Комбинированные горелки
Горелки, работающие одновременно или раздельно на газе и мазуте или на газе и угольной пыли, называются комбинированными. Их применяют при перебоях в подаче газа, когда необходимо срочно перейти на другой вид топлива; когда газовое топливо не обеспечивает необходимого температурного режима топки; подача газа на данный объект производится только в определенное время (ночью) для выравнивания суточной неравномерности газопотребления.
Наибольшее распространение получили газомазутные горелки (рис. 8) с принудительной подачей воздуха. Горелка состоит из газовой, воздушной и жидкостной частей. Газовая часть представляет собой полое кольцо, имеющее штуцер для подвода газа и восемь трубочек для распыления газа.
Жидкостная часть горелки состоит из мазутной головки и внутренней трубки, заканчивающейся форсункой 1. Подача мазута в горелку регулируется вентилем. Воздушная часть горелки состоит из корпуса б, завихрителя 3, воздушной заслонки 5, с помощью которой можно регулировать подачу воздуха. Завихритель служит для лучшего перемешивания струи мазута с воздухом. Давление воздуха 2...3 кПа, давление газа до 50 кПа, а давление мазута до 0,1 МПа.
Применение комбинированных горелок дает более высокий эффект, чем одновременное использование газовых горелок и мазутных форсунок или газовых и пылеугольных горелок.
Рис. 8. Комбинированная газомазутная горелка с принудительной подачей воздуха:
1 — мазутная форсунка; 2 — воздушная камера; 3 — завихритель; 4 — трубки выхода газа; 5 — воздушная регулировочная заслонка; 6 — корпус
Комбинированные горелки необходимы для надежной и бесперебойной работы газоиспользующих установок крупных промышленных предприятий, электростанций и других потребителей, для которых перерыв в работе недопустим.
В качестве резервного топлива служит мазут, в этом случае в центральной трубе устанавливается мазутная форсунка. При переводе горелки на газовое топливо мазутную форсунку заменяют кольцевым каналом, по которому подается газовое топливо.
В центральной части канала установлена труба с чугунным наконечником 2. В наконечнике 24 косые щели, через которые выходит газ, пересекающийся с потоком закрученного воздуха, выходящего из улитки 1. В усовершенствованных конструкциях горелок в наконечнике вместо щелей предусмотрено 115 отверстий диаметром 7 мм. В результате скорость выхода газа увеличилась почти в два раза (150 м/с).
В новых конструкциях горелки применяется периферийная подача газа, при которой газовые струйки, имеющие более высокую скорость, чем воздушные, пересекают закрученный поток воздуха, движущийся со скоростью 30 м/с, под прямым углом. Такое взаимодействие потоков газа и воздуха обеспечивает быстрое и полное их перемешивание, в результате чего газовоздушная смесь сгорает с минимальными потерями.
Технические характеристики горелок приведены в Таблице 2.
Таблица 2. Технические характеристики горелок БГ-Т
| Параметры | Виды горелок в зависимости от мощности | ||||
| 0,12 | 0,25 | 0,34 | 0,5 | 0,65 | |
| Тепловая мощность в режиме «малый огонь», МВт | 0,08 | 0,08 | 0,08 | 0,24 | 0,32 |
| Присоединительное давление газа перед горелкой, Па | |||||
| Номинальное давление в камере сгорания теплового агрегата, Па | - | - | - | ||
| Номинальное разрежение в камере сгорания газа, Па | |||||
| Низшая теплота сгорания газа, МДж/м3, не менее | 31,8 | ||||
| Низшее число Воббе, МДж/м3 | 41,2. ..54,5 | ||||
| Температура окружающей среды, °С, не более | |||||
| Минимальный коэффициент избытка воздуха при номинальной тепловой мощности, не более | 1,15 | ||||
| Допускаемое увеличение минимального коэффициента избытка воздуха в диапазоне рабочего регулирования тепловой мощности, не более | 0,2 | ||||
| Мощность привода вентилятора, кВт, не более | 0,18 | 0,25 | 0,25 | 0,37 | 0,37 |
Блочные газовые горелки БГ-Г (рис. 10) предназначены для использования в камерах сгорания тепловых агрегатов различного назначения (паровые и водогрейные котлы, печи, асфальтосмесительные установки и т.д.). В качестве топлива в горелках используют природный газ.
Во входной части корпуса 7 расположен воздухозаборник 14, в котором на оси 13 установлена воздушная заслонка 75с приводом. Привод воздушной заслонки состоит из электромагнита 17 и системы рычагов, связанных с осью заслонки. К корпусу 1 крепится электродвигатель 25, на вал которого насажен центробежный вентилятор 24.
Рис. 10. Горелка блочная газовая БГ-Г:
1 — корпус; 2 — глазок смотровой; 3 — генератор импульсный; 4 — датчик реле давления воздуха; 5 — палец быстросъемный; 6 — провод высоковольтный; 7 — насадок газовый; 8 — переходник (смеситель) с соплом; 9 — завихритель; 10 — кольцо уплотнительное; 11 — прокладка; 12 — разводка газовая; 13 — ось; 14 — воздухозаборник; 15 — заслонка воздушная; 16 — кронштейн; 17 — электромагнит; 18 — пульт управления; 19 — клапан электромагнитный; 20 — датчик ионизационный (электрод контрольный); 21 — вентиль газовый; 22 — датчик-реле давления газа; 23 — кран; 24 — вентилятор; 25 — электродвигатель; 26 — реле; 27 — электрод нулевой; 28 — электрод запальный
К фланцу корпуса крепится смеситель 8, внутри которого установлен газовый насадок 7с завихрителем 9 и электродами 20, 27 и 28. К торцу смесителя крепится горловина.
