В ряде технологических агрегатов: вагранках, печах цветной металлургии, трубчатых печах нефтяной промышленности, цемент­ном производстве, мартеновских печах и других, применяются различные по конструкции газогорелочные устройства.

Для сжигания газа в вагранках Мосгазпроектом разработана серия горелок среднего давления с принудительной подачей воз­духа. Они рассчитаны на вагранки производительностью от 1,5 до 15 т/ч. В горелке достигается полное предварительное смешение путем разбивки газового потока на ряд струй и направления его

Под углом к потоку воздуха. Общий вид горелки показан нарис. 67 Горелка выполнена угловой, что облегчает ее монтаж и эксплуа­тацию. Для наблюдения за процессом горения предусмотрена гля делка, изготовляемая из жаропрочного стекла. Насадок горелки крепится к корпусу на болтах и примыкает к керамическому тун­нелю. Технические характеристики горелок и их основные размеры приведены в табл. 58.

Рис. 67. Горелка для коксогазовых вагранок. / — подвод газа; 2 — корпус горелки; 3 — насадок; 4 — смотровое окно.

Одним из перспективных направлений в использовании природ ного газа с целью экономии кокса при шахтной плавке цветных металлов является предварительное сжигание природного газа в форкамерах (туннельных горелках) с выдачей горячих продуктов горения в шахту печи.

Применение форкамер на уже действующих промышленных агрегатах (шахтные печи, фыоминг-установки) требует выбора топочного устройства небольших размеров (для удобства компо новки) и с достаточно высокой производительностью, т. е. топоч ного устройства с высоким удельным теплонапряжением. При не­прерывной работе металлургических печей и высокой форсировке процесса сжигания газа в форкамерах необходимо обеспечить вы-

Обозначение горелки 2938-01 3127-00 2924-01 2902-01 Номинальная тепловая нагрузка го Релки, тыс. ккал/ч. . . . . 127 255 425 1275 Расход природного газа, мэ/ч. 15 30 50 150 Номинальное давление воздуха, мм Вод. ст. . . . (500 600 СОО 1000 Размеры, мм: £ . . 205 235 302 580 И……………………………………………. 312 460 580 Є00 £>. 35 50 60 100 £>2 50 90 120 200 £»з 15 25 25 40 С1 2,0 3,2 3,3 4,3 П 6 6 8 16 Масса, кг……. 6,5 17 26 64 Примечание. 3000 мм вод. ст. Номинальное давление газа для всех горелок

Сокую тепловую стойкость футеровки туннеля. Кроме этого, го­релки должны удовлетворять следующим требованиям:

1) обеспечению достаточно полного сжигания газовоздушной смеси в пределах горелочного устройства;

2) обеспечению высоких температур и скоростей продуктов сго­рания на выходе из туннеля;

3) изменению коэффициента избытка воздуха в широком диа­пазоне;

4) устойчивости и безопасности работы при розжиге и оста­новке горелки.

В ЛИЭИ им. П. Тольятти под руководством автора создана серия горелочных устройств производительностью от 50 до 500 м3/ч. Газ входит в форкамерную горелку (рис. 68) через сопло с шестью отверстиями 0 6 мм. Для лучшего перемешивания по­токов струи газа направлены под углом 60° к потоку воздуха. Го­релка оканчивается водоохлаждаемым насадком с двумя выход­ными отверстиями 0 40 мм каждое. Номинальная тепловая на­грузка горелки 500000 ккал/ч.

Между фланцами корпуса горелки и насадка установлены два ряда медной сетки с диаметром ячеек 0,5 мм, что служит допол­нительной гарантией от проскока пламени. Сжигание подготовлен­ной газовоздушной смеси осуществляется в туннеле.

Водоохлаждаемый туннель, выложенный внутри кирпичом ПЩ имеет размеры 260x80x230 мм, толщина стенки 65 мм. Тепло — напряжение туннеля с учетом химической неполноты горения (67-ь 100) • 106 ккал/(м3-ч) в зависимости от режима работы го­релки.

Опыты по снятию характеристик горелочного устройства прово­дились при установившемся тепловом режиме установки, о чем

А-А

/ — корпус горелки; 2 — водоохлаждаемый насадок; 3— кессон водоохлаждаемого туннеля; 4— кирпич ПШ; 5—сетка медная 0,5X0,5; 6 — хромомагнезитовая набивка; 7 — гляделка; 8 — подвод воздуха; 9 — подвод газа.

