Основные характеристики горелок и их классификация

Газогорелочные устройства предназначены для подачи к месту горения определенного количества газа и воздуха и для создания условий их перемешивания и воспламенения. Кроме того, горелка должна обеспечивать стабилизацию факела. Это достигается различными конструктивными приемами.

Большинство газовых горелок независимо от их типа имеет общие конструктивные элементы: устройство для подвода газа и воздуха, смесительную камеру, горелочный насадок и стабилизирующее устройство. В зависимости от типа горелки и технологических требований каждый из перечисленных выше элементов горелки может иметь различное конструктивное оформление. В некоторых конструкциях отдельные элементы могут совсем отсутствовать или компоноваться в одной детали.

Из различных характеристик горелок рассмотрим основные, которые являются общими независимо от конструктивного исполнения горелочного устройства, согласно ГОСТ 17351-71.

Давление газа. Газовые горелки могут работать при различном избыточном давлении газа в зависимости от их конструктивного исполнения и давления газа в сетях. Горелки низкого давления работают на давлении до 5 Па, среднего - в пределах 5 кПа - 0, 3 МПа и высокого - свыше 0, 3 МПа. Горелки высокого давления широкого распространения не имеют.

Различают номинальное, максимальное и минимальное давление газа перед горелкой. Под номинальным понимается давление газа непосредственно перед горелкой, соответствующее номинальной тепловой мощности (при атмосферном давлении в камере сгорания). Под максимальным и минимальным понимаются такие давления газа, в диапазоне которых горелки работает устойчиво.

Тепловая мощность горелки. Количество теплоты, выделяющееся в единицу времени при сжигании газа определенной теплоты сгорания, называют тепловой мощностью горелки, МВт:

,

где - низшая теплота сгорания газа, МДж/м³; В - расход газа, м³/с.

Различают максимальную, номинальную и минимальную тепловые мощное горелок. Максимальная тепловая мощность достигается при длительной работе горелки с предельно большим расходом газа без нарушения устойчивости ее работы. Номинальная тепловая мощность соответствует длительному режиму работы горелки при минимальном коэффициенте избытка воздуха, обеспечивающем полноту сгорания или химическую неполноту сгорания, не превосходящую установленной нормы. За минимальную принимается мощность, обеспечивающая устойчивую работу горелки при наименьших расходах газа.

Коэффициент предельного регулирования горелки по тепловой мощности - отношение максимальной тепловой мощности к минимальной. При этом максимальная мощность составляет 0, 9 от мощности, соответствующей верхнему пределу устойчивой работы горелки; минимальная - 1, 1 от мощности, соответствующей нижнему пределу устойчивой работы горелки. Коэффициент зависимости предельного регулирования горелки от тепловой мощности является важней эксплуатационной характеристикой горелки, показывающей ее форсировочные возможности.

Если учесть, что для газа низкого давления и ориентировочно для газа среднего давления , т.е. (где С₁ и С₂ - постоянные коэффициенты), то коэффициент предельного регулирования горелки

.

Таким образом, чтобы иметь в горелке предел регулирования n, необходимо увеличить давление примерно в 10 раз.

Коэффициент рабочего регулирования горелки по тепловой мощности - отношение номинальной тепловой мощности к минимальной тепловой мощности.

Номинальная относительная длина факела представляет собой расстояние по оси факела от выходного сечения горелки, измеренное (при номинальной тепловой мощности) в калибрах выходного отверстия, до точки, где концентрация СО₂ (при α = 1, 0) составляет 95% от максимального значения.