ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Газогорелочные устройства инфракрасного излучения с кера­мическим насадком, имеющим цилиндрические огневые каналы.

В настоящее время разработано несколько типов газовых го­релок инфракрасного излучения с керамическими насадками, имеющими цилиндрические каналы для выхода газовоздушной смеси.

На рис. 29 представлена горелка ГИИ-19А института Гипро — ниигаз, предназначенная для отопления производственных по­мещений и для тепловой обработки различных материалов. Горелка состоит из металлического корпуса, в, который вмон­тированы 16 перфорированных керамических плиток. Горел­ка может работать на природном и на сжиженном газах низкого давления. Горелка ГИИ-19А, выпускаемая в настоящее время серийно, заменила два типа горелок ГИИ-3 и ГИИ-8, ра­ботающих на природном и сжиженном газах. Тепловая нагруз­ка горелки ГИИ-19А составляет 6400 ккал/ч; номинальное дав­ление природного газа —130 мм вод. ст.

На рис. 30 представлена унифицированная горелка ГК-1-38 института Гипрониигаз типа «Фонарь», предназначенная для ускоренной сушки штукатурки и прогрева стен в строящихся или ремонтируемых помещениях, а также для других видов тепловой обработки материалов. Унифицированная горелка ГК-1-38 работает на природном и на сжиженном газах. Пере­вод с одного вида газа на другой осуществляется заменой фор­сунки. Инжекционный смеситель выполнен вертикальным.

Горелка представляет собой многогранную призму, собран­ную из 50 керамических плиток, смонтированных в металличе­ском каркасе. К днищу горелки подведен инжектор, в котором происходит образование газовоздушной смеси.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Ш

Рис. 30. Горелка инфракрас­ного излучения типа «Фо­нарь» ГК-1-38

Рис. 29. Горелка инфракрасного излучения ГИИ-19А

Магнитным клапаном, отключающим газ в случае прекращения горения.

Техническая характеристика горелки следующая: тепловая нагрузка 20 000 ккал/ч-, расход сжиженного газа 0,9 м3/ч, при­родного—2,36 м3/ч диаметр отверстия форсунки при работе на сжиженном газе 2,45 мм, на природном —4,35 мм рёкомендуе — мое давление газа при работе на сжиженном газе 300 мм вод. ст., На природном—130 мм вод. ст. Вес установки 12,4 кг; высота с подставкой 1900 мм (наибольшая) и 1200 (наименьшая).

На рис. 31 изображена горелка КФ-39М. Горелка предназ­начена для работы на природном и сжиженном газах. Горелка КФ-39М общей теплопроизводительностью 2000 ККйл/ч состоит из шести элементов и устанавливается непосредственно на под­водящем газопроводе после газового крана. Продукты сгорания

Горелка установлена на подставке и может быть закреплена в верхнем и в нижнем положениях. В целях безопасности при эксплуатации горелка укомплектована термопарой и электро-
нагревают керамическую плитку и металлическую сетку. Вес горелки 1,05 кг.

■ На рис. 32 показана горелка КГ-3. Горелка нашла широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Она проста по конструкции. Корпус ее (смесительная камера) и инжектор-смеситель изготовляются литыми из низкосортного алюминия. В верхней части корпуса имеются пазы, в которые

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Вставляется рамка из нержавеющей стали, удерживающая блок из 12 стандартных керамических плиток. Форсунка горелки на­ходится в защитной коробке, крепящейся на болтах к корпусу. Первичный воздух поступает через сетку (фильтр), укреплен­ную на задней стенке горелки. Поэтому при работе на открытом воздухе ветер не попадает на форсунку и не может отклонять струю выходящего из нее газа. Это дает возможность при не­значительной скорости ветра (до 1,5 м/сек) использовать горел­ку для работы на открытых площадках’. Над керамическим бло­ком в качестве стабилизатора горения установлена нихромовая сетка. Рефлектор горелки изготовлен из полированного алюми­ния. Уплотнение блока керамики с корпусом осуществляется асбестовым шнуром на замазке, приготовленной из керамиче-

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Ского порошка на основе жидкого стекла. Тепловая нагрузка горелки на природном газе 4250, на сжиженном—3600 ккалч Номинальное давление природного газа 130, сжиженного — 300 мм вод. ст. диаметр отверстия форсунки при работе на при­родном газе 1,65, на сжиженном—1,1 мм вес горелки 3,1 кг.

На рис. 33 представлена горелка «Звездочка». Горелка из­готовляется в двух вариантах для работы на сжиженном газе («Звездочка 1») и для работы на природном газе («Звездоч­ка 2»), Конструктивно горелка состоит из корпуса керамическо­го насадка, стабилизирующей сетки, форсунки и кронштейнов. Корпус горелки изготовлен из двух штампованных деталей, сваренных контактной сваркой. Корпус образует две полости: газовоздушный смеситель, выполненный в виде трубы Вентури, и распределительную камеру, образующуюся между корпусом и излучающим насадком. В корпусе установлена крестовина (форсункодержатель), куда ввертываются форсунка и штуцер для подсоединения газоподводящего шланга. Излучающий на­садок состоит из 6 плиток с пирамидальными вершинами раз­мером 65X45X12, имеющих по 1004 цилиндрических отверстия (канала) диаметром 1 мм. Насадок устанавливается в спе­циальной рамке, которая соединяется с корпусом. Стабилизи­рующая сетка выполнена из окалиностойкой стали и установле­на над керамическим насадком. Кронштейны служат для крепления горелок к металлоконструкциям. Горелки могут мон­тироваться либо стационарно, либо на передвижных установках в вентилируемых помещениях. Техническая характеристика го­релок «Звездочка» по паспортным данным приведена в табл. 9.

Таблица 9

Техническая характеристика горелок типа «Звездочка»

Наименование

Единица изме­рения

«Звездочка 1»

«Звездочка 2»

Мини­мальный показа­тель

Макси­мальный показа­тель

Мини­мальный показа­тель

Макси­мальный показа­тель

Тепловая нагрузка….

Ккал/ч

1300

2400

1550

2700

Расход газа……………………………..

М3/ч

0,06

0,11

0,18

0,32

Давление газа…………………………..

Мм вод. ст.

120

400

50

160

Температура поверхности ке­

700

Рамики……………………………………

°С

900

720

920

Внутренний диаметр присое­

12

12

12

Динительного шланга….

Мм

12

Вес……………………………………………

Кг

1

1

1

1

Большой интерес для промышленного использования пред­ставляет газовая горелка инфракрасного излучения ГИИБЛ (рис. 34). Горелка представляет собой элемент, дающий воз­
можность компоновать блоки (панели) инфракрасного излуче­ния различных форм и размеров. Она предназначена для сушки и тепловой обработки различных изделий и материалов в про­мышленности и в сельском хозяйстве. Горелку можно применять только в местах, недоступных для ветра. Конструктивно горел­ка состоит из корпуса, керамического насадка, сетки, форсунки

И кронштейнов. Корпус горелки смонтирован из двух штампо­ванных деталей, т. е. из половины инжектора и распределитель­ной камеры, сваренных между собой контактной сваркой. Реф­лектор отсутствует. Изменены узлы установки блока керамики и крепления горелки. Теплотехнические данные горелки следую­щие: тепловая нагрузка по паспортным данным колеблется в пределах 2400—4000 ккал/ч в зависимости от давления и соста­ва газа. Расход сжиженного газа составляет 0,1—0,16 м3/ч и природного газа—0,28—0,5 м?ч. Вес горелки 1,7 кг.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

На рис. 35 представлена излучающая горелка ИГ АН УССР. В смеситель поступает газовоздушная смесь, которая затем
проходит через насадок, состоящий из двух камер с отверстия­ми для выхода газовоздушной смеси. На выходе из внутренней камеры с большим числом отверстий смесь хорошо перемешива­ется и выходит из отверстий керамического насадка.

Эта горелка не может быть использована для работы на от­крытых площадках при скоростях ветра, превышающих 1,5— 2 м/сек.

Успешное использование описанных газовых инфракрасных излучателей для обогрева рабочих мест на открытых площад-

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 35. Горелка инфракрасного излучения ЙГ АН УССР

Ках было возможно только при установке щитов и легких сте­нок, защищающих их от воздействия ветра.

В настоящее время разработано несколько типоразмеров ветроустойчивых горелок. В процессе работы над этими горел­ками были выявлены две причины их погасания.

При воздействии ветра на ‘Излучающую панель (керамиче­ские плитки) горелки скоростной напор воздуха переходит в статическое давлейие, которое тем выше, чем больше скорость ветра. Как известно, увеличение давления перед огневыми от­верстиями инжекционных горёлок приводит к снижению коэф­фициента инжекции и, следовательно, к уменьшению количества тепла, выделяемого сгорающим газом (при недостаточном ко­личестве первичного воздуха газ частично сгорает за счет вто­ричного). Сгорание происходит на некотором расстоянии от излучающей панели. Она получает меньше тепла, начинает остывать. Наступает такой момент, когда панель остывает на­столько, что уже не может поджечь новую порцию газовоздуш­ной смеси, поступающей к ней, и горелка гаснет.

Для устранения погасания горелки, работающей на ветру, можно применить автоматическое саморегулирование перепада давления на керамических плитках при воздействии ветра (рис. 36).

На корпус горелки 4 для забора воздуха инжектором 3 на­девают дополнительный кожух 5, в который через рефлектор 1 поступает воздух для образования в горелке газовоздушной смеси.

Ветер

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 36. Принципиальная схема ветроустойчивой горелки инфракрасного излучения с саморегулированием перепада давления на горелочном насадке

1 — рефлектор; 2 — керамический насадок; 3 — инжектор-смеситель; 4 — корпус горелки; 5 — кожух

При отсутствии ветра давление под кожухом и на наружной поверхности керамических плиток 2 равно атмосферному, т. е. Ро. Инжектор за счет энергии струи газа, выходящей из фор — сунки, создает в корпусе перепад давлений газовоздушной сме­си Pi—Ро, под действием которого смесь проходит через отвер­стия керамических плиток и сгорает. Скоростной напор ветра преобразуется в статическое давление р2, которое воздействует на поверхность керамических плиток. Одновременно такое же статическое давление р2 возникает и под кожухом. Таким об­разом, если без ветра инжектор создавал давление в корпусе Р1, то теперь давление в нем будет больше на величину р2—ро, Т. е. равно Р1 + Р2, а перепад давлений на керамических плитках остается постоянным, т. е.