Судили по показаниям термопар, заделанных в туннель и заднюю стену камеры.

Основные характеристики работы горелочного устройства, полу­ченные в результате опытов, приведены на рис. 69 и 70.

На рис. 69 показана зависимость химического недожога на выходе из туннеля при изменении коэффициента избытка воздуха от 0,8 до 1,7 (при неизменной тепловой нагрузке горелки).

Как видно из графика, наименьшее значение величины химиче­ского недожога наблюдается при коэффициенте избытка воздуха 1,0—1,15 и составляет 7—8%- Уменьшение химического недожога

В данном туннеле может быть достигнуто подогревом воздуха и газа, поступающих в горелку, или обогащением газовоздушной смеси кислородом. Рассмотрение зависимости температуры продуктов сгорания на выходе из туннеля от коэффициента избытка воздуха показывает, Что она хорошо согласуется с кривой выгорания и теоретиче­скими предпосылками. Наи­высшая температура продук­тов сгорания наблюдается при коэффициенте избытка возду­ха 1,0 и составляет 1690° С.

СЗ I

/20

60

Ьо

0,5 1,0 1,5 2,0

SHAPE \* MERGEFORMAT

Рис. 69. Зависимость химической непол­ноты горения и температуры продуктов сгорания от коэффициента избытка воз­духа на выходе из туннеля.

/ — химическая неполнота горения газа на выходе из туннеля; 2 — температура ■ продуктов сгорания на выходе из туннеля.

Рис. 70. Зависимость средних скоростей газовоздушной смеси и продуктов сгора­ния от коэффициента избытка воздуха.

1— скорость продуктов сгорания на вы­ходе из туннеля; 2 — скорость выхода га­зовоздушной смеси из кратера горелки.

На рис. 70 представлена зависимость средних скоростей про­дуктов сгорания на выходе из туннеля от коэффициента избытка воздуха.

Из опыта работы туннельных горелок на вагранках при уста­новке их над воздушными фурмами известно, что выходная ско­рость продуктов сгорания должна быть не ниже 30—40 м/сек. Из

Ш ‘ ‘* ‘ 09ег

Рис. 70 пидно, что в широ­ком диапазоне изменения коэффициента избытка воз­духа (от 0,8 до 2,0) выход­ная скорость продуктов сго­рания лежит выше указан­ного предела. Производительность го­релки может изменяться от 25 до 125% номинальной нагрузки, причем на всех ре­жимах горелка работает устойчиво и надежно. Особо следует подчеркнуть (это очень важно для подобных конструкций) высокую стой­кость футеровки туннеля при больших тепловых на­грузках. Проведенные исследова­ния показали, что потери тепла с охлаждающей во­дой не превышают 3—5%. Конструкция газогорелоч — ного устройства номиналь­ной производительностью 250 м3/ч отличается от опи­санной выше тем, что устье выполнено в виде шести (а не двух) конических водо­охлаждаемых насадков. Эта горелка прошла успешное испытание на одном из ком­бинатов цветной металлур­гии. Горелка обеспечивала нагрев 18 ООО м3/ч техноло­гического воздуха до 400°С и устойчиво работала при изменении производительно­сти от 30 до 300 м3/ч, т. е. диапазон регулирования был 1 : 10. Несмотря на значи­тельное противодавление (до 1500 мм вод. ст.), горелоч — ное устройство длительно эксплуатировалось без ка­ких-либо нарушений в ра­боте.

Аналогичная по конструкции горелка, но предназначенная дЛя работы с подогревом воздуха и обогащением дутья кислородом прошла успешные испытания на плавильных агрегатах. При подо­греве воздуха до 360° С и обогащении дутья кислородом до 30 % получена температура продуктов сгорания на выходе из туннеля около 2400°С и скорости примерно 170 м/сек (а=1,0). Изменение коэффициента избытка воздуха от 0,85 до 1,35 позволяет регули­ровать температуру и восстановительный (или окислительный) по­тенциал факела, что является весьма существенным в разных тех­нологических схемах.

