СПОСОБ ГРУППОВОГО РОЗЖИГА СВОДОВЫХ ГОРЕЛОК ТЕПЛОВЫХ АГРЕГАТОВ
METHOD OF GROUP FIRING OF ROOF BURNERS OF HEAT UNITS

Изобретение относится к технике сжигания газа и может быть использовано для розжига горелок, установленных в ряд на своде теплового агрегата металлургических печей, в частности, зажигательных горнов.
Широко распространенным является способ розжига горелок тепловых агрегатов, в котором запальную горелку располагают внутри корпуса разжигаемой горелки или в специальном запальном отверстии, имеющемся в кладке агрегата, причем запальную горелку располагают таким образом, чтобы ее факел при развитии пересекал траекторию истечения топливовоздушной смеси, вытекаемой из разжигаемой горелки (Винтовкин А.А. и др. Горелочные устройства промышленных печей и топок. Конструкции и технические характеристики. Справочник. М.: Интермет Инжиниринг, 1999 г., стр. 384) [1].
Недостатком такого способа является невозможность розжига одной стационарно установленной запальной горелкой нескольких горелок теплового агрегата, установленных в один ряд на его своде.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является способ розжига горелок, установленных в несколько рядов на своде зажигательного горна агломерационной машины (В.П. Жилкин, Д.Н. Доронин. Производство агломерата. Технология, оборудование, автоматизация. г. Екатеринбург, Уральский центр ПР и рекламы, 2004 г.) [2]. Розжиг горелок производится от факела запальной горелки, установленной под сводом горна на линии расположения ряда его горелок. Однако при зажигании смеси, вытекающей из горелочной амбразуры горелки, расположенной вблизи боковой стенки горна, переброса пламени от разожженной горелки горна к рядом установленной горелке горна не происходит даже в том случае, если расстояние между горелками минимально. Это вызвано тем, что факел запальной горелки при его внедрении в поток, вытекающий из первой разжигаемой горелки горна, разрушается.
Такие способы розжига не регламентированы нормами и правилами безопасности и приводят к взрывам газов в печах. Так как разработчики стараются не публиковать свои неудачные решения, то ссылки на это практически отсутствуют в литературе. Исключение - книга Винтовкин А.А., Деньгуб В.В., Г.В. Воронов «Топливо, его сжигание и взрывоопасность», г. Екатеринбург, Межрегиональный издательский центр, 2015 г. [3].
Известны газовые запальные горелки, применяемые в газопечной теплотехнике, («Винтовкин А.А. Деньгуб В.В. Горелочные устройства, г. Екатеринбург, ООО «УИПЦ», 2013 г.) [4].
Горелки имеют воздухоподводящий корпус, газовую часть и встроенные средства для воспламенения газовоздушной смеси в виде электроискрового разрядного устройства, а также средства контроля пламени в виде ионизационного датчика, пневматического модуля или оптического сигнализатора.
Общий недостаток этих горелок заключается в ограниченных возможностях по обеспечению розжига группы горелок тепловых агрегатов, расположенных на его своде в один ряд на удалении от места установки запальных горелок. Кроме того, такие запальные горелки работают надежно только в том случае, если при работе они формируют газовоздушную смесь с коэффициентом расхода воздуха, близким к единице, что обеспечивает короткий и жесткий факел длиной от 300 до 800 мм и не обеспечивает длиннопламенное горение.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленной запальной горелке представляется горелка, показанная на рис. 61 источника [4]. Горелка имеет воздухоподводящий корпус и газовую часть с распределительным устройством, в котором размещен электрод розжига в изоляторе и газовая приемная труба. На выходной стороне запальной горелки газовая труба заканчивается смесителем, в котором размещен рабочий торец электрода зажигания. Горелка имеет также контрольный электрод, выполненный из нихрома или тантала, рабочий конец которого расположен в выходном наконечнике корпуса. Недостатком этой запальной горелки являются ограниченные возможности по регулированию длины факела. При номинальной нагрузке запальник имеет длину факела от 200 до 400 мм. При попытке увеличения расходов газа и воздуха или только газа, в лучшем случае, длина турбулентного факела не увеличивается, в худшем случае происходит отрыв пламени от наконечника.
Такая особенность работы запальной горелки является недостатком, так как ее факел может воспламенить топливовоздушную смесь, вытекающую только из ближайшей основной горелки теплового агрегата, и не может воспламенить смесь, вытекающую из соседней горелки. Для розжига соседней горелки необходимо применять дополнительную запальную горелку, либо переставлять эту же запальную горелку в другое запальное отверстие в кладке теплового агрегата, что доставляет эксплуатационные неудобства.