(Pi + Р2 — Ро) — Р% = Pi — Ро-


Постоянный перепад давлений на керамических плитках го­релки сохраняет коэффициент инжекции неизменным, что при­водит к полному сгоранию газа и относительно высокой тепло­передаче горелки при воздействии ветра. Благодаря тому что отверстия для забора воздуха, идущего на образование газо­воздушной смеси, находятся в нижней части рефлектора, про­дукты сгорания не попадают под кожух и не влияют на работу горелки. Ветроустойчивость горелки понижается с понижением температуры воздуха, так как стабильность горения газа нару­шается вследствие охлаждения излучающего насадка.

При воздействии ветра воздух, соприкасающийся с раска­ленными керамическими плитками, нагревается и удаляется с продуктами сгорания газа. Происходит конвективный съем тепла холодным воздухом, поток которого увеличивается с воз­растанием скорости ветра. Это приводит к тому, что керамиче­ские плитки интенсивно охлаждаются и горелка гаснет.

Чем выше первоначальная температура поверхности керами­ческих плиток, тем больше их способность сопротивляться охлаждающему действию ветра. Поэтому горелочный насадок необходимо нагревать более чем на 900° С.

Плитки, способные работать без проскоков пламени при температуре 950° С, имеют максимальный диаметр отверстий, равный 1 мм. Они обладают небольшим гидравлическим сопро­тивлением, благодаря чему можно использовать низкое дав­ление газа.

Размер керамических плиток 45 X 65×12 мм, количество от­верстий равно 1350, площадь живого сечения составляет 36%.

В настоящее время созданы ветроустойчивые горелки инфра­красного излучения типов ГИИВ-1, ГИИВ-2, «Марс 1» и «Марс 2» (рис. 37 и 38).

Конструкция этих горелок одинакова (они отличаются лишь количеством плиток и диаметрами форсунок). Горелки состоят из корпуса керамического излучателя с металлической сеткой, форсунки, рефлектора, кожуха и кронштейна. Корпус горелки выполнен из двух штампованных деталей — половины инжекто­ра и распределительной камеры, сваренных между собой кон­тактной сваркой. Вторая половина инжектора выштамповыва — ется в днище распределительной камеры. В корпус горелок вмонтирована крестовина, в которой расположены форсунка и штуцер для подсоединения газоподводящего шланга. Излуча­тель собирается из десяти или двадцати стандартных керамиче­ских плиток (для горелок ГИИВ-1 и ГИИВ-2 соответственно) и монтируется в металлической рамке из жаропрочной стали. Сетка-стабилизатор выполнена из окалиностойкой стали Х20Н80. Рефлектор выполнен из алюминия. В нем образовано 9 или 12 отверстий для поступления воздуха под кожух,- Таким образом между корпусом горелки, рефлектором и кожухом создается объемная камера. Ветер, попадая в отверстия рефлектора, сво-

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Бодно подходит к инжектору, способствуя выравниванию дав­ления снаружи и внутри корпуса горелки. Горелка не задуч вается.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 38. Горелка инфракрасного излучения «Марс»

Горелки ГИИВ-1 и ГИИВ-2 работают на природном и сжи­женном газах. Техническая характеристика горелок типов ГИИВ-1, ГИИВ-2 приведена в табл. 10 и 11.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Таблица 10 Техническая характеристика ветроустойчивых горелок инфракрасного излучения типа ГИИВ

Характеристика

Единица измерения

ГИИВ-1

ГИИВ-2

Сжижен­ный газ

Природ­ный газ

Сжижен­ный газ

Природ­ный газ

Тепловая нагрузка по

4400—

Паспортным данным.

Ккал/ч

2200—

2400—

4800—

4000

4500

8000

9000

Расход газа………………….

М3/ч

0,1-

0,28—

0,2—

0,56—

0,18

0,53

0,36

1,06

Давление газа. . .

Мм. вод, ст.

150—500

70—250

150—500

70—250

Диаметр отверстия

Форсунки………………………

Мм

1

1,6

1,4

2,2

Температура повер­

720—900

720—900

Хности излучателя. .

°С

750—920

750—920

Ветроустойчивость

Под различными угла­ми !

90°…………………………………

М[ сек

3—5,5

3—5,5

3—5,5

3—5,5

45°…………………………………

<**

4—6

4,4—6,8

4—6

4,4—6,8

0° ………………………………….

»

5,5—7,5

7—8

5,5—7,5

7—8

Кг

2,7

2,7

4,7

4,7

5—882

65

Таблица 11

• Техническая характеристика ветроустойчивых горелок «Марс-1» (для работы на сжиженном газе) н «Марс-2» (дли работы на природном газе)

„Марс-1"

,Марс-2"

Характеристика

Единица

Мини­

Макси­

Мини­

Макси­

Измерения

Мальный

Мальный

Мальный

Мальный

Показа­

Показа­

Показа­

Показа­

Тель

Тель

Тель

Тель

Тепловая нагрузка по пас­

16 000

Портным данным…………………….

Ккал/ч

7900

14 500

9000

Давление газа………………………….

Мм вод. Cm

120

400

50

160

Расход газа……………………………..

М3/ч

0,36

‘0,66

1,06

1,9

Температура поверхности ке­

700

900

720

920

Рамики……………………………………

°С

Ветроустойчивость ….

М/сек

3

5,5

3

5,5

Внутренний диаметр присое­

12

12

12

12

Динительного шланга ….

Мм

Вес…………………………………………..

Кг

6,54

6,54

6,54

6,54

На рис. 39 показана ветроустойчивая горелка инфракрасно­го излучения ГК-23. Горелка состоит из корпуса с заборным устройством для воздуха (жалюзийной решетки с тыльной части горелки), инжектора, насадка, рассекателя, служащего для равномерного распределения газовоздушной смеси в керамиче­ский насадок, форсунки для подачи газа, кожуха, рефлектора и стабилизирующей металлической сетки. Диаметр отверстия в керамических плитках 0,85 мм, количество отверстий на 1 плит­ку 1525 шт. Металлическая сетка марки № 2 из стали 1Х18Н9Т или Х20Н80. Для розжига горелки предусмотрена электрическая свеча с изолятором. Горелка не затухает при лобовом действии ветра до 6 м/сек. Техническая характеристика горелки по пас­портным данным: номинальная, тепловая нагрузка 11 500— 16 000 ккал/ч; номинальный расход природного газа 1,35— 1,85 м3/ч, сжиженного газа 0,58 м3/ч; номинальное давление природного газа 1000—3000 мм вод. ст.; сжиженного газа 2500 мм вод. ст.; диаметр форсунки для природного газа 1,8 мм, Для сжиженного газа 0,8 мм; вес горелки 5 кг; ветроустойчи­вость 6—8 м/сек.

На рис. 40 изображена горелка типа «Палец», а на рис. 41 »— модификация горелки инфракрасного излучения типа «Ради — ант-15». Основной вариант (рис. 41,а) представляет собой го­релку со штампованным корпусом из листовой стали. Инжектор (труба Вентури) изготовляется штампованным из двух пластин электрооцинкованной стали. Части инжектора свариваются между собой точечной сваркой. Форсунка латунная, а наружная сетка изготовлена из хромоникелевой стали. Горелка типа «Кир­пич» по конструкции аналогична горелке типа «Радиант-15».

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

J

Mo

Т.

К

Рис. 39. Горелка инфракрасного излучения ГК-23

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 40. Горелка инфракрасного излучения типа «Палец»

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 41. Горелка инфракрасного излучения типа «Ра — диант-15»

А — основной вариант; б — удлиненный вариант; в — модель «Кирпич»

Отличительной особенностью ее является возможность соеди­нять болтами различное число горелок, т. е. она позволяет мон­тировать. нагревательные панели любых размеров. Рефлектор изготовляется из полированного алюминия. Для отвода продук­тов сгорания служит промежуточное отверстие в рефлекторе.

Горелка «Радиант-30» (рис. 42) выпускается в двух вариан­тах: для промышленных целей и обогрева различных помеще­ний. Последний вариант отличается более качественной внешней отделкой. Горелка состоит из тех же элементов, что и горелка «Радиант-15».

Горелка «Радиант-60» также выпускается в двух вариантах. По форме и конструкции она аналогична горелке «Радиант-30» и отличается только габаритами, количеством керамических плиток, диаметрами инжектора и форсунки. Количество керами­ческих плиток 60.

Перечисленные горелки испытывались в Советском Союзе в различных условиях и показали надежную и стабильную работу как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе. На от­крытом воздухе горелки испытывались при скоростях ветра до 3 м/сек, случаев погасания горелок не наблюдалось.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 43. Узел крепления блока керамических пли­ток в корпусе горелок инфракрасного излучения

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

/ — керамический насадок; 2 — уплотнение: 3 — стабили­зирующая жаропрочная сет­ка; 4 — рамка; 5 — компенси­рующее основание: в ^кор­пус горелки

Пенсирует температурное расширение корпуса, а также предот­вращает растрескивание керамического блока и уплотнения.

Расход пропана при сжигании его в горелках названных ти­пов зависит от величины давления газа и диаметра форсунки (табл. 12).

Количество тепла, излучаемого горелками фирмы «Антаргаз» при диаметре форсунки 0,65 мм, давлении 1000 мм вод. ст. и теп­ловой нагрузке 2165 ккал/ч, приведено в табл. 13.

Оригинальным в конструкции горелок «Радиант-15», «Ра- диант-30» и «Радиант-60» является устройство для установки блока керамических плиток (рис. 43). Основание насадка ком-

Таблица 12

Зависимость расхода сжиженного газа от давлении газа и диаметра форсунки в горелках фирмы «Антаргаз»

Давление

Форсунка

D=0,65 Мм

Форсунка

D—0,7 мм

Газа в мм Вод. ст.

Расход газа в кг/ч

Тепловая нагруз­ка в ккал/ч

Расход газа в кг/ч

Тепловая нагруз» ка в ккал/ч

500 1000 1500 2000 2500

0,129 0,185 0,228 0,269 0,307

1510 2165 2670 3150 3590

0,152

0,214

0,266

0,31

0,35

1780 2505 3110 3630 4095

Таблица 13

Количество тепла, получаемого горелками фирмы «Антаргаз»

Расположение горелкн

Излучаемое тепло в ккал/ч в %

T

Горизонтально рефлектором)……………………………..

1330

61,5

» (без рефлектора)…………………………………………………..

