. 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 из рис. 5.2, 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.
Картина распределения потоков горячего газа и пламени в горелке фирмы Stordy Hauck приводится на рис. 5.3. 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. На рис. 5.4 приводится сравнение эффективности высокоскоростной горелки с эффективностью горелки стандартного типа.
Погруженные горелки еще мало известны [5.6], но их применение для нагрева технологических жидкостей может оказаться весьма эффективным. Агрегат для погруженного горения, разработанный фирмой НудгоШегт, приводится на рис. 5.5.
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.
Рис. 5.2, Влияние вязкости жидкого топ лива на показатели работы горелки
Влияние вязкости жидкого топ лива 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 15.81, которая подробно рассматривается в гл. 6.
Картина распределения потоков горячего газа и пламени горелки фирмы Stordy Hauck
Рис.
5.3. Картина распределения потоков горячего газа и пламени горелки фирмы Stordy Hauck
Системы автоматического регулирования процесса горения представляют собой стандартное оборудование на большинстве новых печей. Как указывалось ранее, основной целью этих систем является- обеспечеиие 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
Рис. 5.4. Сравнение эффективности высокоскоростной горелки и горелки стандартного типа:
І — температура в печи; 2 — температура нагреваемого материала при использова- нии высокоскоростной горелки; 3 — темпе* ратура нагреваемого материала при использовании горелки стандартного типа
Точное регулирование необходимо и для тех процессов, 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 атмосфе-
ру [5.91.
Многие методы регулирования процесса горения основаны на использовании электронно-вычислительных систем. Потоки топлива и воздуха балансируются с помощью ЭВМ и позволяют легко и точно осуществить корректировку подавлению, 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 догда, 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.
Погруженная горелка
Рис. S.S. Погруженная горелка:
/ — насос системы рециркуляции топлива; 2 — вешиляюр; 3 — насос с рециркуляцией нагреваемой жидкости. Возможная экономия топлива при использовании систем регулирования избытка воздуха
Рис. 5.6. Возможная экономия топлива при использовании систем регулирования избытка воздуха:
У)і — нормальное значение при эффективном процессе и хорошем регулировании
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 й 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. 5.6.
<< | >>
Источник: Рей Д.. Экономия энергии в промышленности: Справочное пособие для инженерно-технических работников. Пер. с англ. — М.: Энергоатомиздат,1983. 208 с., ил.. 1983

Еще по теме . Системы сжигания топлива:

  1. 1.3 Двухтопливные комбинированные системы с эжекционными бензиновой и газовой системой сжигания
  2. 1.1. Роль шлакоугольной суспензии в современных процессах жидкофазного восстановления
  3. 1.1. ИННОВАЦИИ КАК ФАКТОР ЭКОНОМИЧЕСКОГО РОСТА
  4. §6.4. Эффективность экологизированной системы подготовки решений о развитии природопользования
  5. 33. Антропогенное загрязнение атмосферы и ее охрана
  6. 32.1. ВЛИЯНИЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
  7. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ МАШИН
  8. ОГЛАВЛЕНИЕ
  9. Введение
  10. Системы сжигания топлива
  11. Печи для сжигания отходов