Комбинированные тсу для сжигания жидкого и газообразного топлива

Для сжигания жидкого или газообразного топлива ВНИИНефтемашем разработаны комбинированные газомазутные факельные горелки марок ФГМ – 95 ВП, ФГМ –120, ФГМ – 120 М. Они имеют высокие технико-экономические показатели, используют для распыливания нагретый в воздухоподогревателях воздух невысокого давления (не более 300 мм водного столба) и могут работать на обоих видах топлива одновременно.

 

Рис. 24. Комбинированная газомазутная горелка ФГМ – 120: 1 – газовый коллектор; 2 – шибер ручной регулировки воздуха; 3 – завихритель; 4 – диффузор; 5 – сопло; 6 – воздуховод; 7 – наружная труба; 8 – паромазутная головка; 9 – внутренняя труба подачи пара; 10 – газовая труба; 11 – шибер регистра; 12 – ручка шибера воздуха.

На рис. 24 представлена схема комбинированной газомазутной горелки ФГМ – 120. Горелка состоит из трех основных узлов: газового, жидкостного и воздушного. В газовый узел входит круговой газовый коллектор 1, откуда газ выходит в топку через выполненные из жаропрочной стали трубы 10 общим сечением 1800 мм². Жидкостной узел состоит из паромазутной головки 8, состоящей из внутренней трубы 9 для подачи пара и наружной трубы 7 для подачи мазута или другого жидкого топлива. Водяной пар, двигаясь по внутренней трубе, подогревает движущееся в межтрубном пространстве жидкое топливо. Выходя из сопла 5 с высокой скоростью, пар обеспечивает тонкое распыливание топлива в диффузоре 4 горелки. Воздушный узел, предназначенный для подвода требуемого количества воздуха на поддержание горения в топке, состоит из первичного и вторичного потоков воздуха и элементов для их регулирования.

Первичный поток воздуха, предварительно подогретый в воздухоподогревателях печи, подается в горелку вентилятором по воздуховоду 6. Пройдя через завихрительную головку, поток воздуха закручивает выходящую из диффузора струю распыленного жидкого топлива, образуя факел горения длиной от 3 до 4 м. Подогрев воздуха позволяет интенсифицировать процесс горения и значительно увеличить тепловую производительность горелки. Вторичный воздух поступает в зону горения из атмосферы под действием разряжения в топке, через круговой шибер 2, степень открытия которого регулируется рукояткой 12. Конструкции других типов горелок отличаются от описанной модели ФГМ – 120 устройством отдельных элементов и их размерами.

Горелки ФГМ лучше приспособлены для работы в вертикальном положении (могут также действовать и в горизонтальном) при подаче на распыление топлива только пара, т.е. без использования вентиляторного воздуха.

Горелки типа ФГМ работают бесшумно и в отличие от форсунок ГНФ с паровым распылом дают более короткое стабильное пламя.

Перечень ТСУ для сжигания как жидкого, так и газообразного топлива, по комплексу показателей соответствующих мировому уровню, приведен в табл. 15.

Табл. 15

Комбинированные ТСУ, соответствующие по комплексу показателей мировому уровню (подтверждено испытательным центром Росстандарта РФ) [3]

Горелочные устройства	Типы горелок	Тепловая мощность, МВт (Гкал/ч)	Примечания
Инжекционные (газожидкостные):	ГУЖ-1,5	1,5 (1,3)	Для печей шатровых и др. (подобного типа)
	ГП-1,25И и Д	1,25 (1,0)	То же
	ГП-2,5И	2,5 (2,2)	Взамен горелки ГП-2
	ГКС-4	4,0 (3,5)	С внутренней амбразурой для стабилизации факела
Дутьевые:	ГП-1,7Д	1,7 (1.5)	Допускают применение холодного вентиляторного воздуха
	ГП-2,5Д	2,5 (2,2)	То же
	ГДК-0,6	0,6 (0,5)	С подачей подогретого до 300^оС воздуха. Имеют встроенные пилотные горелки и внутреннюю амбразуру.
	ГДК-1,25	1,25 (1,1)
	ГДК-2,5	2,5 (2,2)
	ГДК-3,5	3,5 (3,0)
	ГДК-4,5	4,5 (3,9)
	ГДК-5,8	5,8 (5,0)
Воздушно-распылительные:	ГКВР-0,3	0,3 (0,26)	Для нагревателей, где нет водяного пара. Распыливание производится вентиляторным воздухом под давлением от 250 до 450 мм водн. столба
	ГКВР-0,6	0,6 (0,5)
	ГКВР-1,25	1,25 (1,1)
	ГКВР-2,5	2,5 (2,2)

 

Рекомендации по выбору топливно-сжигающих устройств

Для каждой группы трубчатых печей разработаны специальные ТСУ. Рекомендации по их подбору представлены в табл. 16.