1550

71,5

Наклонено под углом 45° рефлектором) . . .

1210

56

То же, 45° (без рефлектора) . .

1320

61

Изменение количества излучаемого тепла в горелках в зави­симости от тепловой нагрузки приведено в табл. 14.

Таблица 14

Изменение количества излучаемого тепла в горелках фирмы «Антаргаз»

Тепловая нагруз — и ка в ккал/ч

Излучаемое тепло в %

Горелка без рефлектора

Горелка с рефлектором

Горизонтально

Под углом 45°

Горизонтально

Под углом 45°

2000

71,5

60

61

55,5

2250

72

61

62

56

2500

70

62,5

60,5

56,5

2750

68,5

61

59

57

3000

67

60

59

56,5

3250

66

60

58

56

Техническая характеристика выпускаемых фирмой горелок приведена в табл. 15.

Таблица 15

, Техническая характеристика газовых горелок инфракрасного излучении

Фирмы «Антаргаз»

Тнп горелки

Количество плиток в шт.

Излучающая поверхность в см2

Номинальное количество

Излучаемого тепла в Ккаліч

Вес В КЗ

«Палец» ………………………..

2

36

270

0,95

«Радиант-15» ….

15

270

2000

1,765 1,9

«Радиант-30»…………………

«Радиант-60» , . » « » «Радиант-525»……………….

30 60 525

540 1080 10 000

4000 8000 ‘ 75 000

3,05 5,53 27,56

В приведенных выше конструкциях горелок в качестве излу­чающей поверхности используются керамические плитки с боль­шим количеством отверстий малого диаметра. Эти плитки ока­зывают значительное сопротивление потоку газовоздушной сме­си, проходящей через их отверстия.

Поскольку горелки инфракрасного излучения работают на газе низкого давления, любая потеря напора затрудняет полу­чение газовоздушной смеси необходимого стехиометрического состава.

Увеличение площади свободного сечения плитки за счет большого количества отверстий в них или большего их диаметра снижает механическую прочность плитки, а также приводит к нарушению стабильности процесса горения.

Потеря давления через щели значительно меньше, чем через отверстия какой-либо другой формы при одинаковых условиях. Поэтому для уменьшения потери давления рекомендуется в верхней зоне излучающей плитки выполнять круглые отверстия, переходящие в верхней части плитки в непрерывную щель. Это также обеспечит наибольшую механическую прочность плитки.

На рис. 44 изображена горелка со щелевыми отверстиями в излучающем насадке. В раме 1 корпуса установлена огнеупор­ная плитка 2 с узкими параллельными щелями 3 шириной 1 мм, Сдвинутыми одна относительно другой. Расстояние между ними 2,5 мм. По ширине плитки расположены четыре—пять щелей. Параллельно оси корпуса расположен смеситель 4.

При работе горелки в результате нагревания стенок между щелями на поверхности плитки создается зона горения с равно­мерной температурой, препятствующая отрыву пламени.

Форма сечения щелей гарантирует устойчивое горение и спо­собствует замедленному истечению газа по толщине плитки. Вы­ходная часть щели в три раза больше входной, в результате чего скорость истечения на выходе в 3 раза меньше, чём на входе.

Горизонтальное сечение стенок между щелями у входной по­верхности больше, чем у выходной. Поэтому входная часть на­гревается меньше.

Равномерное распределение (по давлению и составу) газо­воздушной смеси по всей излучающей поверхности осуществля­ется различными способами. В одной горелке для более равно-

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Йчіі4Н Я И И • .

2

Рис. 44. Горелка инфракрасного излучения со щелевыми отверстиями

3

Мерного распределения горючей смеси по отверстиям керамиче­ских плиток использован принцип отклонения потока с некоторым завихрением.

В другой горелке со щелевым отверстием в насадке (рис. 45) образование однородной смеси в смесительной трубке 1 и рас­пределительной камере 2 обспечивается осевым центрированием газовой форсунки и смесительной трубки.

Для равномерного распределения газовоздушной смеси и дополнительного ее перемешивания торцовая стенка 3 распре­делительной камеры имеет изогнутую форму. Камера такой формы способствует подводу горючей смеси без завихрения к поверхности горения 4. Внутри камеры установлены распреде-


Лительные поверхности 5 и 6, которые способствуют спокойному и равномерному течению потока.

Газогорелочные устройства инфракрасного излучения с ме­таллическими сетчатыми насадками. Горелки инфракрасного

Излучения с керамическими на­садками обладают малой меха­нической прочностью и некото­рой неравномерностью нагрева насадка, что ограничивает их применение.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 45. ‘ Горелка инфракрасного излучения с центрированием газо­вой форсунки и смесительной трубки

Горелки с излучающими на­садками в виде набора метал­лических сеток не имеют этих недостатков. Больше того, при тех же тепловых нагрузках они дают более высокую темпера­туру нагрева излучающего на­садка и, следовательно, более высокую отдачу тепла в виде лучистой энергии (коэффици­ент излучения).

На рис. 46 представлена го­релка инфракрасного излуче­ния с тепловой нагрузкой 3200 ккал/ч института Мосгаз — проект. Горелка состоит из смесительной камеры, инжектора и металлических сеток (огневой насадок).

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 46. Горелка инфракрасного излучения с тепловой нагрузкой 3200 ккал/ч (3518-01-00)

Смесительная камера представляет прямоугольную штампо­ванную коробку, которая оканчивается насадком, состоящим из трех слоев мелкоячеистой сетки. Сбоку в смесительную камеру вварен цилиндрический инжектор диаметром 28 мм и длиной 165 мм с форсункой. Диаметр отверстия форсунки 1,1 мм, теп­ловая нагрузка горелки 3200 ккал/ч, расход газа при Qg = =20 000 ккал/м* 0,145 м3/ч, вес 1,28 кг.

На рис. 47 показана горелка ГК-27 с металлическим сетча­тым излучающим насадком института Гипрониигаз. Горелка со­стоит из корпуса, смесителя с инжектором, рассекателя, служа­щего для равномерного распределения потока га. зовоздушной смеси в зону горения, форсунки и излучающих поверхностей, состоящих из двух сеток, рефлектора. Подготовленная газовоз­душная смесь, выходя через отверстия предохранительной и на-

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 47. Горелка инфракрасного излучения с ме­таллическим сетчатым насадком ГК-27

Ружной сеток, зажигается искровым способом от электросвечи, укрепленной на рефлекторе изолятором.

В момент зажигания пламя проскакивает через отверстия верхней сетки и дальнейший процесс горения происходит в пространстве между сетками. Тепловая нагрузка горелки 6400 ккал/ч; расход природного газа 0,75 м3/ч, сжиженного газа 0,29 мг/ч; давление природного газа 130 мм вод. ст., сжижен­ного— 300 мм вод. ст. диаметр отверстия форсунки при рабо­те на природном газе 2,4 мм, на сжиженном — 1,6 мм, вес го­релки 5,5 кг.

На рис. 48 приведена принципиальная схема горелки типа «Фонарь» (КІЧ6) института Гипрониигаз.

Горелка КГ-16 состоит из форсунки 1 для сжиженного или природного газа, инжекционной камеры 2, смесителя и диффу­
зора 3, топочной камеры 4, рассекателя 5, излучающей чугунной насадки 6, предохранительной сетки 7.

Природный или сжиженный газ под низким давлением под­водится к форсунке. Подготовленная в смесителе газовоздушная емесь выходит через предохранительную сетку 7 в топочную ка­меру 4, затем через отверстия насадка 6 наружу. Предваритель­ное зажигание газовоздушной смеси производится на поверх­ности насадка. При этом пламя проникает через его отверстия в топочную камеру 4, где происходит основной процесс горения. Сгорая в топочном объеме, газовоздушная смесь раскаляет чу­

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Гунный насадок до температуры 800° С, который становится источником (излучателем) тепловой энергии. Передача тепловой энергии излучением происходит с наружной и внутренней по­верхностей насадка через отверстия для выхода продуктов горе­ния. Цилиндрический чугунный насадок выполнен с отверстиями диаметром 5 мм и шагом между отверстиями 10 мм (всего 1670 отверстий). Насадок изготовляется из жаропрочного серого чу­гуна марки СЧ 24-44. Наружную цилиндрическую поверхность насадка окаймляет сетка стабилизатора горения из нержавею­щей (Ст. 1Х18Н9Т) или нихромовой (Ст. Х20Н80) сталей с раз­мером ячейки 0,63 X 0,63 мм и с коэффициентом живого сечения 0,48. Горелка снабжена электромагнитным клапаном с термо­парой и запальником.

В ее комплект входят подставка, резино-тканевый рукав диа­метром 14 мм и — длиной 5 м, а также хомуты для крепления шланга. Преимуществом горелки КГ-16 является то, что она проста в изготовлении и устойчива к динамическим ударам и вибрации. Коэффициент ее излучения при номинальной тепловой нагрузке составляет около 70%.

Технические данные горелки КГ-16 следующие: расход при­родного газа 2,5 мъ/ч тепловая нагрузка 20 000 ккал/ч; количе­ство тепла, передаваемого излучением 14 000—16 600 ккал/ч ко­личество тепла в продуктах сгорания 3000 ккал/ч диаметр от­верстия форсунки 4 мм; высота с подставкой наибольшая
1380 мм наименьшая 1080 мм давление газа 130 мм вод. ст.; диаметр туннеля топочной камеры 219 мм; общий вес 22 кг.

На рис. 49 показана горелка с металлическим излучателем О. Э. Буле. Она состоит из смесительной камеры 1, включающей воздухоподаватель 2 и газоподаватель 3, на­садка 4, который при­креплен к верхней ча­сти смесительной каме­ры 1, и металлической сетки 5. Соты 6 насадка образованы перегород­ками 7, перпендикуляр­ными к сетке 5. Воздух в смесительную камеру 1 всасывается потоком газа. Сгорание смеси осуществляется на сет­ке 5.

