CC BY
7ВЕСТН. САМАР. ГОС. ТЕХН. УН-ТА. СЕР. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2015. № 1 (45)
УДК 66.041.6:662.951.2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИНЖЕКЦИИ, РЕГУЛИРУЕМЫХ И УСТАНОВОЧНЫХ РАЗМЕРОВ ГОРЕЛОК ТИПА АГГ
А.С. Печников
Самарский государственный технический университет Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244
E-mail: PetchnikovAS@mail.ru
Рассмотрены вопросы повышения эффективности сжигания топливного газа в газовых горелках типа АГГ, широко применяемых в трубчатых печах нефтепереработки и нефтехимии. На основании проведенных стендовых исследований определены коэффициенты инжекции первичного воздуха в камеру смешения для нескольких типоразмеров горелок АГГ-2, АГГ-3 и АГГ-4 и установлены оптимальные соотношения регулируемых размеров горелок. При максимальных значениях коэффициента инжекции горелки обеспечивается высокое качество подготовки газовоздушной смеси к воспламенению, что дает возможность расширить диапазон устойчивой работы, обеспечить эффективность горения при изменении нагрузок по топливному газу и упростить настройку горелок перед пуском.
Ключевые слова: горелка газовая типа АГГ, коэффициент инжекции воздуха, зазор оптимальный.
Газовая горелка типа АГГ [1-4] относится к классу горелок с инжекционной подачей части воздуха в камеру смешения (первичный воздух), другая часть воздуха (вторичный воздух), необходимая для полного сжигания топлива, поступает через вторичную камеру и смешивается с газовоздушной смесью в объеме факела в режиме турбулентной диффузии.
Формирование факела, настилающегося на излучающую поверхность топки с заданными размерами, связано с выбором оптимальных соотношений расходов газа, первичного и вторичного воздуха. Эти соотношения достигаются правильным выбором регулируемых и установочных размеров горелочного устройства. Соотношение между объемными расходами топливного газа (в условиях
«холодных» продувок - сжатого воздуха) УГ и первичного воздуха У1В в горелке типа АГГ регулируется величиной зазора 2В0 между полуторовой поверхностью сопла и регулирующим диском. В качестве количественной характеристики этого соотношения принят объемный коэффициент инжекции камеры смешения, определяемый отношением объема инжектируемого в камеру воздуха к объему воздуха, необходимого для полного сгорания:
У в
n -, (1)
1 УГ а V0
где а ■ У0 - количество воздуха, необходимого для полного сгорания (при расчете коэффициента инжекции принимаем количество воздуха, необходимого для пол-
Александр Сергеевич Печников (к.т.н), старший преподаватель кафедры «Машины и оборудование нефтегазовых и химических производств».
ного сгорания 1 м3 газа, равным 8 м3).
Для исследования горелок типа АГГ по определению коэффициента инжек-ции, регулируемых и установочных размеров горелок разработан и изготовлен аэродинамический стенд, схема которого представлена на рис. 1.
Основным элементом стенда является исследуемая горелка 1, установленная на опорных ребрах в амбразурной трубе 2.
Рабочим телом при проведении исследований являлся воздух, подаваемый в горелку от компрессорной установки 4 через вентиль 5. Расход компримируемо-го воздуха замерялся с помощью камерной диафрагмы 6 и дифманометра 7, количество воздуха регулировалось выпуском в атмосферу через регулирующий вентиль 8. Инжектируемый из окружающей среды воздух поступал на смешение с компримируемым воздухом по трубам 2 и 9 (внешняя и внутренняя инжекция). Количество инжектируемого воздуха замерялось с помощью напорных трубок Пито 10 и 11, установленных соответственно на внутренней и внешней трубах и подсоединенных шлангами к вторичному прибору - микроманометру 12. В экспериментальной установке применялся компрессор марки ВУ 3/8 с максимальной производительностью 180 м3/ч. Давление компримируемого воздуха замерялось манометром 13.
Рис. 1. Схема аэродинамического стенда для исследования горелок типа АГГ:
1 - исследуемая горелка; 2 - амбразурная труба; 3 - настильная поверхность; 4 - компрессор; 5 - вентиль; 6 - камерная диафрагма; 7 - дифманометр; 8 - регулирующий вентиль; 9 - внутренняя труба; 10, 11 - трубки Пито; 12 - микроманометр; 13 - манометр; 14 - тягомер; 15 - шибер
В схеме использовались вторичные приборы для измерения перепада давлений на диафрагме - дифманометр типа ДТ-50 с предельным перепадом столба жидкости 700 мм и чашечный микроманометр типа ММН-250 с пределом измерений от 0 до 250 мм вод. ст. Диафрагма рассчитана согласно условиям испытаний по предельному расходу воздуха через модель горелки типа АГГ. В камере стенда вентилятором создавалось разрежение, которое контролировалось по показаниям тягомера 14 и регулировалось положением шибера 15.