Для безокислительного нагрева и химико-термической обра­ботки металла, а также других нагревательных операций в кон­тролируемых средах в диапазоне рабочих температур от 500 до 1000° С в ИГ АН УССР созданы радиационные газовые трубы. Разработаны газовые трубчатые нагреватели следующих конструк­ций: прямые, горизонтального (рис. 71, а) и вертикального распо­ложения, тупиковые (рис. 71,6), У-образные (рис. 71,в), Р-образ — ные (рис. 71,г), Ш-образные (рис. 71,д), кольцевые с рециркуля­цией продуктов горения (рис. 71, е). Газовый радиационный нагрев экономичнее электрического (себестоимость нагрева в 2—3 раза ниже). Основные технические данные газовых трубчатых нагрева­телей приведены в табл. 59.

Таблица 59

Газовые трубчатые нагреватели ИГ АН УССР (рис. 71) Показатели Конструкция трубы Прямая Тупиковая У-образная Р-образная У-образная С рецир­куляцией продуктов горения Горизон­ Тальное Располо­ Жение Вертикаль­ное распо­ложение Одноколь­ Цевая 1 ►п О * К X ГЗ СО о К сг Рабочая длина трубы, мм 500- 1500— 1500 2000 1800 1500 1900 1900 1000 2000 Рабочая температура, “С 940 920 880 950 920 950 880 900 Максимальный расход Природного газа, м3/ч 5,0 7,0 6,0 9,0 6,0 14,0 6,0 8,0 Давление газа перед го­ Релкой, мм вод. ст. 3000 3000 400 350 370 420 600 600 Давление воздуха перед 460 Горелкой, мм вод. ст. — — 380 400 400 500 440 Температура подогретого Воздуха, °С. — — 400 300 450 310 — Коэффициент использо­ 0,7° Вания топлива в трубе 0,40 0,45 0,70 0,65 0,70 0,70 0,65

Инжекционные беспламенные панельные горелки типа ГБП, разработанные в Гипронефтемаше, предназначены для сжигания газа в промышленных печах нефтяной, химической и других 1 отраслей промышленности.

Особенностью горелки является то, что она способна создавать | направленный тепловой поток со значительной площади излуче — I ния. У этих горелок предварительно подготовленная газовоздуш — • ная смесь горит в мелких туннелях, объединенных в керамическую панель. На все панели одной горелки установлен общий инжек — 1 ционный смеситель.

Рис. 72. Панельная излучаю­щая горелка типа ГБП Гипронефтемаша. / — трубки; 2 — смеситель; 3 — газовое сопло; 4 — регу­лятор воздуха; 5 — изоля — I ционная прослойка из диа — Ітомитового кирпича; 6 — | корпус; 7 — туннели из ке­рамических призм.

Горелка (рис. 72) состоит из распределительной камеры, сва­ренной из листовой стали толщиной 4 мм; трубок, соединяющих распределительную камеру с керамическими туннелями; изоляци­онной прослойки из диатомитовой крошки; керамических призм, свободно надевающихся на трубки; смесителя, служащего для подготовки газовоздушной смеси.

Гипронефтемаш создал два типа горелок: с габаритными раз­мерами излучающей поверхности 500×500 и 605X605 мм. Ши­рина горелки обоих типов одинакова — 230 мм. Разработаны кон — ‘струкцни девяти горелок с тепловой нагрузкой от 35 000 до 530 000 ккал/ч.

Горелки отличаются друг от друга величиной шага между тун­нелями, числом туннелей, диаметром трубок и коридорным или Шахматным расположением трубок. Керамические туннели изго­товляются из шамота класса А для рабочих температур 1200— 11500° С и из шамота класса Б для температур 600—1200° С.

Диаметр газового сопла горелки определяется расчетом по ме­тодике, приводимой в нормали на горелки МН2932-61 и МН2933-61.

В зависимости от низшей теплоты сгорания давление газа пе­ред соплом поддерживается в пределах, кгс/см2: при фн от 1000 до 4000 ккал/м3 —0,01—0,03, от 4000 до 6000 — 0,03—0,1, от 6000 до 8000 — 0,1—0,5, от 8000 до 25000 — 0,5—2,5. Технические характеристики горелок приведены в табл. 60.

