НОВЫЕ
ЭФФЕКТИВНЫЕ ГОРЕЛОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА И ОПЫТ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Институт газа Национальной академии наук Украины ( ИГ НАНУ) традиционно занимается
исследованием процессов сгорания различных газообразных топлив: природного,
коксового, доменного газов и их смесей, сжиженного, рудно-термического газов, других
горючих газов. Наряду с этим исследуются и процессы горения жидких топлив и
смесей газов с различными твердыми и жидкими топливами. Эффективное
использование природного газа в качестве топлива для промышленных печей
предполагает, во-первых, качественное его сжигание с минимальным недожегом и выходом вредных веществ и, во-вторых, интенсивную и максимально полную передачу полученного при сжигании тепла нагреваемым изделиям или
материалам. Наиболее
полно этим требованиям соответствуют горелки частичного и полного предварительного
смешения, так называемые горелки «кинетического горения», создающие факела различных объемов, протяженности и форм, в том числе и прямоструйные скоростные (до 100 м/с и
выше) потоки горящей смеси и продуктов сгорания. В
Институте разработана серия
скоростных горелок ГНБ (горелки напорные бестуннельные), в которых стабилизация
пламени осуществляется с помощью специальных струйных стабилизаторов. Высокая
скорость истечения смеси обеспечивается высоконапорным воздухом (не ниже 2
кПа). Создана следующая
серия типоразмеров горелок ГНБ: ГНБ-80, ГНБ-100, ГНБ-125, ГНБ-160, ГНБ 160(П), ГНБ-300,
ГНБ-З00(П), ГНБ-500, ГНБ-600. Цифры в обозначении
указывают на тепловую мощность горелки. Типоразмеры горелки с индексом (П) предназначены для работы на
подогретом воздухе. Отличительной
особенностью горелок ГНБ является высокая надежность в работе и качественное сжигание
топлива. Содержание
СО в сухих неразбавленных продуктах
сгорания при коэффициенте избытка воздуха
равном 1,0 составляет 0, 009…0, 02 %/ м³ или 90…200 ppm. Содержание
оксидов азота NOx в пересчете на NO2 составляет 60…126 мг/м³ или 30…62 ppm. Коэффициент
рабочего регулирования тепловой мощности (Nмин:Nном) составляет 1:4. Горелки
работают в ручном и автоматическом режимах розжига, с контролем пламени и без
него, без специальных горелочных
туннелей, легко монтируются как в своде,
так и в боковых стенах печей. Длина
горелок может изменяться от 360
мм до 2500 мм в зависимости от мощности, толщины
стенки (свода) печи и других условий. Горелки
ГНБ предназначены для сжигания природного газа низкого и среднего давления и
рекомендованы к применению в печах, где требуется интенсивный и равномерный
нагрев изделий и материалов. Область
применяемости горелок по температуре нагрева изделий составляет от 400 до 1300
°С. Однако, поскольку не существует универсальной горелки для различных
агрегатов и теплотехнологий, то мощность горелок и габаритные размеры, схема
расположения относительно нагреваемых тел, конструкция монтажного узла
определяются и разрабатываются индивидуально для каждого агрегата в
соответствии с его конструкцией, технологией нагрева, характеристиками газа и
тяго-дутьевого оборудования, а также другими индивидуальными условиями. С 1990г.
на предприятиях Украины внедрено более 1500
шт. горелок ГНБ различной тепловой мощности. В туннельных,
кольцевых и камерных печах промышленности строительных материалов широко используются горелки ГНБ-80; 100; 125 и 160.
Они установлены как в своде, так и боковых стенах. Создаваемые горелками потоки
продуктов сгорания с высокой кинетической энергией инициируют интенсивную
рециркуляцию газов в поперечном сечении печи, способствуют выравниванию
температур по высоте печи и интенсификации конвективной теплопередачи, что
приводит к снижению расхода топлива на 10-20%. На фото
представлены два варианта горелки ГНБ мощностью 80кВт и 125кВт, предназначенные
для отопления туннельных печей обжига керамического кирпича.
Использование
горелок ГНБ в ванных и тигельных печах для плавления алюминия и алюминиевых
сплавов позволяет экономить до 30% топлива. Для двухкамерной плавильной печи
плавления алюминиевых отходов разработаны и внедрены горелки ГНБ-160 на
подогретом до 350 ºС воздухе. Воздух подогревается в конвективном струйном
рекуператоре РКС-400. При
переводе 4-х 90-метровых вращающихся печей для обжига
окисленных никелевых руд с отопления
мазутом на природный газ были разработаны горелки ПГ-35 для сжигания 3500 м3/ч природного газа и горелки РТГ- 10 для сжигания 1000 м3/ч рудно-термического газа. На каждой из печей
установлена пара горелок: ПГ и РТГ. В качестве постоянно действующего запального устройства для этих горелок
установлены горелки ГНБ-300 с контролем наличия пламени. Для вертикального
стенда сушки и разогрева металлургических ковшей при переводе их с отопления
мазутом на природный газ разработана горелка ГНБ-600. В крышках двух ковшей
установлено по одной горелке. В результате применения этих горелок время сушки
и разогрева ковшей сократилось с 8-10 часов до 4-5 ч, а затраты топлива
снизились на 45%. Продолжаются
работы по расширению типового ряда горелок ГНБ, их модификаций и областей применимости. На базе
горелки ГНБ-80 создан теплогенератор ГНБ-80-ТГ (см.фото), создающий поток теплоносителя
с температурой 200..700°С и скоростью выхода смеси 60 – 100 м/с. Такие
теплогенераторы используются для сушки и
нагрева различных материалов, в том числе и для установки в зоне подогрева
туннельных печей, где с их помощью происходит выравнивание температуры в
рабочем канале и интенсифицируется процесс досушки и нагрева кирпича.
Теплогенератор оснащен электродами розжига и контроля пламени.
Для
вращающихся печей производства керамзита разработана многосопловая горелка ГР с регулируемой длиной факела мощностью
13МВт. Для
нагревательных и термических печей разработаны скоростные туннельные горелки
серии ГН мощностью 20, 50, 100, 250, 350 кВт. С их помощью обеспечивается
высокая, ±(5-10), равномерность нагрева во всем диапазоне температур. Коэффициент избытка
воздуха в печи при низкотемпературной
выдержке не превышает 1,5. Коэффициент полезного действия камерных
термических печей с выдвижным
подом, F=24м², массой садки 100 т, (см. фото ниже) составляет 60% и выше.
Разработана,
изготовлена и запущена малогабаритная (24м) туннельная печь (фрагменты см. на фото) для обжига лицевого кирпича мощностью до
3,0 млн. шт. в год. Печь работает на дизельном топливе. Для его качественного сжигания
в стесненном пространстве печи была разработаны плоскопламенные горелки на
дизельном топливе серии ГПП-Д мощностью
7, 12, 15 и 25 л/час. На двух печах установлено по 4 горелки мощностью 15 л/ч
каждая. Горелки отлично себя зарекомендовали, обеспечивая интенсивный,
равномерный нагрев и обжиг кирпича.
Все
разработанные и изготовленные нами горелки прошли Государственные приемочные
испытания, сертифицированы и рекомендованы к применению
на промышленных печах. Права защищены Патентами.
|