Соколов К.Н. Оборудование термических цехов

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица

1.7.

Плотность,

теплоемкость

энтальпия

дымовых газов (13 % СО

11%

О, 76% N

) при давлении 0,1 МПа

«о

Темп

тура.

100

200

300

400

500

600

700

800

900

юоо

1100

1200

1300

Плотность,

кг/.ч

0,95

0,748

0,617

0.525

0,457

0,405

0,364

0.329

0.301

0,275

0,257

0,240

0,225

Теплоемкость,

1.370

1,381

1,397

1,415

1,431

1,448

1,460

1,472

485

1.498

1,511

1,523

1,535

Энтальпия,

кДж/м

274,0

276,2

419,1

566,0

715,5

868,8

1022,0

1177,6

1336,5

1498,0

1662,1

1827,6

1995,5

8. Потери тепла в результате не-

полноты сгорания газообразного и

жидкого топлива Qn.

p обусловлены

химическим недожогом и диссоциаци-

ей

продуктов сгорания СО

и Н

О. Та-

кие

потери не превышают

0,3—0,5

% и

поэтому их можно не учитывать.

9. Тепло, уносимое водой, охлаж-

дающей внутренние части печи (на-

правляющих для движения поддонов),

арматуру заслонок и т. п., С^охл.в-

В термических печах в большинстве

случаев внутренние детали печи и ар-

матуру не охлаждают.

Неучтенные потери тепла компенси-

руются увеличением расходной статьи

на

5—10 % от итога.

По

результатам теплового расчета

составляется сводная таблица тепло-

вого баланса, в которой, кроме абсо-

лютных значений затрат тепла, необхо-

димо указывать долю каждой статьи

процентах от итога.

1.8.2.

Расход топлива

мощность печи

Расход топлива В в секунду вы-

числяется из уравнения теплового ба-

ланса:

•+ QCT

+ Qлyч

~Т~

У п^ДЫм'

QT.

к.

Чтар т~

QBO3

гор

n _

Фвоз

rQp

(1-20)

Для периодически работающих пе-

чей с охлаждением кладки в расход-

ных статьях

следует

учитывать тепло,

идущее на ее аккумуляцию Qau.

Расчетная мощность

pac

электри-

ческой печи находится в результате

суммирования всех расходных статей

теплового баланса. О совершенстве

конструкции

печи судят по удельному

расходу тепла на единицу нагреваемо-

го металла и к. п. д. печи. Последний

всегда меньше единицы. Для пламен-

ных печей он равен

0,15—0,30.

К. п. д.

электрических печей сопротивления в

два-три раза больше (0,5—0,75), чем

пламенных, так как в них

отсутствуют

потери тепла с уходящими газами.

При

определении к. п. д. рекуператив-

ных печей

следует

учитывать (в при-

ходной статье) тепло, возвращаемое

на

подогрев холодного металла, в про-

тивном случае их к. п. д.

будет

больше

единицы.

По

расходу топлива в секунду опре-

деляют его расход в час и на основе

этого выбирают горелки или форсун-

ки.

Для форсирования режима работы

печей (в электрических печах учиты-

вают возможность понижения напря-

жения

в сети) мощность горелок, фор-

сунок и нагревателей надо брать боль-

ше расчетных. Для пламенных печей

вычисленный

расход топлива увеличи-

вают на

20—30

%. Установочная мощ-

ность электрических печей

(1,3 —

рае-

Правильность получения результа-

тов по к. п. д. и расходу топлива мож-

но

сверить с практическими данными,

приведенными

в табл. 1.8.

Для электрических горизонтальных

камерных печей мощностью в пределах

3—300

кВт, имеющих рабочую темпе-

ратуру

700—900°С,

ycT

= 100 V\ где

V—полезный объем камеры печи, м

Мощность

электрических вертика-

льных термических печей может быть

определена, по формуле Nycr —50 DH,

где D и Я соответственно диаметр и

высота рабочего пространства печи, м.