На рис. 50 показа­на горелка с излучаю­щей поверхностью /, состоящей из двух сло­ев жаропрочной решет­ки. В корпусе 2 горелки установлена перфори­рованная диафрагма 3, разделяющая его на две камеры: выравни­вающую 4 и смеситель­ную 5. В центре диа­фрагмы равномерно распределены отвер­стия 6. Сбоку корпуса находится смеситель 7, имеющий в сечении форму плоского прямо­угольника. В расши­ряющейся входной ча­сти смесителя располо­жена газовая труба 8 с соплами 9 для выхода

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 49. Горелка инфракрасного излучения с металлическим излучателем сотообразиого се­чения в плане

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 50. Излучающая горелка с большой по­верхностью излучения, состоящей из двух жа — , ропрочиых решеток 1

Газа. Большая длина смесительной камеры дает возможность хорошо перемешивать газ с воздухом и выравнивать скорость потока и его давления по всему сечению камеры. В выравни­вающей камере происходит дальнейшая подготовка смеси. Смесь проходит через излучающую решетку с равномерной ско­
ростью и давлением, что обеспечивает равномерный нагрев из­лучающей поверхности.

На рис. 51 представлена горелка, обеспечивающая высокое качество газовоздушной смеси. Она состоит из корпуса 1, за­крытого сверху плитой из прямоугольных сетчатых отражатель­ных экранов 2, 3, 4 и взаимодействующего с ними излучающего экрана 5. Экраны изготовлены из проволоки никелевого сплава. При этом экраны 2 и 4 выполнены из более тонкой проволоки,

Чем экраны 3 и 5. Ниж­няя часть корпуса имеет впадину 6, к которой при­соединяется смеситель­ная трубка Вентури 7. При прохождении через нее газ и воздух частично перемешиваются и посту­пают во впадину, где га­зовоздушная смесь натал­кивается на стенку 8. Происходит завихрение смеси, способствующее наиболее глубокому ее перемешиванию перед входом в камеру 9. Смесь сгорает в ‘камере 10. Не­которое количество тепла поглощается стенками корпуса и впадины. Сме­сительная трубка нагрева­ется меньше, поскольку она расположена вне кор­пуса. Расширение газо­воздушной смеси, посту­пающей во впадину в со­четании с турбулентно­стью, обеспечивает пол­ное перемешивание газа с воздухом и равномерную подачу сме­си по всей поверхности экрана 2 при одинаковом давлении. Это способствует равномерному нагреву излучающего экрана.

Можно накладывать металлические сетки одна на другую таким образом, чтобы проволоки одной решетки были располо­жены над клеточными промежутками другой. Это способствует более эффективному излучению и лучшему остыванию внут­ренней решетки. Внутреннюю поверхность головки горелки ре­комендуется выполнять из алюминия, чтобы уменьшить излуче­ние внутри горелки.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 51. Горелка с излучающей плитой из металлических сеток

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 53. Горелка с ветро­защитным приспособле­нием в виде глубокой решетки

На рис. 52 и 53 изображены горелки с ветрозащитным уст­ройством. Горелка (рис. 52) имеет смесительную камеру 1, ко­торая закрывается излучающей плитой 2. Газ подается в камеру через форсунку 3, а воздух — по трубе 4. Продукты сгорания отводятся по трубе 5, расположенной в боковой стенке откры­того кожуха 6. Горелка имеет рефлектор 7. Труба дЛя подвода воздуха соединена с кожухом рефлектора, откуда засасывается воздух для горения. Давление ветра, действующее на внешнкуо сторону горелочного насадка, через трубу 4 и смесительную ка­меру 1 передается и на внутреннюю сторону насадка. Для большего сниже­ния отрицательного влияния ветра на горелку рефлектор 7 закрывают экра­ном из проволочной сетки 8, а патру­бок для выхода продуктов сгорания защищают колпачком 9.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 52. Ветроустойчивая горелка с выравнивающим давление уст­ройством

Горелка (рис. 53) имеет корпус 1, смесительную трубку 2, Излучающую поверхность 3 из двух мелких проволочных сеток, удерживаемую фланцем 4 и сотовую решетку 5 из стальных пластин. Размер сот 20—25 мм, высота пластин 15—25 мм. Такая конструкция решетки способствует свободному удалению про­дуктов сгорания от излучающей поверхности и препятствует действию бокового ветра. Нагреваясь за счет горячих газов, ре­шетка становится дополнительным источником излучения. Сте­пень нагрева пластин зависит от их толщины. Пластины толщи­ной 0,5 мм нагреваются до красного каления. Решетка выполня­ется из огнеупорного материала, не образующего окалины. Решетка может иметь и другую конструкцию: прямые 6 и волни­стые 7 полосы свариваются точечной сваркой, в результате обра­зуются ячейки "треугольного сечения. Решетка может быть обра­зована "одними волнистыми полосами 8, которые соприкасаются вершинами.

Керамические чашечные и кольцеобразные горелки. Керами­ческие радиационные горелки разделяют на однопроводные с подачей газовоздушной смеси, приготовляемой в специальных смесителях, и двухпроводные с раздельной подачей газа и воз­духа под давлением. В таких горелках сжигают газы с высокой и. низкой теплотой сгорания. В керамических горелках газовоздуш­ная смесь сгорает на раскаленной ке­рамической (монолитной) поверхности. Коэффициент излучения керамической поверхности выше, чем у газового фа­кела. Установки, оборудованные кера­мическими горелками, обеспечивают интенсивный нагрев и высокую произ­водительность.

На рис. 54 показана чашечная од — нопроводная горелка, распространен­ная в промышленности. Эта горелка выполнена в виде керамической чаши, в которую через распределительный ке­рамический колпачок подается под дав­лением 2000 мм вод. ст. готовая газо­воздушная смесь с коэффициентом из­бытка воздуха а =1,05. Огнеупорная чаша и колпачок выполняются из сме­си окиси алюминия и кремниевого ан­гидрида или других огнеупорных мате­риалов, стойких к температурам до 1800° С. Стабильность горения достига­ется за счет омывания поверхности ча­ши струями газовоздушной смеси и высокой скоростью истечения этих струй (100 м/сек) из щелей колпачка. Температура на поверхности чаши со­ставляет 1400—1500° С. При такой тем­пературе она становится мощным излучателем тепловой энергии. При необходимости получения восстановительной или нейтраль­ной среды под распределительный колпачок (после разогрева чаши) подается газовоздушная смесь с а<1.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Газо-воздушная смесь

Рис. 54. Горелка с чаше­образным излучающим насадком, работающим на предварительно под­готовленной газовоздуш­ной смеси

1 — штуцер для подвода га­зовоздушной смесн; 2 — рас­пределительный колпачок; 3 — чаша из огнеупорного материала: 4 — облучаемое изделие

Чашеобразная горелка, показанная на рис. 55, предназначе­на для сжигания различных видов газообразного топлива. Излу­чающий насадок горелки выполнен из огнеупорного материала. На внутренней поверхности насадка 1 имеются концентрично рас­положенные впадины и выемки. Они создают устойчивое горение в широких пределах изменения давления газа. Распределитель­ное устройство состоит из трубы 2 и наконечника 3, между кото­рыми расположены лопатки 4, разбивающие поток газовоздуш­ной смеси на отдельные струи. ‘

На рис. 56 показана другая распространенная за рубежом конструкция излучающей горелки, работающая на предвари­тельно подготовленной газовоздушной смеси. Она отличается от рассмотренных горелок кольцеобразной формой насадка и ре­гулирующим газораспределительным колпачком, изготовленным из жаропрочного чугуна. Эта

Горелка может работать на низком и среднем давлениях і газа.

Горелки* легко регулиру­ются, но при работе пример­но на 50% номинальной теп­ловой нагрузки температура насадка падает. Если горел­ки расположены в закрытых и сохраняющих тепло каме­рах, то понижение темпера­туры, а следовательно, и уменьшение количества из­лученной ими энергии не так

Заметно, как при размещении горелок в открытом пространстве.

Такие, горелки применяют в качестве отдельных излучате­лей или в виде панелей, состоящих из набора малых горелок,

Образующих сплошную излучаю­щую поверхность. Керамические горелки получили широкое рас­пространение в печах скоростно­го нагрева непрерывного дейст­вия, а также в туннельных печах.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Si!

Рис. 55. Горелка с сребренным чашеоб­разным насадком

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рнс. 56. Горелка с кольцеоб­разным насадком, работающая на предварительно подготов­ленной газовоздушной смесн

1 — чаша из огнеупорного материа­ла; 2 — распределительный колпа­чок из жаростойкого чугуна: 3 — штуцер для подвода газовоз — душиой смеси

Панельные (блочные) горелки инфракрасного излучения. Чтобы передать тепло большим поверх­ностям, горелки собираются в блок — панели, между которыми помещают или транспортируют нагреваемые изделия. Инжек — ционная ‘излучающая панельная горелка изображена на рис. 57. #Она рассчитана на сжигание газа ‘с теплотой сгорания около 13 000 ккал/м3. Газ из форсунки поступает в смеситель, газовоз­душная смесь (с коэффициентом избытка воздуха в пределах 1,05—1,1) попадает в распредели­тельную камеру. Далее по стальным трубкам газовоздушная смесь поступает в туннели, где сгорает, не образуя внеш­них факелов. Горелочные насадки (панели) изготовляются
из керамических прямоугольных призм следующего состава (в % по объему): шамот класса А-70, латненская — гатненская глина 24—26, асбест 4—6. Керамика устойчива до 1700° С. Про­межутки между собранными в панель призмами служат темпе­ратурными швами, которые повышают термостойкость панели. Панельные излучающие горелки широко распространены для

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 57. Панельная излучающая горелка среднего давления типа ГБП

Х

DH— наружный диаметр трубки в мм S — толщина стенкн трубки в мм

Нагрева трубчатых печей в нефтеперерабатывающей промышлен­ности. Они также могут применяться и в топках котлов в виде подовых и стенных панелей и для сушил. Техническая характе­ристика инжекционной панельной излучающей горелки приве­дена в табл. 16.

Таблица 16

Техническая характеристика панельной излучающей горелки

Среднего давления типа ГБП

Шифр изделия

Тепловая нагрузка В ккал/ч

4J. S

В мм

Количест­во трубок в шт.

І В мм

L В мм

В

В мм

Ffi

Вес в кг

ГБП-35 ГБП-55

35 ООО 55000

1* 6Х

1

100 144

500 605

126

150

85 НО

ГБП-85 ГБП-120

ГБП-140 ГБП-200

85 000 120 000

140 000 200 000.

