Горелочные устройства
Горелочные устройства. Краткая характеристика и принцип работы.
Обязательным элементом всех водогрейных и паровых котлов и котлоагрегатов (кроме электрических) являются горелочные устройства (горелки).
Кроме топлива, в горелку подается воздух, содержащий, как правило, 20,9 % кислорода (по объему). Количество воздуха, требуемое для полного сгорания 1 м³ (или 1 кг) топлива, называется коэффициентом расхода воздуха, теоретически равным единице. Однако,на практике, чтобы обеспечить определенную скорость горения на завершающей стадии процесса, через горелку приходится подавать большее количество воздуха. Дело в том, что скорость горения зависит от концентрации кислорода в зоне горения, и если количество воздуха будет равно теоретически необходимому, то в конце топочного процесса скорость горения окажется недопустимо низкой. Избыток воздуха в горелке характеризуется коэффициентом “α”, который является отношением фактически поданного воздуха к теоретически необходимому. В инструкциях котлов и горелок от зарубежных производителей понятие «избыток воздуха» часто обозначает превышение объема фактически поданного воздуха над теоретически необходимым. (в процентах). Таким образом,избыток воздуха, например, в 10 %, соответствует коэффициенту избытка воздуха “α” = 1,1 и т.д.
Горелочные устройства. Типы горелочных устройств.
Все горелочные устройства подразделяются на два типа:
Горелочные устройства. Классификация по типу работы.
1. Горелки вентиляторные (дутьевые, наддувные).
В этих горелках воздух поступает благодаря встроенному вентилятору принудительно. Уже в самой горелке он смешивается с каким-либо топливом, после чего образованная смесь нагнетается в топку. Вентиляторные горелки могут работать на газе или на жидком топливе (дизеле, отработанном масле). При работе на газе, вентиляторные горелки практически не зависят от его давления. Даже при падении давления поступающего газа на 50%, котел будет нагревать теплоноситель. Вентиляторые горелки в большинстве случаев не являются частью котла, а поставляются отдельно и присоединяются («навешиваются») к нему.
2. Диффузионные горелки и горелки промежуточного типа.
В диффузионных горелках воздух доставляется их окружающего пространства непосредственно к фронту горения за счет диффузии.
Эти горелки характеризуются более равномерной температурой по длине факела. Однако,требуют повышенного коэффициента избытка воздуха (по сравнению с инжекционными), создают более низкие тепловые напряжения топочного объёма и худшие условия для догорания газа в хвостовой части факела, что может приводить к неполному сгоранию газа. Применяются в промышленных печах и котлах, где требуется равномерная температура по длине факела, работают на газе низкого и среднего давления.
3. Мазутные горелки.
Мазутные горелки, как автономные, так и промышленные преобразовывают мазут в тепловую энергию путем сжигания. В мазутных горелках используется система механического
распыления топлива, с применением либо пара, либо сжатого воздуха. Некоторые из модификаций мазутных горелок оснащаются соплами низкого давления для эффективного снижения расхода топлива. Такие горелки изнашиваются медленнее, а это снижает себестоимость процесса и расходы на техническое обслуживание. Современные мазутные горелки оснащены электрощитами, системой регулирования и двигательно-насосной группой подачи топлива. Такое горелочное устройство по окончанию работы автоматически очистит сопло, что ведет к снижению затрат на техническое обслуживание оборудования. В мазутных горелках применяется система подогрева топлива. Делается это для того, чтобы мазут постоянно поддерживался в вязком состоянии. Распыление горючего происходит при помощи сжатого воздуха или пара под давлением 8 Бар.
4. Газо-мазутные и пыле-газовые горелки.
Для оперативного перехода с одного вида топлива на другой (особенно в зимние месяцы), а также для совместного сжигания различных видов топлива используют комбинированные горелки: газо-мазутные и пыле-газовые. Комбинированные горелки применяют также, когда требуется создать светящееся пламя или когда на газе невозможно обеспечить нужную температуру в топке.
Газо-мазутная горелка состоит из газовой, воздушной и жидкостной частей, обеспечивающих соответственно подвод необходимых для сжигания количества газа, воздуха и мазута.
В пыле-газовой горелке для сжигания природного газа в крупных котлах электростанций газ поступает через периферийные отверстия и направляется к центру, смешиваясь по пути с закрученным потоком воздуха. Горелка снабжена телескопическим устройством с винтовым приводом, позволяющим убирать внутрь трубу, по которой подаётся в топку воздушно-пылевая смесь при работе котлов на газовом топливе. Телескопическое устройство препятствует попаданию пыли в щели между передвижной и стационарной частями трубы.
5. Инжекционные (атмосферные) горелки.
В инжекционных горелках воздух для горения засасывается (инжектируется) за счёт энергии струи газа и их взаимное смешение происходит внутри корпуса горелки . Иногда подсасывание необходимого количества газа, давление которого близко к атмосферному, осуществляется энергией струи воздуха.
Инжекционные горелки различают: по давлению — низкого и среднего давления; по виду факела — многофакельные (с распределительным коллектором) и однофакельные; по количеству сопел — односопловые и многосопловые; по расположению сопел — с центральным и периферийным расположением.
Горелочные устройства. Классификация по типу регулирования.
1. Одноступенчатые горелки
- Работают лишь в одном диапазоне мощности
- Работают в тяжелом для котла режиме.
- При работе одноступенчатых горелок происходит частые включения и отключения горелки, которыми регулирует автоматика котлоагрегата.
2. Двухступенчатые горелки
-
Имеют две ступени мощности. Первая ступень, как правило, обеспечивает 40% мощности, а вторая – 100%.
- Переход с первой ступени на вторую происходит в зависимости от контролируемого параметра котла (температуры теплоносителя или давления пара), режимы включения/выключения зависят от автоматики котла.
3. Плавно-двухступенчатые горелки
- Этот тип горелок занимает промежуточное положение между двухступенчатыми и модулируемыми горелками.
-
Позволяют осуществлять плавный переход с первой ступени на вторую.
4. Модулируемые горелки
- Нагревают котёл непрерывно, по мере необходимости повышая или снижая мощность.
- Диапазон изменения режима горения — от 10 до 100% номинальной мощности.
Модулируемые горелки подразделяются на три типа по принципу работы модулирующих устройств:
-
горелки с механической системой модуляции;
- горелки с пневматической системой модуляции;
- горелки с электронной модуляцией.
В отличие от горелок с механической и пневматической модуляцией, горелки с электронной модуляцией позволяют обеспечить максимально возможную точность регулирования, поскольку исключаются механические погрешности в работе горелочных устройств.
Модулируемые горелки имеют целый ряд преимуществ перед горелками ступенчатых типов: .
- механизм плавного регулирования мощности позволяет свести цикличность включения-выключения котлов к минимуму, что значительно снижает механические напряжения на стенках и в узлах котла, а значит, продлевает его «жизнь»;
- экономия топлива при этом составляет не менее 5%, а при грамотной настройке можно добиться 15% и выше;
- установка модулируемых горелок не требует замены дорогостоящих котлов, если они исправно функционируют, при этом повышая КПД котла.
Форма обратной связи. (Задайте вопрос, оставьте свои координаты, отправьте сообщение – и мы свяжемся с Вами в ближайшее время.)