Таблица 60

Панельные горелки Гипронефтемаша ГБП (рис. 72) Шифр Горелки Номинальная Тепловая Размеры, мм Количе- Масса, Кг Нагрузка, тыс. ккал/ч * Ь В Трубок ГБП-35 35 500 100 85 ГБП-55 55 605 144 110 ГБП-85 ГБП-120 85 120 8 50,5 740 500 605 100 144 92 118 ГБП-140 140 500 100 89 ГБП-200 200 605 144 124 ГБП-280 280 10 500 196 94 ГБП-400 400 35,7 945 605 289 131 ГБП-530 530 500 365 100

ГипроНИИГазом (г. Саратов) создана серия горелок ГВП, предназначенных для сжигания природного газа во вращающихся печах обжига цементного клинкера и других тепловых агрегатах. Корпус горелки (рис. 73) имеет центральное отверстие, выполнен­ное в виде сопла. Другой конец корпуса соединен с трубой. Внутри ‘ вмонтирована направляющая труба, которая центруется специ­альными приливами.

В направляющую трубу вставлен завихритель, который имеет со стороны сопла тангенциально расположенные лопатки а. Про­тивоположный конец завихрителя соединен с тягой, которая в свою очередь соединена через шарнир с рычагом. Рычаг закреплен на валу, имеющем сальниковое уплотнение. На противоположном конце вала жестко посажена рукоятка управления.

Положение рукоятки управления фиксируется на секторе, где имеется надпись Завихрение, на одном краю — отметка Макси­мум, на другом — отметка 0.

При положении рукоятки управления на отметке Максимум завихритель находится в крайнем левом положении, как изобра­жено на рис. 73, а. При положении рукоятки управления на от-

Метке 0 завихритель находится в крайнем правом положении, как изображено на рис. 73,6.

Внутри завихрителя расположен дроссель, который может пе­ремещаться вдоль оси горелки. Конец дросселя, обращенный к соплу, имеет коническую форму. Противоположный конец дрос­селя соединен с тягой, и управление им осуществляется анало гично завихрителю через шарнир, рычаг, валик и рукоятку.

На секторе управления дросселем имеется надпись Дроссели­рование, а по краям — Максимум и 0. При положении рукоятки дросселя на отметке Максимум дроссель находится в крайнем ле­вом положении и проходное сечение сопла корпуса будет мини­мальным. При положении рукоятки управления дросселем на от­метке 0 дроссель будет находиться в крайнем правом положении и проходное сечение сопла будет максимальным (рис. 73,6).

Газ из газопровода поступает в трубу и, обтекая внешнюю поверхность направляющей трубы, проходит к соплу корпуса го­релки. При крайнем левом положении завихрителя, соответствую­щем положению рукоятки управления на отметке Максимум, весь газ, выходя из лопаток в сопло, будет иметь кроме поступатель­ного движения еще и вращательное. В этом случае при выходе из сопла газовая струя будет вытекать с большим углом раскрытия. Факел будет наиболее коротким, а зона наивысшей температуры максимально приближена к выходному сечению горелки.

При крайнем правом положении завихрителя газ, минуя его лопатки, будет выходить из сопла горелки без вращательного дви­жения, что удалит факел от выходного сечения горелки, и зона наивысшей температуры переместится в глубь печи.

Между положениями завихрителя Максимум и 0 возможно лю­бое промежуточное положение. Тогда только часть газа будет про­ходить через завихритель и получать вращательное движение. Это дает возможность плавно перемещать факел и зону наивысшей температуры вдоль печи.

Для еще большего перемещения зоны наивысшей температуры и изменения светимости факела можно изменять давление газа в горелке. При этом ее производительность сохраняется уменьше­нием или увеличением проходного сечения сопла посредством пе­ремещения дросселя. Возможность изменения проходного сечения сопла позволяет горелке работать в широком диапазоне давлений при постоянном расходе и (наоборот) изменять в широком Д»3′ пазоне расход газа при постоянном его давлении.