  Табл. 16

Ориентация ТСУ к типам трубчатых печей

Горелочные устройства

Типы трубчатых печей

А2Б2

А2В2

3Д2

ГН2

ГС1

ЦС1

ВС

ЦД4

СС

КС1

КД4

Шатровая и др.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Газовые

Инжекционные:

беспламенные панельные (ГБПш)

+

настильного сжигания (ГВН-0,35; ГВН-0,75)

+

+

+

настильного сжигания (ГГР-340М; ГГР-510М)

+

+

Дутьевые:

С подогревом воздуха до 300^оС  (ГД-1,8)

+

Газомазутные

Инжекционные:

со свободным факелом

ГУЖ-1,5

+

ГП-1, ГП-2, ГП-1,25И; ГП-2,5И

+

+

+

ГГМ-5

+

+

+

ГИК-2

+

+

+

настильного сжигания (ФП-2; ФГЩУ)

+

+

+

Дутьевые:

с холодным вентиляционным воздухом (ГП-1,7Д; ГП-2,5Д)

+

+

+

с подогревом воздуха (ГДК-0,6; 1,25; 2,5; 3,5; 4,5 и 5,8)

+

+

+

воздушного распыления мазута горячим воздухом (ГКВР-0,3; 0,6; 1,25 и 2,5)

+

+

+

+

+

 

Воздухоподогреватели

Воздухоподогреватели предназначены для утилизации тепла уходящих топочных газов. Подача подогретого в воздухоподогревателях воздуха к горелкам интенсифицирует процесс горения, способствует повышению температуры газов в топке, значительно увеличивает передачу тепла трубчатым змеевикам за счет излучения. Подсчитано, что при вводе в систему подогрева воздуха расход топлива можно уменьшить на 10 – 12 % и увеличить КПД печи. Опыт эксплуатации показывает, что для предотвращения коррозии трубок воздухоподогревателей, особенно при использовании высокосернистых топлив в горелках, температура стенок была выше температуры точки росы топочных газов на 5 – 10º, т.е. не ниже 130º С. Для этого применяют предварительный или промежуточный подогрев холодного воздуха или специальные схемы компоновки поверхности нагрева. Предварительный или промежуточный подогрев воздуха осуществляется либо рециркуляцией части горячего (метод байпасирования), либо дополнительным подогревом поступающего воздуха в калориферах до входа в воздухоподогреватель с использованием в качестве теплоносителя отработанного пара или горячей воды.

 

Рис. 25. Воздухоподогреватель ВТР конструкции Гипронефтемаша: 1 – трубчатая секция; 2 – смесительная камера; 3 – штуцера рециркуляции воздуха; 4 – обдувочные трубы с соплами 5 – переточный короб; 6 – распределитель входного раструба; 7 – выходной раструб.

 

В рекуперативных трубчатых воздухоподогревателях (ВТР) конструкции Гипронефтемаша (рис. 25) обогрев поступающего из вентиляторов холодного воздуха осуществляется в межтрубном пространстве двух вертикальных трубчатых секций 1, установленных на общей раме. Трубки секций изготавливают из углеродистых сталей с диаметром 50 – 75 мм и длиной 5 м, на концах они соединены с трубными решетками на сварке или развальцовке. Сверху над секциями размещается переточный короб 5, верхняя крышка которого состоит из шести частей, легко открывающихся при чистке труб. Горячие топочные газы подводятся снизу первой секции, проходят внутри вертикально расположенных трубок в короб, затем движутся во вторую секцию и направляются в дымоходы. К секциям с обеих сторон присоединяются два раструба. На входном раструбе, внутри которого имеются распределительные элементы 6, крепится смесительная камера 2.

Холодный воздух воздуходувкой нагнетается в смесительную камеру, где смешивается с горячим воздухом рециркуляции, нагреваясь до 80º С, а затем по распределительным элементам входного раструба равномерно проходит в межтрубное пространство секции. Далее воздух, нагретый движущимся в трубном пространстве секции горячими топочными газами, выходит через выходной раструб 7 на противоположной стороне и по воздуховоду поступает в коллектор горелок для поддержания горения. Часть горячего воздуха (до 40%) через патрубок 3 по байпасному воздуховоду посредством воздуходувки отводится на камеру смешения на рециркуляцию. Количество подаваемого рециркулята автоматически регулируется в зависимости от температуры подаваемого воздуха таким образом, чтобы температура стенок воздухоподогревателя была не ниже температуры росы. Для периодической очистки труб от отложений на верхней и нижней плоскостях торцов трубок установлены два узла обдувки сжатым воздухом, состоящие из труб с воздухоподводящими соплами 4, снабженными механизмами перемещения.

По сравнению с другими типами, воздухоподогреватели типа ВТК отличаются незначительными потерями напора (в мм вод. столба): тракт топочных газов – 120; воздушный тракт – 85; по линии рециркуляции – 50. При значительных потерях напора приходится включать в систему воздухоподогревателей дополнительные дутьевые воздуходувки и дымососы, что приводит к снижению технико-экономических показателей печи.