Количество горелок, форсунок вы-

бирается в зависимости от тепловой

работы печи. В камерных пламенных

печах стремятся создать равномерное

распределение тепла по их длине и вы-

соте. Расстояние между горелками или

форсунками

при пламенном горении

принимают равным

0,6—1,5

м, при бес-

Таблица

1.8.

Расход

топлива и к. п. д.

термических печей

Тип

печи

О.

;рат

бочая

Пламенные

лечи

Расход

топлива

ж/кг

•л

П.

—

Электричес-

кие печи

Расход

т-ч/т

п.

Садочная

камерная

печь

Конвейер-

ная

550

Отпу

1650

1250

ск

5.7

4,5

140

ПО

1,7

1,5

Закалка,

нормализация

Садочная

камерная

печь

Проходная

печь

непо-

средствен-

ным

толка-

нием

Проходная

печь

с под-

донами

Конвейер-

ная

печь

Роликовая

печь

Карусель-

ная

печь

Садочная

камерная

печь

Камерная

печь

с вы-

движным

подом

Туннельная

печь

Роликовая

печь

для

листов

Элеватор-

ная

печь

подъемной

тележкой

Твердый

карбюриза-

тор:

садочная

камерная

печь

проход-

ная

тол-

катель-

ная

печь

рекупера-

тивная

печь

Газовый

карбюриза-

850

3100

2100

3550

2400

2100

1900

11,0

7,0

12.0

8,0

7,0

6,5

320

220

350

245

220

210

4,0

2,7

4,3

3,0

2,7

2,5

Отжиг

900

850

900

3500

3000

2400

1700

12,0

10,0

8,0

6,0

450

360

300

—

300

5,5

4,5

3,5

—

3,5

920

емент

6300

5100

2100

ация

22,0

17.0

7,0

900

700

220

11,0

8,5

2,7

•«'••...

-.; 7

Тип

печи

тор:

проход-

ная

тол-

катель-

ная

печь

шахтная

Продолжение

а.

рат]

ая

те

э-

920

Пламенные

печи

Расход

топлива

3000

—

-он

;

10,0

—

•к

л.

1.8.

Электричес-

кие печи

Расход

топлива

_н

В"

400

600

-^5

уело

го,

5,5

7,5

а?

•

Отжиг

ковкого

чугуна

Садочная

камерная

печь

Туннельная

печь

Элеватор-

ная

печь

подъемной

тележкой

Туннельная

печь

с ре-

куперацией

870

12600

4200

—

43,0

15,0

—

760

680

500

9,5

8,5

6,0

Различные

Свинцовая

ванна

Печь

для

патентиро-

вания

про-

волоки

800

1000

3340

3550

операции

11,0

12,0

250

—•

3.0

пламенном

0,3—0,6

м. В

проходных

пе-

чах непрерывного действия тепловая

нагрузка

начале печи,

где

металл

на-

гревается, значительно больше,

чем в

конце,

где он

выдерживается.

Для обеспечения

требуемого

распре-

деления температуры

рабочем прост-

ранстве печь разделяется

на

отдельные

самостоятельно управляемые зоны.

Ча-

ще зоны печи выбираются равными

по

длине

или по

высоте печи,

но

различ-

ными

по

мощности.

Число

зон в

проходных печах

не-

прерывного действия

длинных камер-

ных выбирается

пределах

от

Lj2^BH

до

L/2,5 ]/S# (L, В, Н —

соответствен-

но

длина, ширина

высота рабочего

пространства печи,

м), а

вертикаль-

ных

— от

Я/1,5

D до H/D (НиО — вы-

сота

диаметр рабочего пространства

печи,

м). Для

автоматизации контроля

температуры

каждой зоне устанавли-

вается термопара. Повышенные тепло-

вые потери

пламенных печах можно

Рнс.

1.13. График тепловой работы

отдельных

участков

электрической печи

уменьшить, устраивая вблизи заслонок

дополнительные отводящие каналы, а

электрических печах — увеличивая

мощность нагревателей на концах пе-

чи или размещая нагреватели на за-

слонках.