Испытания горелки ГВП 1 на промышленных печах цементных заводов выявили ее хорошие эксплуатационные показатели. Го­релка обеспечивает полное сжигание газа при избытках возДУха 1,02—1,05. Производительность печей повысилась на 4—4,5% п° сравнению с работой горелок обычных конструкций, улучшилось качество клинкера. Удельный расход топлива на тонну клинкер3

! Тип горелки	Номиналь­ная тепло­вая на­грузка, млн. ккал/ч	Номиналь­ный расход газа, м3/ч, при />г= =3 кгс/см2	Минималь­ный расход газа, м3/ч, при рг= =0,4 кгс/см2	Диаметр Сопла, Мм	Мм	/, Мм
ГВП 4	4,2	500	50	20	60	110	СО Са Он
ГВП 6	4,2	500	50	22	75	100	Н О к
ГВП 3	17,0	2 000	200	44	98	208
ГВП 1	42,5	5 000	500	70	140	208	О с
ГВП 5	68,0	8 000	800	90	170	199	2 о., К си ° £
ГВП 2М	102,0	12 000	1200	120	219	232	К Со СЗ
ГВП 8	170,0	20000	2000	160	325	300	СО Со

Примечания. 1. Горелка ГВП 6 предназначена для технологических пе­чей нефтеперерабатывающих заводов и не имеет механизма управления завихри — теля. 2. Длина горелок различна в зависимости от конструкции печи.

Снизился в среднем до 8 м3/т. В табл. 61 приведены основные ха­рактеристики горелок ГВП различной производительности.

[

Установка горелки на печь должна обеспечивать возможность быстрого извлечения горелки из печи в случаях вынужденного от­ключения газа. Это достигается соединением горелки с газопрово-

|

Дом гибким шлангом. Горелки ГВП с производительностью до 5000 м3/ч могут быть установлены на напольном или подвесном ме­ханизмах управления положением горелки в печи с механическим или ручным приводом. Горелки с производительностью газа выше 5000 м3/ч должны быть установлены на подвесном подъемно-пере­движном механизме управления положением горелки в печи с элек­трифицированным приводом.

I В СредазНИИГазе разработана вихревая реверсивная горелка ВРГ (рис. 74) для вращающихся трубчатых печей, которая отли­чается от описанной выше возможностью изменять вращение фа — I кела. Горелка состоит из трех частей: насадка-сопла, корпуса и узла управления. Газ входит через патрубок и выходит из сопла. В отличие от существующих горелок в ней установлен аксиально­лопаточный завихритель 1, все лопатки которого могут одновре­менно поворачиваться на своих шарнирных ножках 2 в желаемую сторону. Поворот лопаток осуществляется поворотом кольца 3, на ■ которое насажены вторые ножки 4 лопаток. Кольцо 3 своим шпо­ночным выступом связано с дросселем 5 так, что при повороте по-

1

след него ручкой Завихритель кольцо 3 также поворачивается.

Дросселирование производится перемещением тяги 6 вдоль оси Горелки при помощи ручки Дроссель. При этом шлицевой выступ

Таблица 62 Вихревая реверсивная горелка для вращающихся цементных печей (рис. 74) Пределы Номи­ Номинальная Основные размеры горел- Lrn »IM Типо­ Изменения Нальный Тепловая на­ Размер Расхода Газа, М3/ч Расход, М3/ч Грузка горел­ки, млн. ккал/ч D, D-2 Dt Ds ВРГ-] 150-1 650 200—2 200 1 500 2 000 12,75 17,00 52 55 250-2 750 2 500 21,15 58 42 56 87 80 300—3 300 3 000 25,50 60 ВРГ-ІІ 350-3 850 3 500 29,75 71 400—4 ООО 4 000 34,00 73 54 58 110 100 450—4 950 4 500 28,25 75 500-5500 5 000 42,50 77 ВРГ-ІІІ 550-6 050 600-6 600 5500 6000 46,75 51,00 80 91 650—7 150 6 500 55,25 92 68 82 136 125 700—7 700 7 000 59,50 94 750—8 250 7 500 65,75 96 800—8 800 8000 68,00 97 ВРГ-IV 850-9 350 900-9 900 950—10 500 8 500 9 000 9 500 72,25 76,50 80,75 110 112 113 1 000—11 000 10000 86,00 114 83 97 164 150 1 050—11 550 10 500 89,25 115 1 100—12 100 11000 93,25 117 1 200—13 200 12000 102,00 119 ВРГ-V 1 300—14 300 1 400—15 400 13 000 14 000 110,50 119,00 139 141 1 500—16 500 15 000 122,50 144 108 122 211 200 1 600—17 600 16000 136,00 146 1 800—19 800 18 000 163,00 150 2 000—22 000 20 000 170,00 154 ВРГ-VI 2 200—24 200 2 400—26 400 22 000 24000 187.00 202.00 175 179 2 600—28 600 26 000 221,00 187 132 146 256 224 2 800-32 800 28 000 238,00 185

Кольца 3 может свободно перемещаться по канавке 7 на дросселе 5, не влияя на поворот лопаток. Следовательно, завихрение и дроссе­лирование газа производятся одной тягой 6, соответственно ее по­воротом или перемещением. Для перемещения дросселя установ­лена направляющая втулка 8.

