Азбука горения

Головка горелки (Вентиляторные горелки)

Головка горелки смешивает воздух, участвующий в горении, с топливом и стабилизирует основание факела.

Головка горелки состоит из следующих основных элементов:

1) Дозатор топлива:

• форсунки - для жидкого топлива;
• сопла - для газообразного топлива.

Форсунки для жидкого топлива характеризуются тремя основным параметрами: расход, угол распыления и тип распыления (форма).

2) Подпорная шайба (смешивает топливо и воздух и стабилизирует пламя, чтобы оно не пошло внутрь горелки);

3) Система розжига горелки, (использует электрическую дугу от высоковольтных электродов, которые зажигают топливовоздушную смесь напрямую или через пилотную горелку Honeywell);

4) Датчик контроля пламени (отслеживает наличие пламени; в случае его пропадания дает сигнал на отключение подачи топлива на горелку;

5) Пламенная труба (изготавливается из профильного металлического цилиндра, позволяет задавать скорость истечения топливно-воздушной смеси).

Пламенная труба и подпорная шайба определяют геометрию факела. В частности, подпорная шайба задаёт вихревую характеристику потока топливо-воздушной смеси и, следовательно, форму факела. Математически вихревая характеристика потока топливно-воздушной смеси выражается числом завихрений, которое рассчитывается следующим образом:

где:

S - число завихрений;

Gf - угловой момент потока;

Gx - осевое усилие;

R - радиус выходного отверстия пламенной трубы.

Как правило, при увеличении числа завихрений увеличивается диаметр факела и уменьшается его длина.

Зазор между пламенной трубой и подпорной шайбой определяет количество вторичного воздуха, поступающего к факелу

Рисунок 32. Форсунки; распыление в виде полного конуса и пустого конуса; определение угла распыления

Рисунок 33. Чертеж головки комбинированной горелки RLS 100

Это количество равно нулю, когда шайба закрыта и касается трубы. В некоторых горелках расстояние между пламенной трубой и подпорной шайбой можно регулировать и изменять количество вторичного воздуха.

Головки горелок можно классифицировать по следующей схеме:

• Нерегулируемые фиксированные головки, положение которых нельзя изменить;
• Регулируемые головки, в которых положение подпорной шайбы может быть изменено наладчиком во время пуско-наладочных работ;
• Головки с изменяемой геометрией, в которых положение подпорной шайбы изменяется автоматически во время плавного изменения режима работы горелки.

Горелки с нерегулируемой головкой - как правило, используются в промышленном производстве и разрабатываются индиви­дуально для конкретных теплогенераторов.

В горелках с регулируемой головкой, регулировка зависит от того, какую максимальную мощность будет развивать горелка в данном конкретном случае. Для правильной настройки горелки используется график, который показывает, в каком положении должна находиться подпорная шайба в зависимости от требуемой тепловой мощности. Такая конструкция горелки обеспечивает правильную настройку во всем рабочем диапазоне. Головку регулируемого типа, как правило, имеют вентиляторные горелки моноблочного типа малой и средней мощности.

Горелки с изменяемой геометрией головки - это, как правило, мощные модуляционные (с плавной регулировкой мощности) горелки. При любой промежуточной мощности в рабочем диапазоне обеспечивается правильное положение подпорной шайбы.

Правильное смешение топлива и воздуха, обеспечиваемое подпорной шайбой, оказывает большое влияние на снижение выбросов загрязняющих веществ, особенно NOx.

Рисунок 34. Потери давления в головке горелки  со стороны подачи воздуха - блочная горелка TI 10

2.4.1. Потери давления по ходу подачи воздуха

Потери давления воздуха в головке моноблочных горелок учитываются при расчёте рабочего диапазона. При использовании блочных горелок, для правильного подбора вентилятора необходимо знать, какие потери давления будут со стороны подачи воздуха при данной производительности. Для удобства прочтения данная информация приводится в виде графика и рассчитывается для стандартной температуры и в зависимости от развиваемой тепловой мощности.

2.4.2. Потери давления по ходу подачи топлива

Для определения параметров контура подачи топлива необходимо располагать данными о потерях давления в головке и блочной, и моноблочной горелки.

Для газообразного топлива, разработаны таблицы и графики (например, рис. 35), где приведены общие потери давления газа в головке горелки в зависимости от развиваемой горелкой тепловой мощности.

Рисунок 35. Потери давления со стороны подачи газа в головки горелки - блочная горелка TI 10

У жидкотопливных горелок расход топлива через форсунку определяется давлением топлива в ней при работе горелки. С помощью специальных таблиц (см. раздел 5) по расходу топлива и давлению можно определить типоразмер необходимой форсунки.

Для жидкотопливных прогрессивных и/или модуляционных горелок указывается, какое давление должно быть на форсунках с перепуском топлива (модулирующие) и какое минимальное давление должно быть на обратном топливопроводе (идущем от форсунки) при изменении расхода топлива.

Рисунок 36. Давление подачи жидкого топлива