Распределение мощности по зонам

печах непрерывного действия связано

с особенностями тепловой работы по-

следних. На рис. 1.13 приведен пример

графического определения тепловой

работы отдельных участков электриче-

ской

печи с постоянной температурой

1печ. Допустим, мощность печи равна

148 кВт, причем на нагрев металла

(IV)

затрачивается 100, а на потери

тепла вследствие теплопроводности

свода, пода и боковых стен (///) 36,

торцевых стен (//) 4, излучением че-

рез загрузочные и разгрузочные окна

{/) 8 кВт. Время выдержки составляет

20 % от длительности нагрева, т. е.

1/6 от всего цикла. Разбив длину печи

на шесть участков, мощность каж-

дого из них можем определить следую-

щим

образом. При постоянной темпе-

ратуре

печи мощности, затрачиваемой

на

нагрев металла, соответствует пло-

щадь треугольника ОаЪ с абсциссой

Ob, равной пяти участкам, и ордина-

100-2 100-2

лп

той Оа = -—-— = — = 40 кВт/м.

Потери

мощности, вызванные тепло-

проводностью свода, пода и боковых

стен,

распределяются равномерно по

длине печи, а обусловленные излуче-

нием

через окна и теплопроводностью

торцевых стен скажутся только на пер-

вом и последнем

участках.

Если

выбраны три одинаковые по

длине печи регулируемые зоны, то

мощность первой составит 48+34 =

=82

кВт, второй 26+18=44 и треть-

ей

10+12=22 кВт. При

двух

одина-

ковых по длине печи зонах мощность

первой

будет

равна 48 + 34 + 26 —

108 кВт, а второй 18+10 + 12 =

=40

кВт. Мощность распределяется

по

длине печи крайне неравномерно.

Можно

рекомендовать такое распре-

деление мощности: в трехзонных печах

первая зона 0,5 N

T, вторая 0,3 N

третья 0,2

JVycr;

в двухзонных печах

первая зона

(0,65—0,75)

вторая

(0,35—0,25)

ЛГуст.

Широкие

печи делят на зоны не

только по длине, но и по ширине.

В каждом отдельном

случае

при выбо-

ре распределения установочной мощ-

ности

по зонам необходимо учитывать

особенности тепловой работы печи.

Если

она работает с периодическим

охлаждением кладки, например одну

смену в сутки, то требуется проверить,

достаточна ли установочная мощность

маломощных зонах для быстрого ра-

зогрева печи. В противном

случае

мощ-

ность таких зон увеличивают. Нагре-

ватели рассчитывают отдельно по каж-

дой зоне.

1.8.3.

Выбор

конструкций

горелок

форсунок

Интенсивность

теплообмена в печах

значительной степени определяется

правильным выбором типа и конструк-

ции

топливосжигающих устройств (го-

релок, форсунок). Основные отправные

идеи при конструировании последних

дает

теория факела. Под факелом по-

нимается

направление разлета пламе-

ни

под углом, одинаковым по всей его

длине.

Длиной факела называется рас-

стояние

от устья горелки или форсунки

до точки по его оси, в которой закон-

чилось горение. Факел

будет

тем коро-

че, чем выше выходная скорость и

больше турбулентность вытекающего

потока. Последняя зависит от скорости

воздуха,

угла

а встречи струи жидкости

или

газа с

воздухом

и коэффициента

структуры факела a = tg

а/3,4.

При

увеличении

угла

встречи улучшается

перемешивание газа или мазута с воз-

духом,

укорачивается факел, однако в

этом

случае

уменьшаются его жест-

кость и настильность, сбивается форма

создается неустойчивость положения.

Чтобы ускорить завершение реак-

ции

горения, надо повысить скорость

движения газа и

воздуха,

турбулент-

ность потока и коэффициент структуры

факела

а. Улучшение смешения газа и

воздуха

достигается в

результате

раз-

бивки

потока газа на ряд струй с по-

• . • -,-. . :.- 33

Рис.

