ЭЖЕКЦИОННАЯ ГОРЕЛКА
Эжекционная горелка - это горелка полного предварительного смешения газа с воздухом, подача которого осуществляется за счет кинетической энергии струи газа, истекающего из сопла, а подготовка однородной газовоздушной смеси происходит в эжекционных смесителях (эжекторах). Эжекционные горелки различают: по давлению — низкого (до 5 кПа) и среднего; по числу факелов — однофакельные и многофакельные (с распределительным коллектором); по числу сопел — односопловые и многосопловые; по расположению сопел — с центральным и периферийным расположением. Эжекционная горелка состоит из газового сопла, эжекционного смесителя, головки горелки (насадки) и регулятора воздуха (воздушная заслонка). Сопло — специальный профилированный канал (сужающийся в направлении движения потока), который применяется для увеличения скорости потока. Оно подает в горелку определенное количество газа и преобразует потенциальную энергию газа в кинетическую энергию газовой струи, придает струе определенную форму и направление (при перепаде давления в сопле 1470 Па скорость истечения составляет 50 м/с). Эжекционный смеситель обеспечивает образование однородной газовоздушной смеси, выравнивание концентраций и скорости смеси по сечению горелки, создает необходимое избыточное давление, достаточное для преодоления гидравлического сопротивления головки горелки и противодавления в топке. Эжекторы просты по конструкции и надежны в эксплуатации, выполняются в виде системы, состоящей из камеры смешения, горловины и диффузора, или в виде цилиидрической трубы. Газ выходит из сопла с большой скоростью и поступает в камеру смешения. Воздух засасывается (эжектируется) энергией газовой струи, при этом скорость подсасываемого воздуха соизмерима со скоростью газа. Из камеры сжигания газовоздушный поток поступает в диффузор, где значение статического давления возрастает до требуемого. От отношения диаметров горловины и сопла зависит коэффециент эжекции горелки, который определяется как отношение объема воздуха, засасываемого эжектором за определенное время, к объему газа, истекающего через сопло в то же время. Головка горелки (насадок) служит для подачи газовоздушной смеси в зону горения. Она может иметь различную форму и конструктивно совмещаться со стабилизатором (например, пластинчатым или кольцевым). Регулятор воздуха служит для регулирования количества воздуха, поступающего в смеситель. Обычно он изготовляется в виде воздухо-регулируемой шайбы или заслонки и может выполнять функции шумоглушителя.
Эжекционные горелки полного предварительного смешения газа с воздухом работают на среднем давлении 10...90 кПа с коэффециентом избытка воздуха 1,05... 1,1. Достоинства эжекционных горелок: использование энергии газа для подсоса воздуха; подготовка газовоздушной смеси; простота эксплуатации и надежность в работе. Недостатки: необходимость строгого размещения газового сопла по оси горелки (для односопловых горелок); значительные геометрические размеры (длина) при больших тепловых мощностях; высокий уровень шума.
Эжекционные горелки среднего давления с кольцевым стабилизатором предназначены для сжигания сжиженого, природного и искусственного газов, а также их смесей с низшей теплотой сгорания 17 — 105 МДж/м и применяются в топках небольших котлов и различных нагревательных устройствах. Имеют такие же характеристики, что и горелки ИГК. Кольцо стабилизатора выполняют из жаропрочного чугуна и надевают на диффузор эжекционного смесителя. Принцип работы кольцевого стабилизатора: газовоздушная смесь в насадке разделяется на две части, большая из которых истекает из центрального отверстия в топку, меньшая через 40 отверстий малого диаметра попадает в кольцевой зазор по периферии центрального отверстия. Площадь поперечного сечения кольцевого зазора значительно больше суммарной площади отверстий, поэтому при малой скорости истечения газовоздушной смеси из щели образуется кольцевое пламя, поджигающее основную струю. Эжекционные горелки этого типа устойчиво работают (без отрыва пламени) при избыточном давлении газа до 147 кПа.
Эжекционные горелки блочные (тип БИГ) — горелки среднего давления с периферийной подачей газа, предназначенные для сжигания природного газа. Их устанавливают в топках котлов, работающих под разрежением 5—30 Па. Эти горелки представляют собой скомпонованные в блоки цилиндрические элементы — смесители диаметром 483,5 и длиной 290 мм, объединенные общим газовым коллектором. Их изготовляют однорядными с тепловой мощностью 100—2110 кВт (БИГ-1), двухрядными — 580—1535 кВт (БИГ-2) и трехрядными — 2010—2300 кВт (БИГ-3). Номинальное давление газа — 80 кПа, коэффециент избытка воздуха а - 1,02, номинальная длина факела — 1500 мм. Газ в каждый смеситель подводят через 4 периферийных сопла диаметром 1,5 мм, выполненных в виде косых сверлений в стенках смесителя под углом к их оси. Такая подача газа, а также отсутствие воздушно-регулировочной заслонки улучшают условия эжекции воздуха и обеспечивают более широкий диапазон регулирования тепловой мощности горелки, который равен 3,5. Блок горелок футеруется огнеупорной массой, а на их выходе располагается тоннель — стабилизатор глубиной 100 мм. Горелки полностью размещаются в пределах обмуровки котла толщиной 510 мм. Работают без химической неполноты сгорания. Содержание оксидов азота составляет 150—180 мг/м3. Эти горелки создают шум более низкого уровня, чем горелки с центрально расположенным соплом. Требуется точное их изготовление, т.к. отклонения диаметров сопел, угла расположения их относительно оси горелки и размеров стабилизирующего тоннеля от расчетных ухудшают эжекционную способность и устойчивость работы.