Указанные недостатки способа розжига сводовых горелок тепловых агрегатов и запальной горелки для его осуществления вынуждают устанавливать в каждую сводовую горелку теплового агрегата собственное запальное устройство, оснащенное источником высокого напряжения, дополнительными газо-воздухопроводами, отсечными электромагнитными клапанами, что существенно усложняет эксплуатацию теплового агрегата, особенно при большом количестве сводовых горелок.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение гарантированного группового розжига сводовых горелок, установленных в один ряд на своде теплового агрегата металлургических печей минимальным количеством стационарно установленных запальных горелок.
Для этого предложен способ розжига сводовых горелок, включающий организацию длиннопламенного сжигания газа двумя запальными горелками и направление запальных факелов вдоль свода горна навстречу друг другу на расстоянии 0,5 диаметра горелочного туннеля от свода и от оси установки горелок на своде. При этом используют запальные горелки, обеспечивающие развитие в факеле двух взаимосвязанных очагов горения: один очаг горения формируется внутри наконечника горелки, другой развивается на протяженном расстоянии от ее выходного торца. Для этого газовый канал каждой из запальных горелок на участке входа разделяют на два трубопровода, один из которых снабжают соплом с перфорированной шайбой и отбойником, обеспечивающим пропуск 10-15% газа за подпорную шайбу, а другой - прямоструйным наконечником, обеспечивающим пропуск 85-90% газа.
Такое предложение позволяет получить максимально длинный запальный факел при минимальном расходе газа, что обеспечивает возможность разжигать несколько горелок, расположенных в одну линию на своде теплового агрегата.
Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в получении максимально длинного запального факела при минимальном расходе газа.
Изобретение иллюстрируется чертежами применительно к розжигу сводовых горелок зажигательного горна агломерационной машины, где на фиг. 1 показан фрагмент продольного разреза горна с установленными патрубками для запальных горелок; на фиг. 2 - поперечный разрез горна; на фиг. 3 - общий вид запальной горелки; на фиг. 4 - приемная головка запальной горелки; на фиг. 5 - вид запальной горелки со стороны выходного наконечника; на фиг. 6 - сопло-стабилизатор.
Заявленный способ реализуется следующим образом.
На боковые стенки теплового агрегата 1, на своде 2 которого установлены разжигаемые горелки 3, устанавливают запальные горелки 4, которые создают встречные запальные факела 5. Выходные патрубки 6 для ввода запальных горелок располагают на расстоянии 0,5 диаметра горелочного туннеля 7 от свода и от оси установки горелок в ряду. Под разжигаемыми горелками, установленными на своде теплового агрегата в один ряд, формируют два встречно направленных факела, траектория развития которых находится на расстоянии 0,5 диаметра горелочного туннеля от свода и от оси установки горелок в ряду.
Каждая из запальных горелок для реализации предлагаемого способа содержит воздухоподводящий корпус 8 с подпорной шайбой 9, газовую камеру 10 с входным патрубком 11, электрод розжига 12 и контроля пламени 13. Газовая камера 10 соединена с трубопроводом 14, оканчивающимся выходным соплом 15 с перфорированной шайбой 16 и отбойником 17, обеспечивающим пропуск 10-15% газа, а также с трубопроводом 18, оканчивающимся прямоструйным наконечником 19, обеспечивающим пропуск 85-90% газа. На подпорной шайбе выполнена скоба 20, образующая с электродом розжига разрядный промежуток.
Горелки работают следующим образом. Воздух, подведенный в корпус горелки при выходе из подпорной шайбы 9, образует в нем зону интенсивного завихрения, в которую через сопло 15 вытекает часть топливного газа. Этот газ перемешивается с воздухом в застойной зоне перфорированной шайбы 16 и воспламеняется от искрового разряда, инициируемого в промежутке между скобой 20 и разрядным торцом электрода розжига 12. Возникшее пламя удерживается за шайбой 16 и за подпорной шайбой 9 и развивается в основном в наконечнике воздухоподводящего корпуса 8. Остальная основная часть газа вытекает из наконечника 19 трубопровода 18. Струя этого газа пронизывает пламя, возникшее за шайбой 9, воспламеняется и сгорает частично за счет воздуха, вытекающего из запальной горелки, частично за счет воздуха, вытекающего из горелочных камней разжигаемых горелок 3. При этом в топочном пространстве возникают два очага горения: один представляет собой жесткий и короткий факел вблизи запальной горелки, который омывает контрольный электрод, на который подается низковольтный электрический потенциал, способствующий возникновению тока ионизации, свидетельствующего о возникновении пламени, а другой - длинный и в основном диффузионный, горение в котором происходит за счет воздуха в атмосфере печи.
Установка под сводом теплового агрегата запальных горелок предложенной конструкции со смещением осей их факелов на половину диаметра горелочного туннеля по высоте от свода и по его длине позволяет получить факел длиной до 2,5 мм. При этом вытекающие из разжигаемых горелок потоки только воспламеняются, не разрушая запальные факела.
Таким образом, изобретение позволяет получить максимально длинный запальный факел при минимальном расходе газа, что обеспечивает возможность разжигать несколько горелок, расположенных в одну линию на своде теплового агрегата.