Горение газа состоит из трех

Горение газа состоит из трех последовательно протекающих процессов: 1. процесс смесеобразования - смешивание природного газа и воздуха; 2. подогрев смеси до температуры воспламенения; 3. процесс химической реакции, т. е. горения. 1

Горение: - кинетическое – если горючая смесь (природный газ и воздух) смешивается заранее; - диффузионное – если газ и воздух подается в зону горения раздельно, перемешивается одновременно с горением. Смешивание газа с воздухом осуществляется путем: 1) молекулярной диффузии 2) турбулентной диффузии. 3

Классификация горелок Тип горелки обозначается посредством букв и цифр:   Г-горелка;   ГМ - газомазутная;   Д-с удлиненной газовой частью;   Р - ротационная;    4

Классификация горелок    В зависимости от места установки на топочной камере, горелки изготавливаются правого и левого вращения:   правого вращения   П - правого вращения- направление вращения ротора форсунки против часовой стрелки (смотреть на торец стакана из топки);   Л - левого вращения - направление вращения ротора форсунки по часовой стрелке.    Числом обозначается номинальная производительность котла, для которого первоначально была спроектирована горелка (Гкал/час). 5

Классификация горелок по типу регулирования   Одноступенчатые горелки работают лишь в одном диапазоне мощности, работают м тяжелом для котла режиме. При работе одноступенчатых горелок происходит частые включения и отключения горелки, которыми регулирует автоматика котлоагрегата.   Двухступенчатые горелки имеют две ступени мощности. Первая ступень, как правило, обеспечивает 40% мощности, а вторая – 100%. Переход с первой ступени на вторую происходит в зависимости от контролируемого параметра котла (температуры теплоносителя или давления пара), режимы включения/выключения зависят от автоматики котла.   Плавно-двухступенчатые горелки позволяют осуществлять плавный переход с первой ступени на вторую. Этот тип горелок занимает промежуточное положение между двухступенчатыми и модулируемыми горелками. 6

Классификация горелок Газовые горелки классифицированы по различным признакам: • по длине факела (длиннопламенные, короткопламенные); • светимости пламени (светящиеся или слабосветяшиеся); • теплоте сгорания газа (высококалорийные, низкокалорийные); • давлению газа перед горелкой (низко- и высоконапорные); • числу подводящих трубопроводов (одно- и двухпроводные). 7

Классификация газовых горелок (ГОСТ 21204— 97) По способу подачи воздуха и коэффициенту избытка первичного воздуха горелки [α]: • диффузионные с α = 0 • инжекционные с α > 1 • инжекционные с α < 1 • принудительной подачей воздуха (дутьевые). 8

Все горелки имеют общие конструктивные элементы: – устройства для полвода газа (сопло) и воздуха (воздуховод); – смеситель и горелочную насадку со стабилизирующим устройством. • Сопло предназначено для подачи определенного количества газа (или воздуха) с определенной скоростью в смесительную часть горелки. • Воздуховод —- конструктивный элемент для подачи воздуха в необходимом количестве и требуемой скоростью. 9

• Смеситель предназначен для подготовки горючей смеси для горения в процессе взаимодействия струй газа с воздушным потоком. • Горелочная насадка предназначена для распределения газа или газовоздушной смеси по выходному сечению. • Стабилизаторы предназначены для обеспечения устойчивости процесса горения, предотвращения отрыва и проскока пламени. 10

Элементы горелок Автоматика горелки — комплекс элементов, обеспечивающих пуск, автоматическое регулирование и контроль безопасности горелки. Система контроля пламени включает в себя устройство контроля пламени и управляемый этим устройством запорный клапан. Горелка с ручным управлением — это горелка, в которой розжиг, изменение режима работы горелки и наблюдение за работой горелки выполняет оператор. Запальное устройство — устройство для розжига горелки. Запальная горелка — вспомогательная горелка, служащая для розжига основной горелки. 11

Элементы горелок Автоматическая горелка — горелка, оборудованная автоматическими устройствами: дистанционным запальным, контроля пламени, контроля давления топлива и воздуха, запорными клапанами и средствами управления, регулирования и сигнализации. Блочная газовая горелка — газовая горелка, скомпонованная с вентилятором в единый блок, оборудованная средствами автоматического управления и регулирования. 12