1 8Х

1,25

100 144

100 144

50

740

500 605

500 605

125 150

125 150

82 108

89 124

ГБП-280 ГБП-400 ГБП-530

280 000 400 000 530 000

J ЮХ

1,25

196

289 365

35,7

945

500 605 500

125 150 125

94 131

100

На рис. 58 представлена радиационная смесительная горелка системы Городова и Черкинского. Она может быть использована
для опаливания и сушки тканей. Горелки собираются из отдель­ных керамических блоков, которые устанавливаются на чугун­ном корпусе горелки, укрепленном на раме газоопаливающей машины. Эти горелки могут поворачиваться вокруг своей оси для автоматического или ручного отвода раскаленной поверхности в сторону от ткани. Газовоздушная смесь выходит через отвер-

Стия диаметром 3 мм. Горелка работает в комплекте с двухпро­водным инжекционным смесителем конструкции института Стальпроект. Газовоздушная смесь сжигается в щели, образуе­мой двумя рядами примыкающих друг к другу фасонных огне­упорных блоков. Продукты сгорания, выходящие из щели и ка­меры горения, омывают вогнутую поверхность огнеупорного отражателя и нагревают его до температуры, вызывающей тепло­вое излучение. Испытания радиационной горелки показали, что количество тепла, получаемого в виде лучистой энергии, состави­ло до 56% в зависимости от температуры излучающей поверх­ности; плотность облучения — 150 000—202 000 ккал/м2.

Габаритные размеры и техническая характеристика горелок приведены в табл. 17 и 18.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 58. Газовая радиационная горелка для опаливания тканей

Инфракрасные излучатели с пористой керамикой. При ис­пользовании газа повышенного давления применяются излучаю-

Таблица 17

Габаритные размеры газовой радиационной горелки для опаливания ткани в мм

Горелка

L

H

H

H

И

H

H

17

D

Dy

D,

DГ

N

В шт.

Вес в Кг

0341-01 0341-02

2400 (400

300 300

157 162

2250 1260

2856 1856

2394 1380

2387 1374

7 6

18 14

100 70

100 68

220 160

685 461

8 4

Таблица 18

Техническая характеристика газовой радиационной горелки для опаливания ткани

Тепловая нагрузка в ккал/ч

Природный газ qJJ=8500 Ккал/м3

Воздух

Горелка

Расход газа в м"/ч

Давление газа в мм вод. Cm

Расход при а=1,2

Давление перед сме­сителем в мм вод. ст.

Вес в кг

0341-01

160 000

18,8

0—80

240

400

188,8

0341-03

104 000

12,2

0—80

156

410

144,2

Щие насадки, выполненные из жаропрочных пористых материа­лов, например керамики. В этом случае предварительно подго­товленная однородная газовоздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха а > 1 проходит по отдельным порам, образу­ющим систему узких искривленных каналов, заканчивающихся у поверхности расширенными камерами сгорания.

При поджигании смеси над холодной плитой образуется большое количество коротких факелов, которые при разогреве насадка на некоторую глубину становятся незаметными для гла­за. Поверхность насадка при этом приобретает оранжевый цвет и становится источником теплового излучения. Схема излучаю­щей горелки с керамическим пористым насадком приведена на рис. 59.

Экспериментальные исследования Позволили установить, что пористый газопроницаемый керамический насадок можно приме­нять для поверхностного сжигания природного и сжиженных углеводородных газов без проскока пламени, а испытания опыт­ной горелки, оборудованной таким насадком, показали, что она устойчиво работает даже при порывах ветра со скоростью 9— 11 м/сек. При горизонтальном расположении горелки (насадком вниз) и сжигании пропан-бутана (QP =22 000 ккал/м?) темпера­тура наружной (излучающей) поверхности насадка достигла 1100—1200° С.

Механизм горения газообразного топлива на поверхности по­ристого газопроницаемого огнеупорного керамического насадка зависит от следующих факторов: а) химической кинетики газо­вых реакций в зоне горения и в предпламенной зоне; б) аэро­динамики в зонах горения и распространения продуктов сгора­ния; в) теплообмена между зоной горения и огневой поверхно­стью насадка, а также между свежей газовоздушной смесью, продуктами сгорания и окружающей средой.

Физико-техническая характеристика пористой керамики за­висит от технологии ее изготовления (гранулометрический состав наполнителя, температура обжига, давление прессовки).

Физико-технические характеристики керамических масс, представляющих технический интерес, представлены в табл. 19.

Следует отметить, что для большинства испытанных керами­ческих насадков из указанных масс температура тыльной сторо­ны насадка при увеличении удельной тепловой нагрузки до 500— 530 тыс. ккал/м2 • ч постоянно уменьшается, что свидетельствует о преобладании скорости отвода тепла потоком газовоздушной смеси над скоростью подвода тепла из зоны горения. Увеличение теплоотдачи в проницаемом мелкозернистом насадке происходит по двум причинам: во-первых, увеличивается отношение поверх­ности пористой среды к объему; во-вторых, теплоотдача на еди­ницу поверхности также увеличивается. Поэтому теплоотдача от фронта пламени растет до тех пор, пока распространение пламе­ни становится невозможным. Размеры зерен (пор) должны быть такими, при которых пламя не может распространяться в глуби­ну насадка. Разработанные пористые массы являются достаточ­но надежными огнепреградителями при невысоких температурах окружающей среды.

Арализ полученных теплотехнических и гидравлических ха­рактеристик с учетом показателей механической прочности поз­воляет рекомендовать для внедрения керамические массы 4-Зг и 16-5.

Таблица 19

Физико-технические показатели керамических масс

Шифр массы

Давление прес­сования в /сгс/см*

Температура обжига в °С

Крупность зерна в мм

Влажность при прессовании в %

Водопоглощение в %

Теплопроводность в ккал/м-град-ч

Пористость в %

Объемный вес в г/см"

Предел прочно­сти на изгиб в кгс/см2

Размер пор в мк

Огнеупорность в

ПК

75

1350

3,5

7

5

1,37

13,5

2,29

350-420

167

16

100

1350

2,15

—.

16

"—

2

100

1380

2,5

7,8

6

1,17

16,25

2,2

10,4

250—300

169

4-2

75

1380

2,25

7,7

8,7

1,26

18

7,5

126

4-Зг

100

1440

2

7

8,9

1,06

20,73

1,95

12,4

210

11 — в

100

1440

2

—.

22

16-3

100

1350

—.

15,1

23,1

0,69

30

15

167

16-5

100

1350

2,25

15

18,5

0,91

32,57

1,73

24,2

270

175

17-в

75

1350

2

4,5

10

1,01

21,98

1,92

28

270

165

18-Зв

100

1350

2

11 ‘

10,5

0,81

17,5

2,04

21,6

165

В Польской Народной Республике разработана технология изготовления керамических пористых плиток, конструкция кото­рых показана на рис. 60. Плитку изготовляют из смеси, состоя­щей из 2 частей серпентина, 4 частей глины и 1 части окиси алю-

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 60. Двухслойная пористая керамическая плитка

Миния с добавлением в качестве катализаторов 2% Сг203, 0,1% NiO. Смесь увлажняют, брикетируют, высушивают и обжигают при 1200—1300° С. Полученные брикеты дробят на зерна с гра­нулометрическим составом 0,8—5 мм, из которых отделяют фрак­ции диаметром 2—4 и 0,8—1,3 мм. Зерна смешивают с вяжущим материалом, состоящим из смеси огнеупорной глины, серпенти­на и окиси алюминия в весовом отношении 5:3:2с добавлением 40% воды. Из полученной массы прессуют керамические плит­ки. Крупнозернистый слой (80—85% толщины плитки) формуют из массы, содержащей 75% зерен диаметром 2—4 мм и 25% вя­
жущего материала. Мелкозернистый слой (15—20% толщины плитки) состоит из 80% зерен диаметром 0,8—1,3 мм и 20% вяжущей массы. Плитки прессуют в два этапа. Сначала спрессо­вывают крупнозернистую массу, а затем запрессовывают мелко­зернистую массу под давлением 150—200 Кас/см2. Сформованные плитки просушивают и обжигают при 1100—1300° С. Двухслой­ная плитка площадью 250 см2 и толщиной 4 см при работе излу­чателя излучает 2000 ккал/ч. Природный газ и воздух подают под давлением 60—100 мм вод. ст. В этих условиях поверхность плитки нагревается до 1200—1300° С.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

■Ш32-

Рис. 61. Газовая горелка инфракрасного излучения сред­него, давления с пористым керамическим насадком

Равномерность зернистости керамического элемента являет­ся существенным фактором для безупречной и безопасной рабо­ты излучателя. Опасность проскока газа внутрь горелки может иметь место, если применяется керамика большой теплопровод­ности. В керамическую массу примешивают древесные опилки или мелкие частицы древесного угля; в результате обжига ке­рамической плитки внутри не образуются искусственные поры, которые способствуют снижению теплопроводности керамики. Это дает возможность создать значительный температурный пе­репад.

Примером излучающей горелки с пористой керамикой может служить инжекционная горелка среднего давления с керамичес­ким насадком конструкции института Ленгипроинжпроект (рис. 61).

Паровая фаза сжиженного газа подводится по трубе диамет­ром ‘/г" к штуцеру, в котором установлена коническая форсунка с выходным отверстием 0,8 мм.

Струя газа после выхода из форсунки вместе с инжектируе­мым воздухом поступает в инжектор. Воздухорегулировочная шайба у горелки отсутствует.

Г

Из инжектора газовоздушная смесь поступает в камеру раз­мером 90X244X244 мм. В камере имеется отверстие, в котором установлены четыре керамические плитки, склеенные между со­
бой составом из жидкого стекла и порошкообразного шамота. Размер каждой керамической плитки 115X115X40 мм.

Состав массы для приготовления плиток следующий: кварце­вые отходы (фракции 9—30 оте/сж2) —82%; доломит бегунного помола — 1 %; полевой шпат — 1°/о; пиритовые огарки — 5%; спиртовая барда — 3,5%; известковое молоко — 7,5%.

Каждая плитка имеет большое количество мельчайших от­верстий (диаметр 0,05—0,2 мм), имеющих хаотичное расположе­ние и конфигурацию каналов. Живое сечение отверстий состав­ляет в среднем 30% всей огневой поверхности плитки. Насадок горелки нагревается до температуры 1000—1100° С при темпера-

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 62. Зависимость изменения расхода газа от дав­ления его перед горелкой

Туре окружающей среды 20° С. Следует отметить, что количество отверстий на каждом* квадратном сантиметре площади огневой поверхности насадка неодинаково, что приводит к неравномер­ному распределению температуры по его поверхности во время работы горелки.

Проведенные испытания горелки (рис. 62) показали следую­щие основные результаты.

