Новое поколение горелок: регенеративные, рекуперативные и рекуперативно-горелочные блоки
Регенеративные, рекуперативные и рекуперативно-горелочные блоки – это аппараты, которые комбинируют в себе функции горелочного и теплоутилизирующего устройства.
Принцип работы рекуперативной горелки следующий: через горелку противотоком по различным каналам поступают воздух горения в рабочее пространство печи и продукты сгорания из рабочего пространства печи.
Принцип работы регенеративной горелки следующий: одни и те же тракты попеременно (со смещением во времени) служат для подачи воздуха горения в рабочее пространство печи и продукты сгорания из рабочего пространства печи.
Принцип работы рекуперативно-горелочного блока следующий: канал отбора продуктов сгорания располагается вблизи устья горелки, а тракты продуктов горения и воздуха горения пересекаются не в горелке, а в примыкающем к ней рекуператоре.
Достоинством всех этих систем являются компактность и высокая степень утилизации теплоты благодаря малым теплопотерям в трактах.
На рис. 2.8 показана схема печи с регенеративными горелками. Регенеративные горелки 1 и 2 устанавливаются с противоположных сторон рабочего пространства печи. Характерной особенностью этих горелок является непосредственное расположение компактных регенераторов 1 и 2 около места подвода газа и воздуха в печь. Печь с регенеративными горелками является реверсивной. Регенеративные горелки работают попеременно на нагреве и охлаждении регенеративных насадок, что осуществляется с помощью регулирующих клапанов. Дым после регенераторов удаляется дымовой трубой в окружающее пространство.
Рис. 2.8 – Схема печи с регенеративными горелками
Устройство регенеративной горелки приведено на рис. 2.9. Главным элементом горелки является регенератор. Насадка регенераторов выполняется из шариков диаметром d = 15-20 мм. Шарики выполняются из огнеупорного материала, например, алунда.
Отличие шариковых регенераторов от кирпичных состоит в том, что поверхность нагрева 1 м3 насадки шаров диаметром 15-20 мм в 10-15 раз больше поверхности кирпичной насадки.
Поэтому шариковый регенератор имеет небольшой объём и устанавливается прямо в горелке. Отсюда название – регенеративные горелки.
Чтобы возвратить в печь с нагретым воздухом как можно больше теплоты, уносимой из неё дымовыми газами, нужно не давать шарикам прогреться по всей высоте засыпки. Горелки работают попарно. Когда температура дыма на выходе из регенератора достигает 100-150 °С, делают перекидку клапанов – дымовых, воздушных и газовых. Период между перекидкой составляет 1-3 минуты и зависит от соотношения расхода дымовых газов и объёма насадки.
Рис. 2.9 – Устройство регенеративной горелки
Температура подогрева воздуха в шариковых регенераторах приблизительно на 100 °С ниже температуры дыма на выходе из печи. Поэтому регенераторы являются мощным средством аккумуляции тепла уходящих из печи газов и возврата его в печь с воздухом через горелки. КИТ в таких горелках может достигать 0,85-0,9.
В регенеративных камерах имеются загрузочный люк и разгрузочное окно. При засорении шариковой насадки её можно через разгрузочное окно передать на промывку от загрязнений.
Печи с регенеративными горелками, как нагревательные, так и плавильные, работают в странах Западной Европы, в США, в Китае и др.