Устройства для сжигания топлива
Для сжигания газообразного топлива применяются горелки, для сжигания жидкого топлива – форсунки. Назначением горелок является смешивание горючего газа и воздуха и подача горючей смеси в зону горения.
По способу смешивания газа и воздуха горелки разделяются на горелки с полным предварительным смешиванием газа и воздуха, с частичным предварительным смешиванием и с внешним смешиванием.
Горелки с полным предварительным смешиванием газа и воздуха относятся к горелкам высокого давления. Они работают на газе, подающемся под давлением 0.5-1.5 атм. (50-150 кПа). Являются инжекционными. Состоят из смесителя и собственно горелки. Смеситель представляет собой корпус конической формы, к горловине которого подведена газовая труба, заканчивающаяся газовым соплом. На трубу перед соплом навернута регулирующая шайба.
Газ, поступающий в корпус смесителя через сопло, инжектирует (засасывает) из окружающего пространства потребный для горения воздух через щель между шайбой и корпусом. Шайба по нарезке перемещается, приближаясь или удаляясь от корпуса.
Таким образом можно регулировать подвод воздуха. Благодаря такой конструкции при изменении расхода топлива автоматически поддерживается коэффициент расхода воздуха, так как изменение расхода газа влечет изменение инжектируемого воздуха.
В смесителе происходит перемешивание газа и воздуха. Приготовленная смесь поступает в горелку, имеющую выходное отверстие. Для надежного воспламенения и стабильного горения в отверстие в стенке печи вставляется огнеупорный блок с туннелем.
Инжекционные горелки устойчиво работают на газе высокого давления, что обеспечивает скорость истечения смеси из сопла горелки не менее скорости горения смеси. В случае низкого давления газа может быть проскок пламени в смеситель.
В случае слишком большого давления – отрыв пламени от горелки. Так как смешивание топлива и воздуха предварительное, то скорость горения зависит только от скорости протекания химических реакций окисления и горение является кинетическим. Факел пламени получается бесцветным и коротким. Поэтому они не пригодны для печей, где требуется растянутый факел пламени. Чтобы добиться равномерных температур в длинных печах, необходимо размещать большое количество мелких горелок по длине рабочего пространства.
Горелки могут работать как на холодном газе и воздухе, так и на подогретых (температура смеси не должна быть выше 400оС).
Горелки с частичным предварительным смешиванием газа и воздуха. Применяются в печах небольших размеров, когда необходим слабо светящийся факел умеренной длины. В этих горелках часть воздуха смешивается с газом внутри корпуса горелки.
Остальной воздух,
необходимый для горения, смешивается
со смесью богатой газом при выходе
горелки. Горение такой смеси сильно
зависит от скорости диффузии топлива
и воздуха. В результате и получается
слабосветящийся факел. Могут работать
на холодных газе и воздухе с коэффициентом
расхода воздуха
.
Горелки с внешним смешиванием топлива и воздуха. Это так называемые пламенные горелки. Для них характерно, что для выхода из горелки топливо и воздух подаются по отдельным каналам. Перемешивание газа и воздуха происходит на выходе из горелки в рабочем пространстве печи.
В результате этого горение топлива затягивается и для обеспечения необходимой полноты сжигания нужен коэффициент расхода воздуха 1.1-1.15. Горелки могут работать на самых различных печах и с применением газа различной теплоты сгорания. Как правило горелки этого типа применяют для подогретых газа и воздуха для работы методических печей.