осуществляется сложным путем. Так, теплоотдача от продуктов сгорания к самой трубе внутри осуществляется путем радиационно-конвективного теплообмена, а от трубы к нагреваемым изделиям – в основном радиацией, откуда и название этого вида нагревателей – радиационные. Они обеспечивают максимальную рабочую температуру 1000 – 1050 °С. Удельный теплосъем с поверхности нагревателя может достигать 23 – 46 кВт/м².

Радиационные трубы могут работать на газовом, жидком топливе и вместо горелок (форсунок) могут быть оборудованы электронагревателями, размещаемыми внутри труб.

Радиационная труба (рис. 5.36) состоит из следующих элементов: корпуса, который одновременно служит камерой, где происходит сгорание топлива, и экраном, излучающим энергию в рабочее пространство печи; газогорелочного устройства 9 и рекуператора 4. Рекуператор, который устанавливают в трубе, повышает коэффициент использования тепла до 25 % за счет возвращения в радиационную трубу теплоты уходящих продуктов сгорания. В случае, когда температура уходящих газов будет 400 – 700 °С, возникнет (так как потери теплоты составят ~35 %) необходимость вторичной утилизации теплоты, которую осуществляют с помощью второго рекуператора 1, устанавливаемого вне корпуса радиационной трубы.

Труба 7 крепится к кожуху печи 2 с помощью уплотнительного короба 3 и установочной плиты 8. Опора 6, соединенная с поворотным коленом 5, передает нагрузку от массы трубы кладке печи. Розжиг горелки производят запальником 10. Для обеспечения газоплотности рабочего пространства предусмотрен компенсатор 11.

Рис. 5.36. Радиационная труба

Радиационные трубы изготовляют из жароупорных труб диаметром от 80 до 200 мм, с толщиной стенки 4 – 15 мм. Габаритная длина радиационных труб от 1 до 3,5 м. Корпус труб может иметь различную форму, отсюда и происходит название радиационных труб: прямые (пролетные), тупиковые, Р-, Ф-, U-, W-образные, кольцевые и др. (рис. 5.37. а – д).

Рис. 5.37. Формы радиационных труб: а – двухкольцевая (Ф-образная); б – W-образная; в – т-образная; г – однокольпевая; д – Р-образная; е – U-образная; ж – О-образная; з – петлевая; а – L-образная; к – прямая; л – тупиковая

Главные требования, предъявляемые к корпусу радиационных труб, – герметичность и высокая их стойкость. Горелки внутри трубы должны быть установлены соосно с осевой линией корпуса.