1. При изменении давления газа перед горелкой от 0,1 до 1,6 кгс/см2 расход газа увеличивается от 0,07 до 0,33 м3/ч. Ниж­ний предел проскока пламени в камеру газовоздушной смеси наблюдается в режиме горения, характеризующемся величиной давления газа 0,2 кгс/см2. Верхний предел проскока пламени не наблюдался, так как горелка работала устойчиво в диапазоне изменения давления от 0,2 до 2,5 кгс/см2. При давлениях газа свыше 1,5 кгс/см2 расходная характеристика имеет пологий ха­рактер, т. е. расход газа в этой области давлений изменяется очень незначительно.

2. В диапазоне колебания давления газа от 0,5 до 2,5 кгс/см2 Коэффициент избытка воздуха изменяется в пределах 1,48—0,8. Оптимальная величина избытка воздуха, соответствующая мак­
симальной температуре излучающей поверхности насадка и рав­ная 1,03—1,05, наблюдается при давлении газа перед горелкой 0,95—1 Кгсісм2.

3. Полученная графическая зависимость кроме выявления ко­личественной характеристики тепловой работы насадка позволя­ет сделать два вывода:

А) вследствие незначительного повышения температуры огне­вой поверхности излучателя при изменении тепловой нагрузки поддерживать давление газа перед горелкой выше 1 кгс/см2 Нецелесообразно;

Б) для сокращения продол­жительности разогрева излуча­теля и выведения его в ста­бильное тепловое состояние рационально осуществлять пуск горелки в работу в пер­вые 15 мин при давлении газа 2—2,5 кгс/см2 с последующим снижением давления газа до

1 Кгс/см2. При этом продолжи­тельность разогрева излучате­ля сокращается более чем на 40%. Тепловая нагрузка долж— на колебаться в пределах 6370—7030 ккал/ч при давле­нии газа перед горелкой 1— 1,5 кгс/см2.

4. Изменение давления га­зовоздушной смеси перед на­садком толщиной 40 мм колеб­лется в пределах от 0 до 9,5 мм вод. ст. при изменении давления газа перед горелкой 0—3 кгс/см2.

На основании произведенных испытаний горелки инфракрас­ного излучения имеют следующие характеристики: тепловая на­грузка 6370—7030 ккал/ч; давление газа перед горелкой 1— 1,5 кгс/см2-, коэффициент избытка воздуха в камере газовоздуш­ной смеси 0,95—1,05; температура огневой поверхности керами­ческого насадка 800—900° С; скорость прогрева насадка до ука­занной температуры 18—20 мин; содержание окиси углерода в неразбавленных продуктах горения (а = 1) под рефлектором го­релки колеблется в пределах 0—0,006%; давление газовоздуш­ной смеси в камере горелки перед насадком 5—7 мм вод. ст.; Давление среды под рефлектором горелки составляет 0,4—

2 Мм вод. ст.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 63. Излучающая горелка с пори­стой керамикой для бытовых плит

Примером изучающей горелки с пористой керамикой может служить приведенная на рис. 63 горелка для бытовых плит. От­личительной особенностью данной горелки является возможность
переключения ее на основной и дополнительный (малый) нагрев. Корпус 1 блюдообразной формы с распределительной пласти­ной 2 образует камеру 3, сообщающуюся через отверстия в рас­пределительной пластине 3 с нижней стороной излучающего на­садка 4 из пористого керамического материала. Распределитель­ная пластина служит для регулирования подачи горючей смеси через насадок горелки. Из основного трубопровода 5 газовоз­душная смесь стехиометрического состава подается под распре­делительную пластину и через отверстия 6 подходит к внутрен­ней поверхности насадка. От-, верстия имеют различный ди­аметр, что способствует равно­мерному распределению газо­воздушной смеси по насадку. При малом нагреве накал остается столь же сильным, но уменьшается площадь нагрева. Горючая смесь в этом случае подается по дополнительному каналу 7 и через отверстия 8 Поступает в каналы 9 распре­делительной пластины. Кана­лы соединены в центре и рас­ходятся радИально. Таким об­разом, смесь проходит к огра­ниченному участку насадка и нагревает только его. Располо­жение каналов обеспечивает равномерное распределение тепла по дну посуды. Горелка зажигается от запальника 10 через ка­налы. При нормальной работе горелка включена на основной и дополнительный нагревы.

За рубежом также распространен газовый каталитический излучатель. Он сжигает газ при температуре 100—400° С. Излу­чатель состоит из пористой асбестовой массы, которая пропита­на катализатором. Электрический элемент нагревает часть асбе­стового слоя пока не произойдет поджигание газовоздушной смеси. При поверхностной температуре 400° С достигается мак­симум излучения длиной волны —4,25 мк. При минимальной тем­пературе около 100° С длина волны составляет примерно 7,7 мк. Каталитический излучатель дает очень мягкое излучение, кото­рое при сушке растительных и животных материалов предохра­няет их от разложения. Излучатель применяется для технологи­ческих процессов во взрывоопасных помещениях.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 64. Схема газового каталитиче­ского излучателя

/ — корпус; 2 — форсунка; 3 — электриче­ские нагреватели; 4 — газовая камера; 5 — огнеупорный насадок

На рис. 64 показана схема газового каталитического излуча­теля. Удельная тепловая нагрузка такого излучателя составля­ет 1 ккал/см2 ч. Температура поверхности около 400° С. Произ­водительность его можно регулировать путем изменения дав­ления газа.

В установках для каталитического обогрева в США исполь зуется один или несколько нагревателей. Газовоздушная смесь сгорает на поверхности каталитических активных сеток, изготов­ленных из жаростойких сплавов, покрытых палладием, плати­ной, осмием, родием, рутением или иридием. Температура сетки 400° С. Предварительный подогрев их осуществляется обычными газовыми горелками.

Трубчатые излучатели. Одной из разновидностей газовых инфракрасных излучателей являются так называемые радиаци­онные трубы или трубчатые излучатели, которые широко при­меняются в промышленных печах для термической и термохими­ческой обработки деталей косвенным нагревом в контролируе­мых газовых средах. Нагрев этих труб производится продуктами сгорания от газовых горелок, помещенных внутри их. Такими излучателями оборудуются печи в металлообрабатывающей и машиностроительной промышленности.

Отличительными особенностями современной промышленной печи является оснащение ее механизмами с автоматическим уп­равлением и регулированием тепловых параметров, контролем и» регулированием состава среды, в которой происходит нагрев.

Существуют два типа промышленных, радиационных печей: муфельные, в которых обрабатываемые изделия помещаются в муфель, заполненный соответствующей газовой средой и обогре­ваемый снаружи, и с радиационными (излучающими) трубами, внутри которых сжигается газ. Эти трубы обладают большой по­верхностью теплоотдачи. Они располагаются в рабочем про­странстве печи, заполненном контролируемой газовой средой.

Печи с контролируемыми газовыми средами могут быть са­мых разнообразных типов. Выбор схемы печи зависит от техно­логических требований.

Технико-экономический анализ подтверждает целесообраз­ность применения* радиационных труб. Радиационные трубы из­готовляются из жароупорной стали, а также из карборунда.

Условия сжигания газа в таких трубах значительно отлича­ются от обычных условий. Сложность заключается в том, что здесь не представляется возможным более или менее полно учесть влияние аэродинамических факторов на тепломассооб­мен. Отсюда все расчеты, основанные только на данных тепло­вого и материального баланса, являются приближенными.

Существуют два способа сжигания газа для получения рав­номерного нагрева по всей длине трубы.

1. Один из компонентов горения (горючий газ или воздух) подводится целиком в начале излучающей трубы, а другой — от­дельными частями вдоль трубы.

2. Газ и воздух подвоДятся в начале излучающей трубы. При этом с теплотехнической точки зрения имеет существенное зна­чение, какой газ подводится целиком и какой отдельными пор­циями.

При втором способе смешение компонентов и процесс горения в трубе регулируются или подбором скоростей движения с таким расчетом, чтобы’ обеспечить полноту сгорания газа только к са­мому концу трубы, или применением разных смешивающих при­способлений, расположенных на отдельных участках трубы.

Существуют самые разнооб­разные конструкции излучающих труб. Наиболее распространен­ные из них прямые, V и W-образ- ные и кольцевые. Располагаются трубы в печах горизонтально и вертикально.

На рис. 65 показаны различ­ные формы излучающих труб, а на рис. 66 —радиационная коль­цевая труба с рециркуляцией про­дуктов горения. Каждая излуча­ющая труба имеет свою горелку.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

2-4^

Рис. 65. Формы излучающих труб

2 — U-образная; — кольцевая

1 — прямая;

3 — W-образная;

Равномерный нагрев трубы в значительной степени зависит от качества смешения газа с возду­хом, т. е. от конструкции газовой горелки. Горелка выбирается в зависимости от способа сжигания газа, величины давления газа и воздуха, режима теплообмена при технологическом процессе. Кон­струкция горелки должна обеспе­чить: а) равномерную температуру стенки трубы по всей ее длине при экономичном сжигании газового топлива; б) удобст­во монтажа, эксплуатации и ремонта; в) безопасность работы и широкий предел регулирования теплопроизводительности.

5

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 66. Излучающая кольцевая труба с рециркуля­цией продуктов сгорания

1 — основная горелка; 2 — вспомогательная горелка; 3 — кра­тер горелки; 4— отвод продуктов сгорания; 5 — излучающая труба

Для излучающих труб могут применяться как инжекцион — ные, так и двухпроводные горелки с принудительной подачей воздуха. Эти горелки могут быть с предварительным частичным
или полным смешением газа с воздухом. При эксплуатации горелок с частичным предварительным образованием газовоз­душной смеси вторичный воздух подается дутьевым устройст­вом или подсасывается тяговой установкой.

Для обогрева излучающих труб термических печей рекомен­дуется использовать горелки с частичным предварительным об­разованием газовоздуш­ной смеси. 1М>г

Температура поверх­ности излучающих труб термической печи состав­ляет 900—1000° С и выше.

Ввиду тяжелых тем­пературных условий экс­плуатации нагреватель­ных печей срок службы излучающих труб, даже из жаростойкой стали, не превышает 6—8 месяцев. Поэтому радиационные трубы необходимо предо­хранять от перегрева на любом участке их длины. Режим горения газа дол­жен быть таким, чтобы температура трубы была несколько ниже макси­мально допустимой. Для предохранения трубы от перегрева можно реко­мендовать так называем мое растяжение факела по длине трубы.