Для доступа к газовому насадку и подводящим высоковольтным проводам 6 электродов смеситель при помощи двух быстросъемных пальцев 5 может откидываться в одну или другую сторону.
Газовый насадок 7 соединен с газовой разводкой 12, на которой установлена в зависимости от типоразмера горелки необходимая газовая арматура. Места соединений газового насадка 7 с газовой разводкой 12 и газовой разводки со смесителем горелки уплотнены уплотнительным кольцом 10 и прокладкой 11.
Управляют работой горелки с пульта управления 18, который крепится к корпусу с помощью кронштейна 16.
Воздух в горелку подается электровентилятором. Количество воздуха, поступающего в зону горения, регулируют воздушной заслонкой 15.
При номинальной тепловой мощности горелки электромагнит обесточен и воздушная заслонка открыта (положение 0 на лимбе воздухосборника). В режиме «малый огонь» на электромагнит подается питание, он срабатывает, и воздушная заслонка, поворачиваясь на оси, перекрывает воздухосборник (положение 3 на лимбе воздухосборника).
Газ поступает по газовой разводке 12 в газовый насадок 7 и через его газораздающие отверстия попадает в поток воздуха, закрученный завихрителем 9. Количество газа, подаваемого на горение, регулируют электромагнитными вентилями.
Газовоздушная смесь поджигается искрой, возникающей между запальным электродом 28 и газовым насадком 7 при подаче тока высокого напряжения от импульсного генератора 3.
Давление газа перед горелкой контролируют датчиком-реле 22, а давление воздуха для горения — датчиком-реле 4. Наличие пламени контролируют блоком контроля пламени, расположенным в пульте управления и получающим импульс от датчика контроля пламени 20. Для наблюдения за горением на корпусе горелки имеется смотровой глазок 2.
Режим продувки. Включают электровентилятор, подающий воздух в горелку. Привод обесточен, заслонка 15 полностью открыта, подается максимальное количество воздуха для обеспечения продувки. Электромагнитные вентили на газовой разводке обесточены, что препятствует подаче газа в горелку.
Режим розжига. По окончании продувки горелка переходит в режим розжига: на привод подается питание, он поворачивает ось 13 заслонки /5, уменьшая подачу воздуха для обеспечения розжига горелки. Одновременно включается клапан 19 (на горелках БГ-Г-0,5 и БГ-Г-0,65 включаются два электромагнитных вентиля 27), подавая газ в горелку, и импульсный генератор 3, подавая высокое напряжение на запальный электрод 28. Искра, возникающая между газовым насадком 7 и запальным электродом 28, поджигает газовоздушную смесь.
Режим розжига горелки одновременно является режимом «малый огонь».
Режим эксплуатации. При нормальном розжиге с появлением пламени и устойчивом горении дополнительно включается электромагнитный вентиль 21, отключается электромагнит 17, обеспечивая максимальное открытие воздушной заслонки 15. Горелка переходит в режим «большой огонь». Тепловую мощность регулируют с помощью регулятора температуры (для паровых котлов — давления пара, который при необходимости подает сигнал на пульт управления для изменения расхода газа и воздуха).
Горелка работает в режиме нормальной эксплуатации с трехступенчатым регулированием тепловой мощности.
Горелка БГ-Г-0,12 в зависимости от варианта изготовления работает в режиме трехступенчатого или двухступенчатого регулирования.
Автоматизация процессов сжигания газа
Свойства газового топлива и современные конструкции газовых горелок создают благоприятные условия для автоматизации процессов сжигания газа. Автоматическое регулирование процесса горения повышает надежность и безопасность эксплуатации газоиспользующих агрегатов и обеспечивает их работу в соответствии с наиболее оптимальным режимом.
В существующих газоиспользующих установках применяют системы частичной или комплексной автоматизации.
Современная комплексная газовая автоматика состоит из следующих основных систем: автоматики регулирования, автоматики безопасности, аварийной сигнализации, теплотехнического контроля.
Автоматика регулирования бытовых, коммунальных и промышленных газовых приборов и агрегатов предназначена для управления и регулирования процесса горения газа таким образом, чтобы газовые приборы и агрегаты работали на заданном режиме и обеспечивали оптимальный режим горения газа. Так, у емкостных водонагревателей поддерживается постоянная температура воды в баке, у паровых котлов — постоянное давление пара, у отопительных водогрейных котлов — температура воды в котле.
Автоматика безопасности прекращает подачу газа к горелкам газоиспользующих установок при нарушениях режима работы. При этом контролируются наиболее важные параметры:
• наличие пламени в топке. При отсутствии пламени в топке подача газа на горелку немедленно прекращается;
• давление газа на подводящем газопроводе. При изменении давления газа против установленного минимального и максимального значений подача газа прекращается;
• разрежение в топке. При понижении разрежения в топке до минимально допустимого подача газа прекращается;
• давление воздуха (при наличии соответствующих горелок). При падении давления воздуха до минимально допустимого подача газа прекращается;
• температура воды в котле. Если температура воды превышает допустимую норму, то подача газа прекращается;
• давление пара в котле. При повышении давления пара сверх установленного подача газа прекращается.
При отключении агрегатов подаются звуковой и световой сигналы. Контролируют также загазованность помещений, где установлены газовые приборы и агрегаты.
Приборы контроля и сигнализации дают возможность устанавливать дистанционное управление газоиспользующих установок.
Приборы теплотехнического контроля помогают обслуживающему персоналу вести технологический процесс в оптимальном режиме.
Степень автоматизации газоиспользующего агрегата зависит от конкретных условий его эксплуатации.