1.14. Конструкции двухпроводных пламенных горелок низкого давления

мощью вставок; создания вихревого

движения газа и

воздуха,

двухступен-

чатого подвода

воздуха

и высоких ско-

ростей его движения. Наиболее ради-

кальной

мерой является предваритель-

ное

смешение газа и

воздуха.

При

высокой

турбулентности потока и зна-

чительном коэффициенте структуры

факела

разность скоростей газа и воз-

духа

практически не влияет на процесс

горения.

Для того чтобы процесс горения

протекал по всей длине рабочего про-

странства печи, факел должен быть

достаточно длинным. Это возможно

при

пониженной скорости

воздуха

газа, параллельном их движении (угол

встречи равен нулю) с равными ско-

ростями,

спокойном потоке газа и воз-

духа

при их вытекании.

Последнее достигается, если горел-

ка

имеет перед выходом газа и возду-

ха в печь горизонтальный участок дли-

ной

более трех—пяти диаметров устья.

Горелки,

применяемые в термичес-

ких печах, можно разделить на четыре

группы: пламенные, беспламенные,

микрофакельные

и диффузионные.

пламенных

горелках

образование

смеси газа и

воздуха

начинается в них,

а заканчивается в рабочем простран-

стве печи. Такие горелки конструиру-

ются двухпроводными преимуществен-

но

на низкое давление газа и

воздуха

(до

5000

Па). В зависимости от спо-

соба смешения газа с воздухом горел-

ки

могут

иметь факел различной дли-

ны

(в том числе регулируемый) и

неодинаковой

излучающей способнос-

ти.

Схемы наиболее распространенных

конструкций

двухпроводных горелок,

применяющихся в термических печах,

приведены на рис. 1.14, а их произво-

дительность и основные размеры •—

табл. 1.9.

На

рис. 1.14, а показана горел-

ка

типа

«труба

трубе»,

раз-

работанная Стальпроектом. Горелка

состоит из сопла 1, тройника 2 и но-

сика

3. Скорость истечения смеси из

носика

должна быть не менее 5 и нет

более 40 м/с, а газа из сопла d

не вы-

Таблица 1.9. Основные размеры

производительность газовых горелок,

работающих на природном газе

низкого

давления

Тип

го-

релки

ГТПС-20

ГТПС-30

ГТПС-40

ГТПС-50

ГТПС-60

ГПП-1

ГПП-2

ГПП-3

ГПП-4

ГПП-5

ГПП-6

ГПП-7

ГНП-1

ГНП-2

ГНП-3

ГНП-4

ГНП-5

ГНП-6

ГНП-7

ГНП-8

ГНП-9

-О

F-

э-

2,2

5.4

9,4

2о

120

160

115

150

200

Основные размеры,

мм

70X2

Н0х2

82X2

105

125

150

175

106

131

151

175

188

108

133

240

•*"

—

2,3

3,3

4,6

6,6

9,3

8,2

9.3

3.2

4,2

4,8

6,6

7,8

9.8

11.8

13,5

15.5

—

100

126

140

152

166

105

140

165

150

170

180

100

141

156

177

199

222

25К

457

455

490

535

570

116

170

315

335

465

580

203

220

260

290

330

365

410

460

5'Ю

506

480

650

—

120

125

142

155

170

232

290

348

464

—

-—

—

—,

—.

—

g о

g m ш

—

1—6 —

горелки конструкции Стальпроекта.

1—3— горелки конструкции Уралмашзавода.

ше 100 м/с. Факел получается растя-

нутым по длине, при повышении из-

бытка

воздуха

(а =

1,10—1,20)

он уко-

рачивается. Преимущества горелки:

простота конструкции, малые габари-

ты, возможность использования высо-

конагретого

воздуха

и большие преде-

лы регулирования производительности

(1:8).

В горелках ГТПС (рис.

1.14,6)

газ поступает в кольцевое прострамство

и через ряд сопел 2 — в коническую

"чашу сгорания 5, переходящую в кера-

мический

туннель 4.