Существуют два способа увеличения длины факела: 1) диф­фузионное горение (в радиационную трубу подаются недоста­точно перемешанные газ и воздух) и 2) подача газовоздушной смеси с недостатком воздуха (дополнительный вторичный воз­дух за пределами горелки поступает непосредственно в трубу).

Однако применение этих способов снижает к. п. д. установ­ки и ухудшает условия работы выходного конца излучающей трубы, заделанного в кладку.

Изменение температуры продуктов сгорания и стенки из­лучающей трубы в зависимости от типа горелки и длины трубы показано на рис. 67.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

А,* о,8 1,г ¥ V

Длина трубы В м

Рис. 67. Изменение температуры продук­тов горения в излучающей трубе tr° С и температуры стенки трубы t °С в зависи­мости от типа горелки и длины трубы

Были предприняты попытки выравнять температуру по дли­не трубы путем устройства специальных вмятин на ее поверх­ности усиливающих турбулизацию потока и вызывающих мест­
ное увеличение скорости движения продуктов сгорания/Созда­ли конструкцию вертикальной излучающей трубы с вмятинами на ее поверхности (рис. 68).

К сожалению, результаты эксплуатации этой конструкции излучающей трубы выявили низкий к. п. д. и значительную не­равномерность температуры по ее длине (At= 150°С).

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 69. Тупиковая реку­перативная излучающая труба

А

Фт

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 68. Вертикальная излучающая труба с вмя­тинами

/ — газопровод; 2 — спи­ральный рекуператор; 3 — га­зовая горелка; 4 — внутрен­няя труба; 5 — нзлучающая труба

В зоне прохода трубы через свод печи наблюдался ее пе­регрев.

Инженерные поиски привели к созданию тупиковой рекупе­ративной излучающей трубы (рис. 69), в которой удалось полу­чить более равномерный нагрев излучающей поверхности (Д/ = = 60° С).

Рекуперативный трубчатый излучатель состоит из внутрен­ней (пролетной) и внешней (тупиковой) труб. Внутренняя

Труба имеет зону наивысшей температуры в начальном участ­ке, а внешняя труба — в конечном.

Суммарный эффект теплоотдачи от потока продуктов сго­рания и от излучения внутренней трубы дает незначительное изменение температуры стенки внешней трубы. Однако темпе­ратура внутренней трубы на начальном участке оказывается более высокой, чем в чисто пролетной трубе, Двойная труба

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 70. Способы увеличения теплоотдачи от газов к

Стенке трубы и рекуперативная излучающая труба а — сплющивание обратной ветви U-образной трубы; б — умень­шение диаметра обратной ветви U-образиой трубы; в —рекупе­ративная раднацнониая труба: 1 — внешняя тупиковая труба; 2 — внутренняя пролетная труба; 3 — воздушный рекуператор

Со

Имеет змеевиковый рекуператор для подогрева поступающего воздуха за счет тепла выходящих из кольцевого пространства продуктов сгорания. »

Рекуператор размещается непосредственно у головки трубы. На рис. 70 также показаны способы увеличения теплоотдачи от продуктов сгорания[2] к стенкам излучающей трубы и вырав­нивания температур на ее поверхности. Для предупреждения порчи стенок печи и самой излучающей трубы она (труба) не имеет заделки второго конца в кладку.

На рис. 71 представлены два варианта излучающих труб с рециркуляцией продуктов горения: однокольцевая и двухколь — цевая с односторонним креплением. Эти трубы не нарушают герметичность печи при разогреве, не требуют сальникового устройства и позволяют значительно увеличить эффективность

Использования газового топлива за счет удвоенной длины и ре­циркуляции продуктов сгорания.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Ркс. 71. Излучающие трубы с рециркуляцией продуктов сжи­гания

А — схема однокольцевой излучающей трубы; б— схема двухкольцевой излучающей трубы; 1 — подвижное сопло горелкн; 2 — корпус горелкн; 3— глазок; 4— излучающая труба

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рнс. 72. Схема горелкн для одно-н двухкольцевой нзлучающнх

Труб

Теплонапряженность излучающей, поверхности одноколь — цевой излучающей трубы при сжигании 6 м3{ч природ­ного газа составляет 20 124 ккал/м2 • ч, двухкольцевой — 13 158 ккал/м2 • ч.

1 — трубка подачн газа; 2 — пробка; 3 — передвижное газовое сопло; 4 — вывод питання электрозапальннка; 5 — отверстия для подсоса пер­вичного воздуха; 5 — крепежный фланец; 7 — электрозапальннк; в—тру­ба для подвода вторичного воздуха

Для увеличения равномерности нагрева труб целесообразно увеличивать кратность рециркуляции продуктов сгорания.

На рис. 72 изображена конструкция горелки, рекомендуемая для указанных выше труб. Горелка предусматривает регулиро­вание длины факела изменением соотношения первичного и вто­ричного воздуха путем осевого перемещения газового сопла.

Для выравнивания температуры стенки излучающей трубы по ее длине иногда применяют вторичные излучатели в виде вставок различного сечения, размещающихся внутри трубы. Вторичный излучатель получает тепло от потока продуктов сго­рания за счет конвекции и излучения трехатомных газов, в ре­зультате чего его температура оказывается в интервале между температурами газов и стенки трубы. Все полученное тепло

<0

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 73. Излучающая труба с вторичными излучателями перемен­ной поверхности

А — вставка с непрерывно увеличивающейся поверхностью теплообмена;

6 — вставка со ступенчатым изменением поверхности теплообмена 1 — газовая горелка; 2 — защитный огнеупорный слой; 3 — излучающая (радиационная) труба; 4 — вставка с непрерывно увеличивающейся по­верхностью; 5 — ступенчатые вставки

Вторичный излучатель передает окружающей поверхности, т. е. стенке трубы. Теплоотдача стенке (от потока газов) при этом увеличивается за счет уменьшения эквивалентного диаметра сечения и повышения скорости потока. Дополнительное тепло составляет 20—50% теплоотдачи основного потока продуктов сгорания и зависит от конвективной поверхности вторичного из­лучателя, его эффективной радиационной поверхности и степе­ни черноты системы «излучатель — стенка».

97

Меняя конвективную и радиационную поверхности излучате­ля, можно обеспечить постоянство суммарного количества пере­даваемого тепла даже при снижении температуры продуктов сгорания по длине трубы.

7—882

Для решения этой задачи была предложена излучающая труба со встроенным вторичным излучателем, теплообменная поверхность которого увеличивается по длине трубы по мере уменьшения температуры газов.

Сжигание газового топлива в излучающей трубе должно осуществляться с помощью индивидуальной для каждой трубы

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 74. Радиационные трубчатые нагреватели

А — U-образная радиационная труба: / — окно для ввода газового запальника;

2 —горелка с периферийной подачей воздуха; 3 — рекуператор б — Р-образная радиационная труба: 1 — рекуператор; 2 — стабилизатор факела;

3 — основная топочная труба; 4 — труба для отвода продуктов сгорания В — W-образная радиационная труба: 1 — корпус радиационной трубы; 2 — реку­ператор; 3 — газовая горелка; 4 — газовый запальник г—однокольцевая радиационная труба с рециркуляцией продуктов горения:

1 — горелка; 2 — радиационная труба; 3 — соединительная камера Д — тупиковая рекуперативная радиационная труба: I — рекуператор; 2 — внешняя

Излучающая труба; 3 — горелка; 4 — внутренняя перфорированная труба е— двухкольцевая радиационная труба с рециркуляцией продуктов горения: / — горелка; 2 —- радиационная труба; 3 — окно для ввода запальника

Газовой горелки полного предварительного смешения, обеспечи­вающей беспламенное горение. В данном случае процесс горе­ния завершается на расстоянии 3—8 диаметров от устья горел­ки. При этом коэффициент избытка воздуха не превышает 1,03—1,05.

Конструкция излучающей трубы с двумя вариантами вто­ричных излучателей представлена на рис. 73. Для этих излуча­телей (вставок) характерно неравенство конвективных и эффек­тивных радиационных поверхностей теплообмена.

В конвективном теплообмене участвует полная геометриче­ская поверхность излучателя. При этом эффективная радиацн-
онная поверхность примерно равна внешней поверхности услов­ного охватывающего многоугольника.

На основании опытов можно рекомендовать для излучающих труб диаметром 70—110 мм устанавливать вторичные излучате­ли на расстоянии 500—550 мм от устья горелки, включая длину обмурованной части (200—250 мм). При ступенчатом исполне­нии вторичных излучателей длина каждой ступени не должна превышать 250 мм. В нагревательных печах при беспламенном сжигании газового топлива необходимо устанавливать излучаю­щие трубы с обмурованными начальными участками.

На рис. 74 показаны радиационные трубчатые нагреватели, разработанные институтом газа АН УССР. Технические данные указанных радиационных нагревателей приведены в табл. 20.

Рассмотрим систему уравнений теплообмена, позволяющих найти необходимые площади вторичного излучателя. Суммар­ная теплопередача от газов и излучателя к стенке на единицу ее длины (ккал/м • ч) определяется по формуле

Q’ = Q + AQ,

Где Q—тепло, передаваемое от потока газов стенке трубы на единицу длины трубы (ккал/м-ч), определяемое по формуле

Q = af(Tr-T),

Где а — суммарный коэффициент теплоотдачи от потока газов стенке трубы в ккал/м2 • ч • град-, F—поверхность нагрева грубы на единицу длины в м2/м; Тг— температура продуктов сгорания в °К; Т— температура стенки трубы в °К;

AQ—дополнительное количество тепла, передаваемого от вторичного излучателя к стенке трубы (ккал/м • ч), Определяемое по формуле

Е — степень черноты системы излучатель — стенка;

/и— эффективная радиационная поверхность излучателя

На единицу длины в м2/м; Ти — температура излучателя в °К.

Zjl4 _ /JMi юо/ I, юо/ J’

7*

99

С другой стороны, для установившихся условий

AQ = аи/к(7- — TJ = 4,9 є/н

Где ан— суммарный коэффициент теплоотдачи от газов к из­лучателю в ккал/м2 • ч’ град;

Таблица 20

Основные технические данные радиационных трубчатых нагревателей

Показатели

Прямая

Тупиковая

U-образная,

Р-образная

Я

X

«

О,

О

О

■г

С рециркуля­цией горения

Горизон­тальное располо­жение

Верти­кальное располо­жение

Одно- кольцевая

Двух- кольцевая

Рабочая длина

Трубы в мм. . .