Разработано 6 типоразмеров горелки (табл. 62), причем каж дый имеет несколько модификаций, отличающихся теплопро — изводителыюстью. Все типоразмеры серийно изготовляются Джам — бульским ремонтно-механическим заводом Министерства промыт ленности строительных материалов Казахской ССР.

1ч Рис. 75. Плоскопламениая горелка типа ГПП. / — корпус; 2— газоподводящая труба; 3— воздухоиаправляю — щее устройство; 4 — сопловой насадок; 5 — туннель; 6 — кладка.

Для создания мощного источника равномерного нагрева значи­тельных по площади тепловоспринимающих поверхностей в ИГ АН УССР созданы газовые плоскопламенные горелки ГПП (рис. 75) Основные технические характеристики всех типоразмеров приве дены в табл. 63. Горелки данного типа с успехом могут быть при­менены на печах и теплообменных аппаратах металлургической, машиностроительной, химической и других отраслей промышлен­ности. Развитие и выгорание факела происходят в плоскости, нор­мальной оси горелки. Продукты сгорания, выходя из туннеля, веерообразно растекаются тонким слоем по поверхности кладки, образуя зону высоких температур. Конструкция горелки обеспечи­вает выравнивание поля температур и тепловых потоков уже на расстоянии 200—250 мм от излучающей поверхности кладки. Но­минальное давление воздуха для горелок при 20°С составляет 300 мм вод. ст.

Природный газ для отопления мартеновских печей широко при­меняется в последнее время на отечественных заводах. Имеются

			Типоразмер
Показатели	ГПП-1	ГПП-2	ГПП-3	ГПП-4	ГПП-5	ГПП-6	ГПП-7
Номинальная тепловая нагруз­ка (рг=2000 мм вод. ст.), тыс. ккал/ч………………………………………………..	42,5	85	160	320	640	1002	1280
Расход природного газа при номинальной нагрузке, м3/ч	5	10	20	40	80	125	160
Диаметр газовыходных отвер­стий <1г, мм…………………………………….	1,5	2,0	2,7	3,8	5,4	4,8	5,4
Количество газовыходных от­верстий п………………………………….	6	6	6	6	6	12	12
Диаметр цилиндрической части корпуса горелки О, мм. .	85	116	170	220	280	350	400
Диаметр цилиндрической части туннеля й, мм…………………………..	25	35	50	75	105	140	165
Диаметр среза туннеля Оь мм	145	195	260	315	405	470	535
Длина горелки Ь, мм	175	220	325	375	440	550	625
Длина туннеля Ь, мм. …	95	110	125	205	240	255	280

Различные способы его использования для отопления печей. Выбор того или иного способа определяется технико-экономическими со­ображениями, а также конструкцией мартеновских печей. Природ­ный газ может использоваться в печах, отапливаемых ранее смесью коксового и доменного газов, мазутом, а также во вновь строящихся.

При отоплении печей высококалорийным топливом необходимо стремиться к повышению светимости и жесткости факела, а также желательно иметь возможность управлять факелом по ходу плавки, т. е. изменять его длину и окислительную способность. Большие работы в этом направлении проведены в Уральском политехниче­ском институте. В частности, по авторскому предложению В. Г. Ли — сиенко, Н. И. Кокарева, Б. И. Китаева создана газомазутная го­релка, имеющая форсунку с выхлопной трубой. Эта конструкция мазутной части позволяет регулировать удельный расход распыли­теля и тем самым влиять на величину факела и его окислительную способность.

Газомазутная горелка (рис. 76) сконструирована на базе мазут­ных форсунок УПИ с центральной подачей топлива и выхлопными трубами. Горелка выполнена водоохлаждаемой. Полость между внутренней трубой водоохлаждаемой фурмы и корпусом форсунки

3550

Природный газ; В — охлаждающая вода.

