На многих вращающихся барабанных печах подача топлива и воздуха в горячей головке печи осуществляется отдельными неорганизованными потоками. Так как воздух весь или частично подсасывается через холодильники за счет тяги, создаваемой дымососом в загрузочном конце барабана, его поток контролировать затруднительно. При этом обеспечиваются наихудшие условия перемешивания топлива и воздуха, процесс сжигания затягивается, что приводит к значительному удлинению факела. В некоторых случаях полное сжигание газа удается достигнуть только у загрузочного торца печи. Для полного сгорания газа и укорочения факела подают избыточное количество воздуха в печь, соответствующее коэффициенту его расхода 1,22–1,27 и выше, что приводит к перерасходу топлива. К тому же нерегулируемая длина факела не позволяет обеспечивать оптимальное распределение температуры по длине печи.
Предлагаемая горелка позволяет улучшить смешение газа и воздуха и снизить коэффициент расхода воздуха до 1,05–1,1. Это дает возможность за счет снижения затрат тепла на нагрев балластного воздуха, повышения температуры факела и интенсификации теплообмена снизить расход природного газа минимум на 10 %. Возможность регулирования длины факела такой горелкой обеспечивает оптимальные распределение температуры по длине печи и режим обжига сырья.
Принцип действия горелки
Горелка серии ПГ относится к типу диффузионных горелок, при работе которых смешение газа с воздухом осуществляется в пространстве печи. По мере смешения газа с воздухом происходит сгорание газа, а длина факела зависит от интенсивности перемешивания.
Рис. 1. Горелка с регулируемой длиной факела в разрезе. | Регулирование длины факела горелки ПГ-35 осуществляется подвижным газораспределительным клапаном, который соединен с тягой через муфту вращения. Перемещение газового клапана осуществляется при вращении маховика (рис. 1). |
Самый длинный факел получается при полностью вдвинутом внутрь горелки газораспределительном клапане. При этом газ истекает в печь через свободное газовое сопло с относительно небольшой скоростью. Воздух поступает в печь со скоростью, близкой к скорости газа.
При небольших и равных скоростях потоков и их параллельной направленности создаются условия замедленного смешения на границе струй и реализуется самый длинный факел.
Для получения наиболее короткого факела путем вращения маховика тяга перемещает газораспределительный клапан до полного перекрытия газового сопла. В этом случае газ истекает через отверстия отдельными струями под углом к потоку воздуха и реализуются условия наилучшего смешения потоков, в результате чего факел укорачивается.
Устойчивая работа горелки обеспечивается стабилизаторами, установленными в сопловой части горелки.
Система автоматики безопасности выполнена на основе блока управления БАУ-ТП и первичных датчиков. БАУ-ТП является микропроцессорным контролером с разработанным индивидуальным программным обеспечением. Непрерывный контроль производится по следующим параметрам:
- давление газа;
- давление воздуха (при необходимости);
- разрежение;
- контроль пламени.
Звуковая и визуальная сигнализация обеспечивают информативность при возникновении аварийных ситуаций. Одновременно с сигнализацией происходит автоматическое прекращение подачи газа на горелки. Подробное описание блока БАУ-ТП и его работа приведены в заводской инструкции по эксплуатации.
Апробация
Рис. 2. Установка горелки с регулируемой длиной факела в торце горячей головки печи. | Новые горелки прошли успешные промышленные испытания и внедрены на 4-х вращающихся барабанных печах Побужского ферроникелевого комбината при переводе их с отопления мазутом на природный газ, а также внедрены на вращающейся барабанной печи Великоанадольского огнеупорного комбината. Фотография установки горелки с регулируемой длиной факела на печи представлена на рис. 2.
|
Результаты промышленных испытаний работы вращательной барабанной печи до и после установки новых горелок
№ | Параметры | Размерность | Старые горелки | Горелка ПГ-35М |
1 | Производительность печи | т/ч | 19–23 | 18–20 |
2 | Давление природного газа перед горелками | кгс/см2 | 0,8 | 0,8 |
3 | Расход природного газа | м3/ч | 3100 | 2200 |
4 | Давление первичного воздуха | кгс/м2 | 200–220 | 200–220 |
5 | Расход первичного воздуха | м3/ч | 9000–11000 | 6000–8000 |
6 | Температура в горячей головке печи | єС | 660–750 | 760–860 |
7 | Температура в пылевой камере | єС | 420–550 | 330–360 |
8 | Температура перед электрофильтрами | єС | 250–280 | 180–190 |
9 | Температура перед дымососом | єС | 100–150 | 80–90 |
10 | Разрежение в горячей головке печи | кгс/м2 | 1,0–2,0 | 1,0–2,0 |
11 | Разрежение в пылевой камере | кгс/м2 | 5,0–7,0 | 3,0–4,0 |
12 | Разрежение перед дымососом | кгс/м2 | 120–150 | 80–100 |
Используемый в предлагаемых горелках принцип регулирования длины факела позволяет разрабатывать конструкции горелок различной тепловой мощности для различных видов топлива. Горелки могут применяться в печах с подачей всего воздуха вентилятором, частичной подачей воздуха вентилятором и 100 %-ной подачей воздуха за счет тяги, создаваемой дымососом.
