Диффузионные газовые горелки




Данные горелки могут работать без всяких переделок на газе с теплотой сгора­ния и плотностью, отличающихся от расчетных, при сохранении тепло­вой мощности за счет изменения давления газа в корпусе горелки. Искомое давление, Па, определяют по формуле

 

, ((2.6)

где Wo - число Воббе, кДж/м3;

p - давление газа. Па.

Следует иметь в виду, что снижение давления и выходной скорости газа приведет к ухудшению условий смешения газа с воздухом, увели­чению светимости факела и уменьшению допустимого теплового напря­жения топочного объема. Особенно важно это учитывать при использо­вании подовых и щелевых горелок.

Поэтому для этих горелок при повышении теплоты сгорания газа желательно сохранить или даже увеличить его давление перед горелкой. В этом случае необходимо уменьшить сечение газовых сопел. Искомое сечение равно, м2:

 

, ((2.7)

 

Для подовых и щелевых горелок уменьшить сечение газовых сопел возможно только заменив коллекторы, а для этого необходимо выпол­нить новый расчет газовой горелки по следующей методике.

Подовая горелка состоит из двух элементов: стальной бесшовной трубы (коллектора) с просверленными в ней отверстиями для выхода газа и огневой части. Последняя представляет собой щель, выложенную из огнеупорного кирпича и располагаемую над трубой горелки.

Для горелок низкого давления расчетом определяют:

а) размеры коллектора и огневой части;

б) диаметр выходных отверстий, их число и расположение на коллекторе;

в) необходимое давление газа перед горелкой и разрежение в топке;

Количество горелок принимается из условия равномерного разогре­ва всего пода топки. При этом рекомендуются следующие конструктив­ные размеры. Расстояние между двумя соседними горелками должно на­ходиться в пределах от 0,3 до 1,2 м, расстояние от щели горелки до стенки топки не менее 0,35...О,4 м, ширина щели - не более 0,2 м, высота щели - 0,26 м. Диаметр коллектора составляет 0,04... 0,2 м. Скорость движения газа принимают до 20 м/с.

Для обеспечения равномерной высоты пламени рекомендуется прини­мать поперечное сечение трубы в 1,5...2,5 раза больше суммарного сечения горелочных отверстий.

Диаметр отверстий диффузионных горелок колеблется в пределах от 0,5 до 5 мм; следует учитывать легкую засоряемость отверстий ма­лого диаметра.

При выборе шага между отверстиями следует учитывать, что макси­мальный шаг отверстий горелок определяют из условия передачи пламе­ни соседним отверстиям, при минимальном шаге сливаются язычки пламе­ни соседних отверстий с ухудшением доступа воздуха к газу и условий перемешивания, что приводит к нарушению нормального процесса сжига­ния газа.

Расход газа, м3/ч, горелкой определяют по формуле

 

, ((2.8)

где q - номинальная теплопроизводительность установки, кВт;

Qн - низшая теплота сгорания газа, кДж/м3;

N - число однотипных горелок;

h - КПД установки.

Диаметр коллектора dk, м, определяют по формуле

 

, ((2.9)

где Wk - скорость газа в коллекторе, м/с.

 

Принимается Wk =5...20 м/с (меньшая скорость - при низком давлении, большая - при среднем).

На основании расчета dk по таблице 2.1 выбирается соответствующая стандартная труба.

Ширину кирпичной щели a определяют по скорости воздуха в узком сечении щели Wв =2,5....8,0 м/с. Меньшую величину выбира­ют для топок, работающих за счет тяги (без дутья); она должна соот­ветствовать разрежению в топке. Если разрежение в топке известно, то Wв, м/с, определяется по формуле

, (2.10)

где Dp - разрежение в топке, Па;

rв - плотность воздуха при рабочих условиях, кг/м3;

mв - коэффициент расхода, который учитывает все гидрав­лические сопротивления на пути движения воздуха;

Его можно принимать mв =0,7.

Длину коллектора, м, определяют по формуле

 

 

, (2.11)

где qk - тепловая нагрузка, кВт/м.

Для секционных отопительных котлов

qk = 230...460кВт/м

Для котлов малой производительности (4,б...7,6 МВт) с высотой топки до З м

qk = 1150...1750 кВт/м

Для котлов средней производительности (11...58ВМт) с высотой топки более З м

qk =2300...3500кВт/м

Длина коллектора должна быть на 0,1...О,6м меньше длины топки.

Таблица 2.1 Трубы стальные бесшовные по ГОСТ 8733-91 и ГОСТ 8734-91*

Условный диаметр, мм Наружный диаметр, мм Толщина стен- Внутренний диа- ки, мм метр, мм
    3,0 39,0
    3,0 51,0
    3,5 69,0
    3,5 82,0
    4,0 100,0
    4.0 125,0
    4,5 150,0
    6,0 207,0

 

Длину коллектора l можно принимать, ориентируясь на размеры топки, а из формулы (32) находить значение qk и проверять попадает ли оно в допустимые пределы для рассчитываемого котла.

Рекомендуется принимать два ряда отверстий в коллекторах при их шахматном расположении.

При угле между рядами сопел b =90° коэффициент расхода воздуха принимают a =1,15, а при b =180° - a =1,1. С увеличе­нием b длина факела уменьшается.

Ширину кирпичной щели, м, определяют по формуле

 

, (2.12)

где a - коэффициент избытка воздуха;

Vo - теоретическое количество воздуха, м33;

Qг - расход газа горелкой, м3/ч;

l - длина коллектора, м;

Wв - скорость воздуха в щели, м/с;

t - температура воздуха, С;

dн - наружный диаметр коллектора, м.