СЗ к

ГО

Используется для подачи природного газа. Лобовая часть горелки имеет два отверстия для выхода: сопло для компрессорного воз­духа и газовое. Мазутная форсунка горелки имеет подвижное сопло с ходом около 250 мм. Сопло перемещается внутри выхлопной трубы, начало которой выполнено в виде конуса. Перемещение его

Рис. 77. Однокаиальиая головка со смесительным устройством. 1 — смесительное устройство — кессон; 2 — горелка для ввода в кессон жидкого н газового топлива; 3 — фурмы для подвода сжатого воздуха или кислорода.

Внутри конусного участка трубы дает возможность регулировать расход распылителя в широких пределах. Кроме того, сопло можно вводить и внутрь выхлопной трубы, изменяя ее длину.

Горелка во время испытаний на мартеновской печи обеспечи­вала подачу 1700 м3/ч природного газа и 2500 кг/ч мазута. Газо­мазутная горелка данной конструкции может работать как по га-

Зомазутному варианту, так и только на мазуте. В качестве распы­лителя мазута может быть использован как перегретый пар с давлением 10 ат, так и компрессорный воздух с давлением 6— 7 ат. Газомазутная горелка УПИ обеспечивает жесткий настиль­ный и высокотемпературный факел.

В этом же институте разработана конструкция одноканальной головки со смесительным устройством (рис. 77). В предложенной головке осуществляются процессы подготовки (газификация и пи­ролиз) жидкого и газового топлива до входа в рабочее простран­ство мартеновской печи. Воздух, подогретый в регенераторах, эжектируется в смесительное устройство двумя жесткими струями сжатого воздуха или кислорода. Общее количество воздуха, пода-

Правления истечения струй газа и кислорода (ак=сопб1; ъиг /ну к-*соп50; б—от отношения скоростей истечения газа и кислорода на выходе из насадка горелки (у =0°; ак =1,05); в—от коэффициента избытка кислорода (9=0°; юг [и)к=5,0).

Ваемого таким способом, составляет 40—50% от необходимого для горения. Распыленное жидкое топливо или природный газ вво­дятся в центральную часть смесительного устройства — кессона. Воздух, необходимый для полного сжигания топлива, подается по боковым каналам между кессоном и стенками головки. Для регу­лирования светимости и длины факела достаточно изменить расход сжатого воздуха. Положительной стороной такой головки является то, что она может работать на высокосернистом мазуте.

Газокислородная горелка (рис. 78), предназначенная для плавки металла, перегрева расплава и продувки его кислородом, создана при участии автора и испытывалась на одном из метал­лургических комбинатов в вертикальном конверторе. Горелка имеет водяное охлаждение корпуса для предотвращения его перегрева. Природный газ подается через насадок, который имеет 12 отвер­стий, расположенных симметрично по окружности. Кислород по­дается по кольцевому пространству между газовым насадком и водоохлаждаемым корпусом. Центральная трубка предназначена для подачи кислорода на продувку, но может быть также исполь­зована для подачи части кислорода на горение. Производитель­ность испытанной горелки по природному газу 40 м3/ч. Расход кис­лорода на горение зависит от коэффициента избытка кислорода и
при оптимальном ак=1,05 составляет 82 м3/ч, а расход кислорода на продувку — примерно 30 м3/ч.

Специальными исследованиями были установлены: наилучшее направление истечения струй газа и кислорода при выходе из на­садка горелки — <р; оптимальное соотношение скоростей истечения газа и кислорода на выходе из насадка — шг/шк; оптимальный ко­эффициент избытка кислорода — ак. Результаты этих исследова­ний, приведенные на рис. 79, позволили выявить оптимальные зна­чения конструктивных и режимных параметров горелки (ф=0°; шг/шк=5,0; ак=1,05). Обработка полученных экспериментальных данных по нескольким модификациям газокислородной горелки дала возможность установить основные ее размеры в зависимости от размеров вертикального конвертора. Полученные соотношения имеют вид:

^=0,125УК-, а2=олУ^; <‘4=0,00675 [//’к;

</0=0,01251/7^; £=0,81//«,

Где — площадь поперечного сечения рабочей части конвертора; £/[ и (12 — соответственно наружный и внутренний диаметры кольца для подачи кислорода; (1С— диаметр газовыпускных отверстий; е£0 — диаметр центрального отверстия для кислорода; Ь— длина насадка.

В последнее время в ряде технологических агрегатов находят применение так называемые погружные газовые горелки, предна значенные для контактного нагрева жидкости. Продукты сгорания газа барботируют через жидкость, при этом обеспечивается интен­сивная теплопередача от газов и жидкости, хорошее перемешива­ние теплоносителей и значительно сокращается время нагрева. В Центрэнергометаллургпроме разработано и изготовлено по­гружное газогорелочное устройство (рис. 80) для нагрева раство­ров в открытых ваннах до 80° С.

Основная горелка устанавливается вертикально в керамической камере, стенки которой охлаждаются воздухом, поступающим за­тем через завихритель в горелку. Газ подается через систему газо­выходных отверстий в закрученный поток воздуха, в результате чего достигается хорошее смешение. Продукты сгорания посту­пают в нагреваемую жидкость через перфорированную распреде­лительную трубу.

Для зажигания основной горелки используется запальная го­релка. Пуск ее осуществляется с помощью электромагнитного кла­пана и электросвечи. После включения основной горелки запаль­ная автоматически отключается. Для контроля за наличием пла­мени в камере сгорания установлен фотодатчик. Давление газа и воздуха перед горелкой 0,3 кгс/см2. Горелка снабжена автомати­кой регулирования и безопасности.

Испытания газогорелочного устройства показали, что оно рабо­тает устойчиво и обеспечивает полное сжигание газа. Температура нагреваемой жидкости равномерна по глубине и ширине ванны.

Расход топлива на нагрев жидкости снижается на 30—40% по сравнению с паровым нагревом.

Погружная горелка, предназначенная для нагрева жидкостей в открытых ваннах и выпарных аппаратах, разработана также в ИГ ЛИ УССР. Продукты сгорания, попадая в жидкость через вы-

Рис. 80. Газовая горелка погружного типа. / — фотоконтроль; 2 — основная горелка; 3 — запальная горелка; 4 — смотровое окно; 5 — завихритель. В — воздух; Г — газ; ПГ — продукты горения.

Хлопной патрубок, проходят через кольцевой зазор и демпферную решетку, увлекая за собой нагреваемую жидкость. Новые порции жидкости на нагрев поступают через торцевой срез и отверстия в нижней части циркуляционной трубы. Технические характери-

Стики горелки следующие:

Тепловая нагрузка, ккал/ч……………………………… 170000

TOC o "1-5" h z Расход природного газа, м3/ч… 20

Давление газа, кгс/см2………………………………. . 0,1—0,5

Давление воздуха, мм вод. ст…………………………….. 350—500

Уровень затопления, мм, от конца выхлопного

Патрубка…………………………………………………….. 300

Колебание уровня раствора, мм…………………………. ±50

В ИГ АН УССР разработано несколько модификаций электро- газовой горелки для интенсификации тепловых процессов в метал лургии, машиностроении и химической промышленности (рис. 81).

Рис. 81. Электрогазовая горелка мощностью до 1000 квт. 1 — водоохлаждаемый кожух; 2 — футеровка; 3 — изолятор; 4 — центральный рабочий электрод; 5 — насадка-стабилизатор; 6 — керамическая трубка^; 7 — запальник со свечой; В — водоохлаждаемый выходной заземленный Электрод.

Ее конструкция позволяет получать факел с температурой продук­тов сгорания порядка 2500—3000° С. Это достигается за счет сжи­гания природного газа в электрическом поле высокого напряжения (1500—3500 в). Необходимая электропроводность факела соз­дается введением в него легкоионизируемых добавок. Изменяя ве — личину плотности электрического поля факела, можно регулиро­вать в широком диапазоне температуру факела независимо от из­бытка окислителя. Технические характеристики двух типоразмеров горелки приведены в табл. 64.

Таблица 64

Электрогазовая горелка ИГ АН УССР Показатели Типоразмер I 11 Полная мощность, квт………………………………………….. 100 1000 Расход природного газа, м3/ч…………………………………. 5 50 Коэффициент избытка воздуха. …………………………….. 0,6-1,6 0,6—1,8 Непрерывная работа с температурой продуктов сгорания, “С…………………………………………………………. 1600—2400 2000—2600 Периодическая работа с температурой продуктов сгорания, °С………………………………………………………….. 2500—2900 2700—2900