500—1000

1500—2000

1500

2000

1800

1500

1900

1900

Рабочая темпе­

Ратура в °С. . •

940

920

880

960

920

950

880

900

Оптимальный

Расход природ­

Ного газа в м3)ч

5

7

6

9

6

14

6

8

Оптимальное

Давление газа

Перед горелкой

В мм вод. ст. . .

3000

3000

400

350

370

420

600

600

Оптимальное

Давление возду­

Ха перед горел­

Кой в мм вод. ст.

380

400

400

500

440

460

Максимальная

Температура по­

Догретого возду­

Ха в °С… .

400

300

450

310

Коэффициент

Использования

Топлива в трубе

0,4

0,45

0,7

0,65

0,7

0,7

0,65

0,7

/к— конвективная поверхность излучателя в м2/м, Следовательно

Q’ = а/ (Тг Т) + аи /к (Гг — Ги) = а/ (Тт — Т) +

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Каждая схема сечения вторичных излучателей, приведенных на рис. 73, характеризуется определенной зависимостью между конвективной и радиационной поверхностями, т. е.

/и = ф(/к).

За конвективную поверхность (/к) следует принимать пол­ную геометрическую поверхность излучателя, а за эффективную радиационную (/и) — внешнюю поверхность условного охваты­вающего многоугольника.

Между конвективной /к и эффективной радиационной /и по­верхностями теплообмена существует зависимость

, , . 180° , . я

/и = /к Sin—————————————- = /к Sin — ,

П п

Где п — число лучей. 100

Величина п при плавном изменении поверхности излучателя (см. рис. 73, а) /к остается постоянной при ступенчатом измене­нии (см: рис. 73,6), /к—переменна и может меняться от 2 до оо.

Поверхность конвективного теплообмена излучателя /к опре­деляется из следующих соотношений:

А) для ступенчатого излучателя

Т І

Число ступеней излучателя;

Число лучей в ступени (величина переменная в преде­лах всего излучателя, но постоянная для каждой из т ступеней);

Диаметр радиационной трубы в м; Длины всего излучателя и ступени излучателя.

Т

LK = £ /и, і

Б) для плавного излучателя

F — — L

H 2 ^и,

Где D — диаметр радиационной трубы в м

L„ — длина излучателя в м П — число лучей (постоянная величина).

Приближенный расчет схем и поверхностей излучателей по длине трубы производят в следующем порядке.

1. Длина радиационной трубы делится на 4—6 участков и из условий равномерной теплоотдачи определяется средняя темпе­ратура продуктов сгорания на каждом участке.

2. Определяются значения Q и Q на каждом участке. ^

3. Находят значения /к; /и; Та на каждом участке.

Результаты расчета одной из труб приведены на рис. 75.

В радиационных трубах вторичный воздух подается в зону сжигания воздушным эжектором или вентилятором. При этом создаются условия для «растянутого» факела горения.

Газовоздушная смесь выходит из кратера горелки со значи­тельными скоростями (20—50 м/сек). Для создания устойчиво­го горения без отрыва пламени (в условиях относительно холод­ных поверхностей в зоне горелочных устройств) требуется не­прерывно действующий источник зажигания у корня горящей газовоздушной смеси. Он создается за счет отвода части основ­ного потока газовоздушной смеси к выходу центральной струи из носика горелки.

Где ш — П

D

LM L

Устойчивость горения может обеспечить также и вспомога­тельная горелка с независимой подачей газа или его смеси

А — Т температура продуктов сгорания в трубе без вторичных излу­чателей; Т — температура продуктов сгорания в трубе с вторичными излучателями; ТИ — температура поверхности вторичных показателей;

Й______________ о * Q — тепло, передаваемое стенке трубы без излучателей и

Vct, ст2

I с излучателями; QH3JI —тепло, передаваемое стенке вторичными из-

( ек —конвективная и излучающая поверхности вторичных

Й лучателями; гцзл

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 75. Изменение температуры продуктов сгорания, темпе­ратуры поверхности вторичных излучателей и теплоотдачи по Длине излучающей трубы

0,25 Lis 0,1S 1 }25 1,5 Длина излучающей трубы В м

Излучателей (в окружностях показаны сечеиия вторичных излучателей по длине излучающей трубы)

С воздухом. Эта горелка будет непрерывно поджигать смесь, выходящую с большой скоростью из основной горелки.

При подаче природного газа в центр вертикально располо­женной трубы горение его заканчивается примерно на длине 30 диаметров трубы. Распределение температуры по длине по­лучается достаточно равномерным. Для того чтобы горение закончилось на длине 12’диаметров трубы, воздух, необходимый

7 Л-А

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 76. Газовая горелка с активной воздушной струей и ре­гулированием количества принудительно подаваемого вторич­ного воздуха

/ — газовая камера; 2 — газопровод; 3 — воздушная форсунка: 4 — сме­ситель; 5 — трубопровод газовоздушной смеси; 6 — радиационная тру­ба; 7 — стабилизатор горения; 8 — регулятор подачи газа; 9—тру­бопровод вторичного воздуха; 10 — регулятор вторичного воздуха;

II — воздухопровод

Для сгорания газа, следует разделить на первичный и вторич­ный. Проведенные опыты показывают, что оптимальной яв-_ ляется подача первичного воздуха в количестве —50% (аперВ = = 0,5). Газовоздушную смесь (а =0,5) можно получить в инжек — ционных горелках с активной газовой или воздушной струей.

При конструировании газовых горелок для радиационных труб необходимо учитывать стабилизацию горения в низкотем­пературной среде при высоких скоростях истечения газовоздуш­ной смеси из кратера горелки.

На рис. 76 показана горелка с активной воздушной струей для вертикальной радиационной трубы, в которой стабилизация

Горения осуществляется путем подсоса внешней поверхности факела вторичного воздуха. Стабилизатор устойчиво работает при скорости истечения газовоздушной смеси 0,5—15 м/сек. Та­кая скорость соответствует требованиям практики.

При сжигании в трубе 2,5 мъ газа скорость газовоздушной смеси в трубе составляет 4—5 м/сек, число Re=2000 — s — 2500. Ла­минарный характер движения в трубе затрудняет смешение га­за с воздухом и не обеспечивает полноту горения. Для турбули — зации потока оказалось необходимым сужать сечение трубы пу­тем вмятия стенок в определенных местах на глубину примерно

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Бы с эжекцией газа воздухом

/ — подвод воздуха; 2 — воздушная форсунка; 3 — смеситель первичной газовоздушиой смесн; 4 — кольцевая камера газового запальника; 5 — кратер; 6 — игольчатый клапан для отладки по­дачи газа

0,5 ее диаметра. Оптимальное число вмятин (2—3) расположе­но на расстоянии 800—1000 мм от начала излучающей части трубы.

При выборе конструкции газовой горелки для пролетной вертикально расположенной трубы следует учитывать необхо­димость разделения воздуха на первичный и вторичный в про­порции 1:1, наличие самотяги в трубе, величину разрежения в начале трубы (1 мм вод. ст.) и создаваемую за счет этого раз­режения скорость (3—4 м/сек).

На рис. 77 показана горелка для горизонтальной радиацион­ной трубы с использованием газа низкого давления. Газ пода­ется через нуль-регулятор и инжектируется воздухом. Воздух через исполнительный механизм поступает одновременно в го­релку и в воздушный эжектор для отсоса продуктов сгорания. Это обеспечивает подсос вторичного воздуха в зону горения.

Для установки в тупиковых радиационных трубах можно использовать горелку, изображенную на рис. 78, которая обес­печивает довольно равномерный нагрев трубы по ее длине.

Для определения допустимых тепловых напряжений на из­лучающей поверхности радиационной трубы можно рекомендо­вать графики А. Д. Свинчинского (рис. 79). При определении ве­личины допустимых тепловых напряжений на излучающей поверхности трубы следует учитывать и тепловые напряжения на объем трубы. Максимальная величина теплового напряже­ния, при которой удается полностью сжечь газ в объеме трубы,

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 78. Газовая горелка для тупиковой радиационной трубы

I — кольцевая щель для выхода воздуха; 2 — газопровод; 3 — щель цля выхода газа; 4 — завихриваю — щая лопатка

200

Т В00 800 1000 1200 Температура в °С

79. График зависимости допустимых удельных поверхностных тепловых нагру­зок на излучающую трубу от температу­ры иагрева стали в защитной атмосфере в °С

7—<„ = 1300° С

Составляет 3 млн. ккал/м3 • ч. Превышение этой величины при­ведет к выбросу из трубы факела, что недопустимо.

Черные излучатели с обогреваемой стенкой. Черные излу­чатели представляют коробки или туннели с двойными стенка­ми, между которыми размещены газовые горелки или движут­ся продукты сгорания, обогревающие внутреннюю стенку. Внеш­няя стенка изолирована для уменьшения потерь тепла в окружающую среду. Излучающая поверхность (стенка) нагре­вается до температуры 400—500° С.

105

К черным излучателям относится, в частности, излучатель типа PL-600 (рис. 80). Излучающей его частью является чугун­ная плита, снабженная с наружной стороны вертикальными ребрами, увеличивающими поверхность теплопередачи от ды­мовых газов. Задняя стенка камеры теплоизолирована. В ниж­ней части камеры размещена инжекционная горелка низкого

8—882
Давления, которая нагревает чугунную плиту по всей ее поверх­ности. Зажигание излучателя производится от электроспирали мощностью 100 вт, работающей от сети напряжением 24 в.

Основные технические данные: расход природного газа — 0,36 м3/ч; давление газа — 175 мм вод. ст.; максимальная излу­чающая тепловая нагрузка—1500 ккал/ч; максимальная темпе­ратура поверхности —500°С; размеры излучателя — 650Х330Х

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рис. 80. Черный иифраизлучатель PL-600 / — изоляция; 2 — горелка; 3 — излучающая панель

Х88 мм; размеры излучающей плиты — 600X200 мм; вес — 22 кг.

Черный инфракрасный излучатель описываемого типа пред­назначен для технологических целей. Топочное пространство отделено от рабочего, поэтому он может применяться во взры­воопасной среде.

Комментирование на данный момент запрещено, но Вы можете оставить ссылку на Ваш сайт.

Комментарии закрыты.


gazogenerator.com