Воздух

в горелку

подводится двумя порциями: первая,

идущая на горение (при а~0,85), по-

дается в газовый поток через камеру 6

большое число отверстий в коничес-

кой

чаше сгорания 3\ вторая, исполь-

-•"•,,

зуемая для горения (а

~0,30)

и раз-

бавления продуктов сгорания, поступа-

ет через центральную

трубу

7 и соп-

ло 5. Так как

воздух

для разбавления

продуктов сгорания подается отдельно,

горелка может работать при

коэффи-

циенте а = 3—4 и изменении расхода

топлива в пределах 1 : 10 (т, е. в 10 раз

меньшем по сравнению с номиналь-

ным).

Это обеспечивает устойчивое го-

рение

и безопасную работу при авто-

матическом регулировании, что очень

важно,

когда камерные печи работают

на

выдержке.

Плоскопламенные

горел-

ки

ГПП (рис. 1.14, в) разработаны

Институтом газа АН УССР (семь ти-

поразмеров).

В них создается корот-

кий

факел, растекающийся тонким вее-

рообразным слоем по стенке печи, в

которую вмонтирована горелка. При

этом прогревается большая площадь

стенки,

что обусловливает 'равномер-

ный

нагрев деталей. Указанный факел

образуется винтовыми завихрителя-

ми

/. Газ в этот закрученный поток

поступает через центральную

трубку

ряд газовпускных отверстий 3 (6 или

12). Отверстие горелочного кирпича 2

плавно

расширяется к рабочему про-

странству печи. Номинальное давление

природного газа

3000

Па. Горелки

ГПП

выпускают и на давление газа

12000—70000

Па, при этом диаметр га-

зовыпускных отверстий уменьшается,

что позволяет сохранить ту же произ-

водительность. Горелки просты в об-

служивании и обеспечивают высокую

полноту сгорания при а=1,05.

В термических печах широко при-

меняются горелки ГНП (рис.

1.14, г) конструкции Теплопроекта (де-

вять типоразмеров). Газ поступает по

центральной трубке 1 через одно или

несколько

отверстий, расположенных

под

углом

45°, в воздушный поток, за-

кручиваемый с помощью лопаток 2.

Горелки рассчитаны на сжигание при-

родного газа (при давлении

2400

Па)

воздуха

(1600 Па).

В скоростных горелках

конструкции

Уралмашзавода (рис.

1.14, д) газ подводится через кольце-

вую камеру 1 и ряд отверстий в цент-

ральную камеру сгорания 3.

Воздух

для горения поступает в кольцевое про-

странство 5, из него через ряд отдель-

ных отверстий 4 — в начало камеры

сгорания,

а затем через ряд винтовых

щелей 6 — во

вторую

ее часть. Горел-

-т

Рис.

1.15. Конструкции беспламенных горелок, работающих на природном газе

ка

устойчиво работает при давлениях

воздуха

3000—5000

Па, газа

5000

Па и

значительном коэффициенте избытка

воздуха

(до а = 6—7). Разжигается

она

запальной свечой 2.

беспламенных

горелках

сжигает-

ся

уже готовая смесь газа и

воздуха,

получаемая в особых приборах — сме-

сителях. Факел пламени становится ко-

ротким,

и горение происходит в мини-

мальном объеме. В горелках обычно

сжигается природный газ среднего дав-

ления

(10

— 10

Па). Они состоят из

собственно горелки с туннелем, прибо-

ра предварительного смешения газа с

воздухом

и трубопроводов для подачи

газовой смеси. Горелки различа-

ются по

методу

приготовления смеси,

конструкции

смесителя и давлению

газа.

Собственно горелка представляет

собой короткую

трубку

2, имеющую с

наружной стороны охлаждающие реб-

ра 1, а со стороны печи оканчиваю-

щуюся полушаровой поверхностью, в

которой

находится выходное отверстие

(рис. 1.15, б). Благодаря тому что го-

релка имеет форму полушара, выход-

ное

отверстие может располагаться

под любым

углом

к ее оси. Горелка

снабжается туннелем 4 из высокоог-

неупорного материала (карборунда,

алуанда), способного выдержать тем-

пературу до

2000

°С. Основное назна-

чение туннеля — создавать зону высо-

кой

температуры, в которой зажигает-

ся

смесь, направлять пламя и умень-

шать скорость выхода продуктов

сгорания

в печь. Смесители газа и воз-

духа

могут

быть

двух

типов: механи-

ческого и инжекторного. Наиболее час-

то,

применяются смесители инжектор-

ного типа, в которых используется

энергия

движущейся струи газа (рис.

