Скоростные горелки в металлургической промышленности

Промышленные газовые горелки для печей делятся на скоростные и коротко-факельные.

Рассмотрим скоростные горелки.  Они должны обеспечивать полное сжигание газа во   камере сгорания при условии что скорость вывода продуктов сгорания из этой камеры в топочное пространство очень велика, точнее, может доходить до 200 м/с. При таком сжигании достигается стабильно - высокая температура (до 1800°С и более). При этом резко увеличивается давление газов, что помогает их выводу с высокой скоростью.

Скоростные газовые горелки  с  камерой сгорания охлаждающейся воздухом, изготавливаются  из жаропрочной хромоникелевой стали. Такие горелки как правило работают на холодном природном газе и подогретом воздухе. При этом подаваемый в камеру сгорания воздух нагревается в процессе охлаждения металлического корпуса камеры сгорания.

Рассмотрим относительно простой и наиболее распространенный тип горелок спроектированный из условия, что температура стенки камеры сгорания не должна превышать 900 - 950 °С.  Газ из сопла истекает в камеру сгорания, в которую поступает подогретый (350 - 360°С) поток воздуха. В этой камере   происходят полное смешение газа с воздухом и горение. Розжиг горелки производится с помощью электрической свечи зажигания.

Теперь кратко рассмотрим скоростные горелки. Они предназначены для сжигания   газа в системах отопления скоростных нагревательных печей, сушильных   установок, и других местах где требуется теплоноситель, обладающий высокой скоростью и переменной температурой. Газ   поступает в газовую камеру и далее через сопла в камеру предварительного, смешения. Сюда же, из воздушной камеры, поступает первичный воздух. Полученная смесь  газа и первичного воздуха кольцевой струей подается вдоль внутренней поверхности перфорированного  корпуса-стабилизатора. При этом струя смеси интенсивно перемешивается со вторичным воздухом.  В итоге за стабилизатором образуется  газо-воздушная смесь, горение которой характеризуется высокой интенсивностью.    

При этом следует учесть, что:

1) Конструкция горелки должна быть как можно более   простой: без подвижных частей,  без деталей сложной формы и т.д. Сложные устройства при эксплуатации чаще выходят из строя, особенно в условиях высоких температур.   

2) Количество подаваемых через горелку газа и воздуха лучше всего изменять только дроссельными устройствами, установленными на подводящих трубопроводах, а не непосредственно в конструкции горелки.  

3)  Давление газа и воздуха   должно быть использовано для создания требуемых скоростей в выходных сечениях горелки. При этом желательно, чтобы подача воздуха в горелку была регулируемой.   

4) Если нужно разделить газовый поток на несколько струй  - применяют массивную насадку с соответствующим числом отверстий.   

5) Для стабилизации горения предпочтительнее аэродинамические методы, то есть создание зон циркуляции продуктов сгорания, которые поджигают газовоздушную смесь.

Создание горелок сложных конструкций бывает оправданным в тех случаях, когда горелка является единственным  топливосжигающим устройством на агрегате, а тепловой режим агрегата требует изменения характеристик факела во времени.

Ещё сложные конструкции горелок применяют и в тех случаях, когда при проектировании теплового агрегата нет четких требований к тепловому режиму и его приходится подбирать при пусконаладочных работах путем изменения характеристик факела