Диффузионные горелки Достоинства горелок : • малогабаритность • простота конструкции • удобство и безопасность эксплуатации • устойчивость пламени без проскоков и отрыва • высокая степень черноты пламени • широкий диапазон регулирования тепловой мощности. Недостатки: - повышенный коэффициент избытка воздуха, - плохие условия догорания газа - выделение продуктов неполного сгорания. 13

Для сжигания природных и сжиженных углеводородных газов, когда требуется получение длинного светящегося (коптящего) факела с равномерной температурой по его длине: в печах мартеновских, цементных, стекловарочных и т. д. 14

Инжекционные горелки 1— воздушная заслонка 2 — сопло 3 — инжектор 4— горловина 5— диффузор 6— насадка 7— огневое отверстие 8 — коллектор 15

Инжекционные горелки Достоинства: • они обеспечивают полное сгорание при коэффициенте избытка воздуха, близком к единице, • не требуют специальных устройств для подачи и регулирования количества воздуха Недостатки: • необходимость высокого давления газа; • невозможность работы при высоком и переменном давлении в камере сгорания; • трудность перехода с одного вида топлива на другое; • сложность конструкции и изготовления горелок. 16

Горелки с принудительной подачей воздуха 2 — сопло; 6— насадка; 9— газораспред. устройство; 10— завихритель; 11 — отверстие для выхода газа; 12 — корпус. Модификации горелок с принудительной подачей воздуха 17

Показатели газовых горелок Основные параметры, определяемые при испытаниях: • тепловая мощность; • коэффициент рабочего регулирования; • давление газа и воздуха и их расход; • концентрация оксида углерода, диоксида серы, оксидов азота в сухих неразбавленных продуктах сгорания; • масса и т. д. 18

Тепловая мощность • Тепловая мощность — количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании часового расхода газа, проходящего через горелку где Q — тепловая мощность, к. Дж/ч; QH — низшая теплота сгорания газа, к. Дж/м 3; qt — расход газа, м 3/ч. 19

Тепловая мощность • Номинальная тепловая мощность — максимально достигнутая мощность при длительной работе горелки с минимальным коэффициентом избытка воздуха и при допустимой по установленным нормам химической неполноте сгорания. • Минимальная тепловая мощность определяет нижний предел работы горелки с коэффициентом избытка воздуха α=1, 1 - при котором она работает устойчиво. • Максимальная тепловая мощность составляет 0, 9 от мощности, соответствующей верхнему пределу работы горелки. Нижний и верхний пределы работы горелки определяются в результате испытаний на отрыв, проскок пламени, устойчивость горения газа в тепловом 20 агрегате.

• Коэффициент предельного регулирования Kп. р пo тепловой мощности (диапазон устойчивой работы горелки) — отношение максимальной тепловой мощности горелки к минимальной. • Коэффициент рабочего регулирования Крр — отношение номинальной тепловой мощности горелки к максимальной. • Давление газа и воздуха перед горелкой р- подразделяется на номинальное, максимальное и минимальное (в соответствии с тепловой мощностью). • Удельная металлоемкость т — это отношение массы горелки к ее номинальной тепловой мощности. 21

• Шумовая характеристика — уровень звукового давления, создаваемого при работе горелки в зависимости от спектра частот. Уровень шума горелок не должен превышать 85 д. Б на расстоянии 1 м от горелки и на высоте 1, 5 м от пола. • Номинальная относительная длина факела - расстояние по оси, факела от выходного сечения горелки до точки, где концентрация СО 2 при коэффициенте избытка воздуха α = 1 составляет 95 % от максимального значения. • Давление (разрежение) в камере сгорания - определяется в зоне выходного сечения горелки при номинальной тепловой мощности. 22

• Коэффициент избытка первичного воздуха α 1 показывает, какая часть воздуха от теоретически необходимого для сгорания газа подается в горелку предварительно. • Коэффициент избытка вторичного воздуха α 2 показывает, какая часть воздуха от теоретически необходимого для сгорания газа подается непосредственно к пламени из окружающего пространства. • Объемный коэффициент инжекции (кратность инжекции) n - отношение объемного количества подсасываемого горелкой первичного воздуха к объемному расходу газа. 23

Инжекционные горелки для газа низкого давления Горелка многофакельная: 1 — сопло; 2 — заслонка; 3 — смеситель; 4 — коллектор 24