1.15, а). Такой смеситель состоит из

коллектора 1, горла 2 и диффузора 3.

В последнем динамический напор пе-

реводится в статический, что позволяет

повысить разрежение в камере и уве-

личить к. п. д. инжектора.

При

высокой производительности

горелок смеситель совмещается с го-

релкой.

Такие горелки получили на-

звание инжекционных. Давле-

ние

газовоздушной смеси в них должно

быть достаточным, чтобы скорость вы-

текания

смеси v превышала скорость

распространения

пламени. В условиях

работы горелок скорость воспламене-

ния

составляет не более 10 м/с. Одна-

Таблнца 1.10. Основные размеры

производительность инжекционных горелок,

работающих на природном газе

давлением 50 кПа

Тип

горелки

ГИП-1

ГИП-2

ГИП-3

ГИП-4

ГИП-5

ГИП-6

ГИП-7

ГИП-8

ГИП-9

ГИЛ-1

ГИЛ -2

гил-з

ГИЛ-4

ГИЛ-5

Производи-

тельность,

23,7

21,4

44,6

43,2

55,4

51,5

95,1

85,3

158,0

139,0

222,0

198,0

374,0

370,0

595,0

798,0

5.5

10.0

22,6

49,0

76,0

Основные размеры.

О*

1,9

1,8

2,6

2,5

2,9

2,3

3,8

3,6

4,9

4,6

5,8

5,5

7,5

9,5

11,0

1,15

1,45

1,95

2,25

2,80

106

132

156

с?

117

144

171

31,0

41,5

52,5

76,0

95,0

мм

300

375

400

490

445

552

562

680

700

840

1000

1125

1265

1388

1523

1590

1780

168

223

278

352

445

Примечание.

I и II —

соответственно

пря-

мые

угловые горелки.

ко

скорость истечения надо брать зна-

чительно выше

(20—30

м/с).

Воздух,

необходимый для сжигания

газа, подсасывается из окружающей

атмосферы за счет кинетической

энер-

гии

струи газа. Распространение полу-

чили иыжекционные горелки, работаю-

щие

при давлении природного газа до

50000

Па. Инжекционные горелки из-

готовляются по нормалям Теплопроек-

та — 9 типоразмеров, Стальпроекта —

20, Ленгипроинженерпроекта — 10 ти-

поразмеров и др. Принципиальных

изменений

в конструкциях инжекцион-

ных горелок нет.

На

рис. 1.15, в, г приведены схемы

инжекционных

горелок для природного

газа давлением 50 кПа, а их произво-

дительность и основные размеры даны

табл. 1.10. Горелка (рис. 1.15, в) со-

стоит из сопла /, смесителя 2, носика

3, шайбы 5, регулирующей подачу воз-

духа,

и туннеля 4, сделанного из огне-

упорного материала. Горелки

могут

быть прямыми (тип I) и угловыми (тип

II).

Горелки с высокой производитель-

ностью имеют водяное охлаждение но-

сика

1 (рис. 1.15, г). Для обеспечения

устойчивой работы они иногда снабжа-

ются кольцевым стабилизатором (рис.

1.15, д). В этом

случае

часть газовоз-

душной смеси из носика горелки че-

рез отверстия стабилизатора 2 попада-

ет в кольцевой канал, из которого вы-

текает с малой скоростью, образуя

устойчиво, горящее кольцо газа, под-

жигающее основной факел.

Для приближенного определения

производительности инжекционных го-

релок, работающих при давлении газа,

отличном от 50 кПа, ниже приведены

поправочные коэффициенты К, на ко-

торые нужно умножать производитель-

ности

горелок, работающие при давле-

нии

газа, равном 50 кПа.