Если принималась Wв, то определяется разрежение Dp в топке, Па, по формуле

 

, (2.13)

 

Глубина проникновения струй газа, м, в поток воздуха в узком сечении щели определяется по формуле

 

, (2.14)

где dн - наружный диаметр трубы коллектора, м.

 

Шаг между огневыми отверстиями, мм, принимают равным

 

d = 0,75 h + (2....5), мм, (2.15)

 

где h - глубина проникновения струи, мм.

Для чугунных котлов целесообразнее принимать диаметр отверстий 1,3....2 мм с шагом 13...20 мм, а для производственных котлов величина do = 2...4 мм, а d =20...30 мм

Отношение скоростей газа и воздуха рекомендуется принимать в пределах . Большее отношение выбирают при работе котла без дутья.

Диаметры сопел, мм, определяют по формуле

 

, (2.16)

 

где j - угол встречи потоков газа и воздуха;

Ks - коэффициент, зависящий от шага сопел d, принимается по таблице 2.2

 

Таблица 2.2 Значение коэффициента Кs

 

Относительный шаг d/dc       ¥
Коэффициент Ks 1,6 1,7 1,9 2,2

 

Количество отверстий, шт, определяют по формуле (при двух рядах отверстий)

 

, (2.17)

где l - длина коллектора, мм;

d - шаг отверстий, мм.

Фактический расход газа, м3/ч, коллектором, определяют по формуле

 

 

, (2.18)

где dc - диаметр отверстия, мм;

Wc - скорость вылета газа из отверстия, м/с.

После выполнения этих расчетов необходимо проверить расхож­дение между требуемым Qг и фактическим Qф расходами газа. При невязке более 10% необходимо сделать перерасчет. Фактический расход газа можно увеличить, увеличив скорость движения газа и воздуха или ширину щели.

Для равномерной загрузки всех сопел необходимо, чтобы сум­марная площадь сопел, мм2, не превышала 40...60% площади коллектора, то есть

 

 

, (2.19)

где dвн - внутренний диаметр коллектора, мм.

Если это условие не выполняется, то необходимо увеличить диаметр коллектора и расчет повторить.

Необходимое давление газа перед горелкой, Па, определяют по формуле

 

 

, (2.20)

где m - коэффициент расхода отверстия горелки, равный 0,7....0,8;

Sz - сумма коэффициентов гидравлических сопротивлений горелки (местных и линейных) от задвижки (включая и последнюю) до выходных отверстий (коэффициент z отнесен к динамическому давлению газа в коллекторе горелки);

Fo - суммарная площадь выходных отверстий, м2;

F - площадь сечения коллектора горелки, м2;

W к - скорость движения газа в коллекторе, м/с;

rг - плотность газа, кг/м3.

При расчете подовых горелок среднего давления, как правило, известно давление газа, при котором будет работать горелка. Поэтому скорость истечения газа из сопел, м/с, определяют по формуле (если имеется развитый топочный объем) и при отношении абсолютных давлений после и до сопла p2/p1> 0,5

 

, (2.21)

 

где k - показатель адиабаты, равный природного газа 1,3;

p1 - абсолютное давление газа перед соплом, Па;

p2 - абсолютное давление газа на выходе из сопла, Па (при расчетах принимается равным 103300 Па);

r1 - плотность газа при давлении газа p1, кг/м3;

m - коэффициент истечения, принимаемый равным 0,7.....0,8.

Плотность газа r1,кг/м3, определяют по формуле (при температуре газа 0°С)

 

, (2.22)

 

В остальном расчет проводится аналогично горелкам низкого давления. Давление газа перед горелкой не определяется. При этом высота факела будет значительной.

 

Список рекомендуемой литературы

1.Ионик А.А. Газоснабжение. - П.: Стройиэдат, 1981. - 413 с.

2.Пешехонов Н.И. Проектирование газоснабжения (примеры расчета),-Киев: Будівельник, 1970. - 148 с.

3. ДБН В 2.5-20-2001 Газопостачання-К.: Госстрой Украины, 2001. – 287 с.

4. Стаскевич М.Л., Северинец Г.М., Вигдорчик Д.Я. Довідник по газопостачанню та використанню газу. – Л.: Надра, 1990. – 762 с.

5. Газопостачання. Частина 1. Газопостачання Населених пунктів./ Шишко Г.Г та ін.- К.: КДТУБА, 1997. – 119 с.

Содержание

  Введение………………………………………………………………….  
  Расчет инжекционных газовых горелок………………………………..  
1.1 Расчет инжекционных газовых горелок низкого давления…………..  
1.2 Расчет инжекционных газовых горелок среднего давления…………  
  Проверка работы горелок на новые условия работы…………………  
2.1 Инжекционные газовые горелки среднего давления…………………  
2.2 Инжекционные газовые горелки низкого давления…………………..  
2.3 Газовые горелки с принудительной подачей воздуха……………….  
2.4 Диффузионные газовые горелки………………………………………  
  Список рекомендованной литературы…………………………………  

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ ГАЗОВЫХ ГОРЕЛОК В КУРСОВОМ ПРОЕКТЕ "ГАЗОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНА ГОРОДА"

(специальность 6.092100 “Теплогазоснабжение и вентиляция”)

Составители: Виктор Иванович Захаров

Злата Викторовна Удовиченко

Алексей Викторович Захаров



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-11-01 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: