Горелки без предварительного смешения газа с воздухом
(подовые горелки)
Данный тип горелок относятся к многофакельным диффузионным горелкам с повышенной устойчивостью горения и тепловым излучением. Подовая газовая горелка состоит из двух элементов: стальной бесшовной трубы (коллектора) с просверленными в ней отверстиями для выхода газа и огневой части. Схема установки подовых горелок и расположение у них газовых струек показано на рис. 7.9.
Рис. 15.9. Схема установки подовых горелок в котле (а) и расположение газовых струек (б); hщ - высота щели; а - ширина щели; lщ - длина щели
При расчете определяют: а) размеры коллектора и огневой части;
б) диаметр выходных отверстий, их число и расположение на коллекторе; в) необходимое давление газа перед горелкой.
Число горелок принимают равным числу топочных дверок (обычно 1÷3). В том случае, если горелки располагают в поперечном направлении относительно топки, их вводят через боковую стенку котла. Диаметр коллектора составляет 40÷200 мм, скорость движения газа принимают до 20 м/с. Для обеспечения равномерной высоты пламени рекомендуется принимать поперечное сечение трубы в 1,5-2,5 раза больше суммарного сечения выходных отверстий.
Ширину огнеупорной части горелки определяют по скорости движения воздуха в узком сечении щели. Скорость воздуха принимают 2,5÷8 м/с. Меньшую величину выбирают для топок, работающих за счет тяги (без дутья); она должна соответствовать разрежению в топке. Минимальное разрежение для топок чугунных отопительных котлов составляет 8 Па. Для производственно-отопительных котлов разрежение в топке равно 20-30 Па.
Скорость воздуха в узком сечении щели Wв при работе топки без дутья рассчитывают по формуле
(15.16)
где μв - коэффициент расхода, который учитывает все гидравлические сопротивлении на пути движения воздуха, его принимают равным 0,7; Δрт - разрежение в топке; ρв - плотность воздуха при рабочих условиях.
Ширина щели равна:
, (15.17)
где а - ширина щели (между огнеупорными стенками); α - коэффициент избытка воздуха; V0 - теоретическое количество воздуха, необходимого для горения, м3/м3; Тв - температура воздуха, К; l - длина коллектора; dн - наружный диаметр коллектора.
Для определения величины а предварительно следует задать длину коллектора, которую ориентировочно находят по тепловой нагрузке на 1 м горелки qк, т.е.
(15.18)
где N - число горелок; qк составляет: для отопительных котлов 230-460 кВт/м, для котлов малой производительности с высотой топки до 3 м 1150-1750 кВт/м, для котлов средней производительности с высотой топки более 3 м 2300-3500 кВт/м.
Длину коллектора принимают на 100-600 мм меньше длины колосниковой решетки, а расстояние между горелками составляет 500-1200 мм. В соответствии с полученной шириной щели определяют глубину проникания струи h и диаметр отверстий dо. Диаметр струи Dс, принявшей направление потока воздуха на расстоянии h от отверстий, определяют соотношением
Dс = 0,75 h.
Для повышения стабильности горения глубину проникания струи принимают немного больше ширины щели и определяют по следующему соотношению. Если глубину проникания принять равной ширине, она будет составлять
ее же принимают равной:
. (15.19)
Диаметр отверстий для выхода газа рассчитывают по формуле Ю.В. Иванова [9]:
, (15.20)
где h - глубина проникновения струи газа; d - диаметр газовых отверстий; Wг - скорость истечения газа; Wв - скорость воздушного потока; α - угол встречи газового и воздушных потоков; k - опытный коэффициент, зависящий от относительного шага между газовыми отверстиями(δ/d). При δ/d = 4; 8; 6, коэффициент k соответственно равен 1,6; 1,7; 1,9.
Отношение скоростей газа и воздуха рекомендуется принимать Wг / Wв =
= 10÷15, что соответствует скоростям газа 30÷80 м/с. Большее отношение выбирают при работе котла без дутья.
Шаг между огневыми отверстиями δ принимают равным:
δ = 0,75∙ h + (2...5) мм.
Для чугунных котлов целесообразнее принимать диаметр отверстий 1,3÷2 мм с шагом 13-20 мм, а для производственных котлов величина do = 2÷4 мм, a
δ = 20÷30 мм. Отверстия располагают на трубе горелки в два ряда в шахматном порядке.
Длина коллектора составляет
где n - число выходных отверстий.
Длину огневой щели, учитывая возможное тепловое расширение, принимают на 30÷50 мм больше длины коллектора. Полученная длина коллектора l должна отличаться от предварительно принятой не более чем на 10%. В противном случае следует произвести пересчет.
Необходимое давление газа перед задвижкой горелки определяют по формуле
(15.21)
где μ0 - коэффициент расхода отверстий горелки, равный 0,7÷0,6;
- сумма коэффициентов гидравлических сопротивлений горелки (местных и линейных) от задвижки (включая последнюю) до выходных отверстий (коэффициент ξ отнесен к динамическому давлению газа в коллекторе горелки);
Fo - суммарная площадь выходных отверстий;
ρгаз - плотность газа.
Для чугунных отопительных котлов рекомендуется давление газа 800÷1100 Па, а для производственных котлов - 5000÷10000 Па.
Дата добавления: 2015-12-22; просмотров: 2465;