Давление газа,

кПа

10 20 30 40 50

К 0,47 0,67 0,80 0,90 1,00

Давление газа,

кПа

60 70 80 90

К 1,08 1,14 1,22 1,29

В последнее время применяют ин-

жекционные

горелки с подводом газа

через ряд сопел. На рис. 1.15, е приве-

дена схема инжекционнои горелки

ГИЛ,

работающей при давлении газа

50000

Па. Горелка имеет смеситель 1

виде трубы, в которой по периферии

расположены газовые сопла (пять—

восемь штук) под

углом

18° к оси го-

релки.

Газ подводится через газорас-

пределительную коробку 2 и сопла 3 в

смеситель 1 и инжектирует

воздух,

не-

обходимый для горения. Горелки

уста-

навливаются в прямоугольном проеме

кладки,

которая стабилизирует горе-

ние.

Инжекционные горелки ГИЛ вы-

пускаются пяти типоразмеров

{табл.

1.10).

Преимуществами горелок данно-

го типа по сравнению с инжекционны-

ми

горелками с одним центральным

соплом являются: более широкий диа-

пазон

регулирования, меньшая,

чувст-

вительность к изменению давления в

печи,

незначительный шум при работе.

В последнее время получили рас-

пространение

микрофакельные

горелки

предварительного смешения (рис.

1.16).

Керамические горелки

(рис.

1.16, а, б, в) позволяют обеспе-

чить высокую и равномерную темпера-

туру

излучающей поверхности, значи-

тельные тепловые напряжения, полное

сжигание газа на коротком пути. В них

можно подогревать

воздух

до 600 °С.

Керамика

горелок должна изготовля-

ться из высокоогнеупорного материа-

ла — алунда или карборунда. В

случае

отопления

натуральным газом произво-

дительность горелок достигает 8 млн.

кДж/(ч• м

) при длине факела 40—

60 мм. Керамические горелки благода-

ря

всем перечисленным свойствам ши-

роко

используются для скоростного

нагрева.

Для получения факела минималь-

ной

длины

(5-—30

мм) применяют п а-

нельные горелки с пористой

диафрагмой толщиной

65—85

мм, сде-

ланной

из прессованного высокоогне-

Рис.

1.16. Конструкции микрофакельных горе-

лок

для беспламенного сжигания газа

•38

Рис.

1.17. Конструкция диффузионной горелки

упорного материала с размером зерна

1,5—2,5

мм (рис. 1.16, г). Панельные

горелки работают на готовой газовоз-

душной смеси с минимальным давле-

нием

около 1000 Па. Производитель-

ность панельной горелки при сжигании

природного газа достигает 2 млн.

кДж/(ч-м

Керамические и панель-

ные

горелки

могут

работать только на

высококалорийном

газе топкой очи-

стки.

Для нагрева больших поверхнос-

тей применяются инжекционные

панельные горелки

ГБПШ

(Гипронефтемаша).

Горелка включает

(рис.

1.16, д) смеситель 1 и панель, со-

стоящую из отдельных керамических

насадок

2 с туннелями. Размеры па-

нели

500X500

или

600X600

мм. Горел-

ки

выпускаются шести типоразме-

ров с производительностью от 150 до

1200 МДж/ч.

диффузионных

горелках

газ сме-

шивается с

воздухом

лишь после выхо-

да из горелки. Горение совершается в

рабочем пространстве печи. Факел по-

лучается очень длинным и светящимся.

Газ и

воздух

движутся параллельными

струями с одинаковыми и небольшими

скоростями.

Диффузионные горелки

(рис.

1.17) представляют ряд парал-

лельных трубок 1, по которым со ско-

ростями

1,0—1,5

м/с движется газ. Воз-

дух подается также параллельными

струями с теми же скоростями. Газ и

воздух

смешиваются лишь в результа-

те диффузии. В нижней части горелки

находятся трубочки 2, по которым под-

водится газ, предохраняющий нагре-

ваемые изделия от окисления. Диффу-

зионные

горелки используются в отжи-

гательных печах. Их преимущество со-

стоит в том, что они позволяют созда-

вать одинаковую температуру по всей

длине печи и допускают подогрев газа

воздуха

до температуры 600 °С.

