Системы сжигания топлива.

КПД сжигания топлива — один из самых важных факторов в работе котлов, печей и ряда других нагревательных установок, в которых используется жидкое, твердое или газообразное топливо.

Мероприятия по совершенствованию действующих систем могут сводиться к замене горелки старого типа новой или к установке системы автоматического регулирования соотношения воздуха и топлива в зависимости от изменения нагрузки и внешних условий. Для анализа состава продуктов сгорания используются специальные приборы. Используя результаты этого анализа, можно улучшить процесс горения и, следовательно, получить экономию энергии. В котлах, печах и других установках большое значение имеет предотвращение повреждений воздухоподогревателей, экономайзеров и других теплообменных аппаратов.

Если причиной низкой эффективности процесса горения является плохое смешение, то желательно перейти с инжекционной горелки на горелку с принудительной подачей воздуха.

Как видно, существенное влияние на КПД процесса горения оказывает изменение вязкости топлива, связанное с отклонение его температуры от номинальной. Так, например, изменение температуры нефти на 5 °G снижает КПД горелки на 1—2%. 

Имеется много типов горелок, предназначенных для различных целей и отличающихся формой и относительной длиной пламени. Одна из горелок сконструирована таким образом, чтобы газы омывали стенки печи. 

Горелки такого типа применяются там, где необходимо хорошее распределение теплоты; в этом случае они располагаются вблизи от нагреваемого материала без опасности прямого воздействия пламени.

Эта горелка для высокотемпературного нагрева дает значительную экономию энергии. Она обеспечивает эффективную рециркуляцию газов в камере печи и интенсивную теплопередачу с помощью принудительной конвекции на всех стадиях цикла. Именно такая конструкция горелки разрывает слой неподвижного воздуха вокруг нагреваемого материала, что интенсифицирует нагрев. Приводится сравнение эффективности высокоскоростной горелки с эффективностью горелки стандартного типа.

 Погруженные горелки еще малоизвестны, но их применение для нагрева технологических жидкостей может оказаться весьма эффективным. Агрегат для погруженного горения, разработанный фирмой НудгоШегт. Горелка подобна радиантной трубе, которая погружена в нагреваемую жидкость. Газообразные продукты горения выводятся в жидкость через основание трубы. Горячие газы разбиваются на небольшие пузырьки, которые поднимаются между трубой горения и отсасывающей трубой. Это создает в пространстве между двумя трубами турбулентное движение и обеспечивает тем самым нормальную температуру стенки трубы горелки.

Влияние вязкости жидкого топлива  на показатели работы горелки

Образование пузырьков увели­чивает эффективность теплообме­на между газом и жидкостью. Эта система имеет и другие преимуще­ства. Горение происходит только там, где оно необходимо, при этом не нужен теплообменник, в резуль­тате чего снижаются капитальные и эксплуатационные расходы.

Эти горелки широко используются на установках кислотного травления и позволяют повысить производительность и снизить расход, топлива. Снижение расхода топлива связано с турбулентным движе­нием, которое дает возможность вести травление при температуре на 10—15° С ниже, чем при обычном способе нагрева в травильных ваннах.

Особый интерес представляет рекуперативная горелка.

Системы автоматического регулирования процесса горения пред­ставляют собой стандартное оборудование на большинстве новых пе­чей. Как указывалось ранее, основной целью этих систем является обеспечение правильного соотношения воздуха и топлива в горелке. Правильное соотношение обеспечивает высокий КПД, поскольку предотвращаются потери теплоты с уходящими газами из-за высокого коэффициента избытка воздуха или потери с химическим недожогом из-за низкого коэффициента избытка воздуха. Системы регулирования необходимы также с точки зрения безопасности, так как избыточно обогащенная смесь может привести к взрыву. Процесс горения может также повлиять на качество продукта и ход всего технологического процесса.

Сравнение эффективности высокоскоростной горелки и горелки стандартного типа:

1 — температура в печи; 2 — температура нагреваемого материала при использова­нии высокоскоростной горелки: 3 — температура нагреваемого материала при ис­пользования горелки стандартного типа

Точное регулирование необходимо и для техпроцессов, когда тре­буется восстановительная газовая среда или обедненная среда для целей окисления. Для достижения хороших результатов иногда необ­ходимо по мере хода процесса изменять газовую среду, что также тре­бует применения системы автоматического регулирования, Непосред­ственным же результатом исключения обогащенных и обедненных сме­сей в ходе нормальной работы является снижение выбросов в атмосферу.

Многие методы регулирования процесса горения основаны на ис­пользовании электронно-вычислительных систем. Потоки топлива и воздуха балансируются с помощью контроллера и позволяют легко и точно осуществить корректировку по давлению, температуре и запрограмми­рованной потребности в избытке воздуха. Такая система может ис­пользоваться для горелок, работающих на нефти или газе, в нее вклю­чены также расходомеры воздуха и топлива.

Система автоматического регулирования имеет следующие основ­ные особенности:

при повышении нагрузки количество топлива начнет увеличивать­ся только тогда, когда под действием системы регулирования увели­чится объем подаваемого в топку воздуха. Снижение нагрузки приве­дет к уменьшению объема подаваемого воздуха именно в тот момент, когда снижение количества топлива уже произошло; 

при регулировании сдвига можно установить требуемый коэффи­циент избытка воздуха (в процентах) несмотря на изменение нагрузки.

1 — насос системы рециркуляции топлива; 2 — вентилятор; 3 — насос с рециркуляцией нагре­ваемой жидкости.

Возможная экономия топлива при использовании систем регулирова­ния избытка воздуха:

Регулирование наклона позволяет проводить автоматическое откло­нение увеличения соотношения избытка воздуха, причем регулиро­вания сдвига и наклона осуществляются без влияния друг на друга;

сигналы, выходящие из системы, могут использоваться для приве­дения в действие пневматических и электрических систем регулиро­вания;

система регулирования определяет отклонения в смеси, когда ус­ловия не соответствуют прогнозируемым, а с помощью расходомера непрерывно проверяется правильность протекания процесса.

Эффективность поддержания оптимальных соотношений воздуха и топлива с использованием системы регулирования показана на рис:

назад к разделу "Статьи"