3-4. Особенности сжигания газообразного топлива в печах. Классификация и устройство газовых горелок

На практике сжигание газа осуществляется в топочных устройствах, состоящих из газовых горелок и камеры сгорания.

В высокотемпературных печах роль камеры сгорания выполняет рабочая камера печей, и отдельная топка в таких печах не нужна. Назначение газовой горелки - это:

  • подготовка смеси газа и воздуха;

  • подача газовоздушной смеси в рабочее пространство в заданном направлении;

  • обеспечение воспламенения газовоздушной смеси при всех нагрузках;

  • создание факела необходимой длины и излучательной способности;

  • создание требуемой интенсивности горения;

  • обеспечение полного сгорания газа.

Выполнение перечисленных функций возможно только при правильном сочетании горелок с камерами сгорания. Смесеобразование в горелках реализуется одним из следующих главных способов:

  1. Внешнее смешение газа и воздуха, когда в топочную камеру поступают раздельные потоки газа и воздуха и смесеобразование происходит в объеме пламени. По этому способу работают диффузионные горелки, рассчитанные на сжигание газа с очень длинным факелом (рис. 3-3, а).

  2. Предварительное смесеобразование, когда в горелке производится незавершенное смешение компонентов сгорания, продолжающееся в объеме факела после выхода смеси в камеру сгорания. На этом принципе устроены смесительные горелки, имеющие большую или меньшую длину факела в зависимости от качества смешения (рис. 3-3, б и в). Сюда относятся и турбулентные горелки, имеющие приспособления для закручивания потоков, что способствует лучшему смесеобразованию.

  3. Частичное (предварительное) внутреннее смешение, когда из горелки вытекает газовоздушная смесь, содержащая часть воздуха, необходимого для полного сгорания; остальной (вторичный) воздух подводится к факелу из атмосферы, окружающей пламя. По этому принципу устроены горелки (рис. 3-3, г).

  4. Внутреннее смешение, когда в камеру сгорания подается хорошо подготовленная газовоздушная смесь, содержащая весь воздух, необходимый для сгорания. На этом принципе основаны инжекционные горелки (рис. 3-3, д). Приготовление смеси производится в инжекционных смесителях, составляющих часть инжекционной горелки, или в механических смесителях, снабжающих смесью группу горелок. Иногда горелки классифицируют по длине факела: длиннофакельные, короткофакельные и бесфакельные.

Рис. 3-3. Длина факела в зависимости от конструктивной схемы газовых горелок.

Рис. 3-3. Длина факела в зависимости от конструктивной схемы газовых горелок.

а - диффузионная горелка; б - длиннофакельная горелка; в - короткофакельная турбулентная горелка; г - бесфакельная инжекционная горелка.