Для сжигания жидкого топлива

применяются

форсунки, которые обес-

печивают тонкое распыление мазута и

возможно полное перемешивание ка-

пелек

мазута и горючих газов с кисло-

родом

воздуха.

Распыление представ-

ляет собой процесс раздробления круп-

ных капель жидкости на более мелкие

с преодолением сил поверхностного на-

тяжения

капли. Осуществляется оно

под воздействием кинетической

энер-

гии

самой жидкости или постороннего

распылителя "(пара, воздуха), подавае-

мого под давлением. Качество распы-

ления

зависит от относительной скоро-

сти жидкости и окружающей среды.

По

величине давления форсунки

можно разделить на две группы: фор-,

сунки высокого и низкого давления.

Форсунки

высокого

давления

по

конструкции

могут

быть механически-

ми

(мазут, подаваемый иод давлением

МПа и выше, распыляется в резуль-

тате

высокой скорости выхода струи

мазута из наконечника форсунки и

применения

завихряющих вставок);

паровыми или воздушными (мазут

распыляется паром или

воздухом

под

давлением

0,2—1,5

МПа).

Лучшую

степень распыления

дают

форсунки, в

которых паровой или воздушный ка-

нал,

действующий по принципу сопла

Лаваля, позволяет получать скорости

истечения до 900 м/с.

Форсунки

высокого давления, ис-

пользуемые в термических печах, име-

ют ряд недостатков. В механических и

паровых форсунках весь

воздух,

необ-

ходимый для горения, приходится по-

давать вне форсунки, что при низких

температурах сильно

ухудшает

горе-

ние

топлива. В паровых форсунках

вводится пар, который замедляет про-

цесс горения и увеличивает окислите-

льное действие печных газов на ме-

талл. Для работы воздушных форсу-

нок

высокого давления требуется до-

рогой компрессорный

воздух.

Для термической обработки целесо-

образнее использовать

форсунки

низ-

кого

давления,

в которых

мазут

рас-

пыляется

воздухом

под давлением ме-

нее 10 кПа (рис.

1.18).

Характеристики

таких форсунок даны в табл. 1.11.

Наиболее простой является фор-

сунка Стальпроекта (рис.

1.18,а),

которая представляет собой

мазутную

трубку,

расположенную

внутри трубы, подводящей

воздух.

Форсунка

дает

длинный и узкий фа-

кел.

Выходное отверстие для

воздуха

может регулироваться в

результате

перемещения

мазутной трубки. Необ-

ходимое давление

воздуха

2—4 кПа.

В форсунке ФДМ (рис. 1.18, б)

для улучшения распыления мазута

устроен двухступенчатый подвод воз-

духа

1 и 3 и специальное смесительное

сопло 2. Требуемое давление

воздуха

3—5 кПа.

В форсунке ФДБ большой

производительности (рис. 1.18, в) ма-

зут распыляется двумя вихревыми по-

токами

воздуха

1 и 3, идущими на-

Рис.

1.18. Конструкция форсунок низкого давления

встречу потоку мазута 4. Количество

воздуха

регулируется в

результате

из-

менения

живого сечения кольцевой

щели для подачи вторичного

воздуха,

что достигается продольным переме-

щением розетки 2. Такое регулирова-

ние

позволяет получать короткий фа-

кел при постоянных условиях встречи

мазута с распыляющим

воздухом

значительно изменять производитель-

ность форсунки. Форсунка ФДБ обес-

печивает тонкое распыление мазута,

но

она весьма сложна по конструкции

для ее работы требуется повышенное

давление

воздуха

(6—7 кПа).

Существенным недостатком форсу-

нок

низкого давления описанных кон-

струкций является ненадежность рабо-

ты при автоматическом регулирова-

нии,

результате

чего меняется давле-