Розрахунок газових пальників
Для існуючої пальника, якщо задані наявні тиску газу і повітря, розрахунок газових пальників проводиться для визначення продуктивності пальника. Можливий також випадок, коли необхідно визначити тиску газу і повітря, достатні для досягнення певної продуктивності горелкі.Прі проектуванні нового пальника спочатку вибирають бажаний тип пальника, що забезпечує отримання довгого або короткого, що світиться або світиться факела. Далі при заданому тиску газу і повітря розраховують швидкість їх виходу з пальника і визначають розміри прохідних перетинів, що забезпечують необхідну теплову продуктивність пальника. Якщо тиск газу і повітря потрібно визначити, то задаються швидкістю їх виходу з пальника.
При реалізації кінетичного (див. Рис. 4.1,6) або змішаного (див. Рис. 4.1, в і г) принципів спалювання, коли газ і повітря попередньо повністю, в повному обсязі або частково змішуються в пальнику, швидкість виходу з неї газоповітряної суміші повинна бути більше швидкості поширення полум'я в цій суміші при даних умовах. Дотримання зазначеного правила необхідно, щоб уникнути проскакування полум'я в пальник.
Видима швидкість поширення полум'я, що застосовується в розрахунок газових пальників, залежить від складу газоповітряної суміші і тим більше, чим більше в ній водню і вище її температура. Вона залежить також від швидкісного поля суміші і збільшується при збільшенні діаметра пальника і розігріві стінок її вихідний частині. Щоб виключити проскакування полум'я в пальник, швидкість витікання з неї газоповітряної суміші при спалюванні газу з низькою теплотою згоряння приймається не нижче 10-15, а з високою теплотою згоряння - не нижче 20-30 м / с.
Для оцінки необхідної за умовами сумішоутворення довжини факела застосовують різні напівемпіричні співвідношення. Відзначимо лише, що довжина факела зменшується зі зменшенням вихідного розміру пальника. Збільшення теплоти згорання газу призводить до збільшення необхідної довжини факела, так як на одиницю палива доводиться більше значення V 0 B і для перемішування газу і повітря потрібно більший шлях. Підвищення концентрації окислювача в повітрі призводить до зменшення значення що визначає і отримання більш короткого факела.
Довжина факела в ламінарної області Re
Пальники з попереднім змішуванням газу з повітрям (см.ріс.4.1,6), в яких має місце повне або часткове подсасиваніе одного середовища інший, розраховують як звичайні струменеві апарати.
Значного поширення набули газові пальники, в яких повітряний потік поперечно перетинається дрібними газовими струменями як при центральній (рис 4.5, а), так і при периферійної (див. Рис. 4.5, б) роздачі газу. Для поліпшення сумішоутворення розвиток газових струменів в повітряному потоці може бути організовано в два-три шари (рис.4.6).
Бажана відносна глибина проникнення газових струменів в повітряний потік може бути визначена за формулою
де dr - діаметр отворів для виходу газу, м; wr - дійсна швидкість газу на виході з отворів, м / с; wB - дійсна швидкість повітряного потоку, м / с; рг і рв - щільності газу і повітря при даних умовах, кг / м 3; Ks - коефіцієнт пропорційності, що залежить від ставлення кроку s між отворами до діаметру отворів dr - при зміні s / dT від чотирьох до нескінченності (одиночна струмінь) Ks змінюється від 1,6 до 2,2; ц - коефіцієнт, що характеризує відношення сумарного і набігаючого потоків, т. е. маси суміші і маси повітря:
тут Б і VB - витрати газу і повітря, м 3 / с.
Газоподібне паливо може застосовуватися для котлів будь-якої потужності. Загальна продуктивність всіх пальників повинна забезпечувати повну теплову потужність установки, т. Е, відповідати розрахунковій витраті палива (запас 10-20%). Зі збільшенням кількості пальників одинична їх продуктивність зменшується. При цьому є можливість більш плавно регулювати продуктивність установки шляхом відключення окремих пальників. Разом з тим ускладнюються повітряні і газові комунікації і дещо ускладнюється експлуатація агрегату.
Для спалювання доменного газу рекомендується застосовувати щілинні пальники з змішувальними цегляними каналами при зустрічній установці пальників на бічних або фронтовий і задній стінах топки. Застосовують також вихрові і комбіновані пальники. Рекомендується наступний розрахунок газових пальників: коефіцієнт надлишку повітря на виході з топки ат = 1,1; об'ємна щільність тепловиділення qv = 0,24-0,25 МВт / м 3; втрата теплоти від хімічного недожога qx.н = 1,5%.
При організації «беспламенного» спалювання доменного газу для установок малої паропродуктивності (до 5,5 кг / с) приймають аг = 1,05-М, 1; qv = 0,3 / 0,75 МВт / м 3;
Для спалювання природного газу застосовуються пальники з центральною або периферійної подачею газу (рис. 4.5) при зустрічному, кутовому і фронтовому їх розташуванні. Рекомендується наступний розрахунок газових пальників і характеристики процесу: ат = 1,1; qv = 0,35 / 0,47 МВт / м 3; qx.н = 0,5%.
Для котельних установок з газощільних суцільнозварними екранами розрахунок газових пальників і розрахунковий коефіцієнт надлишку повітря в топці може бути знижений до 1,05. При спалюванні газу в неекранованих топках з метою захисту обмурівки від високої температури коефіцієнт надлишку повітря може бути збільшений до 1,2.Следует відзначити, що значення qv часто вибирають з умови розміщення в топці необхідної кількості екранних поверхонь нагріву для зниження температури газу перед конвективними поверхнями. Застосування підвищеного напору дуття і спеціальних пристроїв для поліпшення перемішування газу з повітрям дає можливість значно підвищити об'ємну щільність тепловиділення qv при збереженні високої економічності топкового процесу. Прикладом цього є організація спалювання газу в циклонних камерах, де значення qv становить 5-10 МВт / м 3 і більше.