При проведении испытаний производились замеры количества поступающего от компрессора воздуха и воздуха, инжектируемого горелкой из окружающей среды во внутреннюю трубу.
Регулируемый размер 2В0 является выходным параметром горелки (по нему определяется эквивалентный диаметр сопла), именно он определяет количество
инжектируемого в камеру смешения первичного атмосферного воздуха.
При максимальных значениях коэффициента инжекции камеры смешения горелки обеспечивается высокое качество подготовки ГВС к воспламенению, что дает возможность расширить диапазон устойчивой работы, обеспечить эффективность горения при изменении нагрузок по топливному газу и упростить настройку горелок перед пуском.
Исходя из этих соображений была изучена закономерность поступления инжектируемого воздуха (первичный воздух) в камеру смешения горелки при различных производительностях по компримируемому воздуху. При номинальной производительности исследуемых моделей горелок типа АГГ-2, АГГ-3 и АГГ-4 получена зависимость (рис. 2) объемного коэффициента инжекции камеры смешения горелок типа АГГ от величины установочного размера 2В0 .
И
0.3
о.;?
о.:
В и 0.1?
Л Я
~ у
щ 0.1
т ^
О К
л н 0.05
—♦—АГГ-4 —■—АГГ-3 —*—АГГ-2
) N 1 К 1-1
/ / N
1 к У г N 1 Ц 1
< Г У --
1 г
0 1 2 3 4 5 6
р 10 11 12 13 14 15
Величина зазора "2Во'\ мм
Рис. 2. Зависимость коэффициента инжекции камеры смешения горелок типа АГГ от величины установочного размера 2Во
В дальнейшем при изучении полученной закономерности для всех горелок типа АГГ выявлена взаимосвязь величины зазора от диаметра камеры смешения горелки dKC. При эксплуатации горелок в режиме, близком к номинальному, зазор между полуторовой поверхностью сопла и регулирующим диском необходимо устанавливать исходя из соотношения
^ = 0,05 ■ 0,25, (2)
dKC
обеспечивая тем самым максимальную инжекцию первичного воздуха в горелку.
Обобщая ряд полученных кривых для нескольких фиксированных произво-дительностей в рабочем диапазоне по компримируемому воздуху, получаем зависимость (рис. 3), по которой может осуществляться выбор оптимальной величины зазора 2В0.
Окончательное значение величины этого зазора для максимального подсоса воздуха в первичную камеру при условиях работы горелки подбирается при проведении пусконаладочных работ по системе сжигания топлива печи.
10 il
3
F=4
о m
Г I
К Рн
О
СЗ
а g
н tu
m
—♦—агг-4 —■—агг-3 -
ait-:
—±—
О 20 40 ÚO SO 100 120 140 1Ú0 ISO
Расход компримируемого воздуха, нм 3/ч
Рис. 3. Определение оптимальной величины зазора при изменении производительности
горелок типа АГГ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИИ СПИСОК
1. Шарихин В.В., Печников А.С., Степанчук В.В., Шарихин А.В. Газовая горелка, обеспечивающая снижение окислов азота в дымовых газах // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2003. -№ 4. - С. 27-29.
2. Печников А.С., Григорян Л.Г. Формирование излучающей поверхности в трубчатых печах пиролиза вихревыми горелками диффузионно-кинетического типа // Вестник Самарского государственного технического университета. Сер. Технические науки. - 2010. - № 2. -С. 204-209.
3. Шарихин В.В., Мухина Т.Н., Печников А.С., Шарихин А.В. Газовые горелки типа АГГ для систем сжигания топлива в трубчатых печах // Нефтепереработка и нефтехимия. - № 1. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1998. - С. 32-35.
4. Шарихин В.В., Мухина Т.Н., Печников А. С., Шарихин А.В. Повышение эффективности топливных систем трубчатых печей // Нефтепереработка и нефтехимия. - № 4. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2002. - С.15-17.
Статья поступила в редакцию 25 декабря 2014 г.
DETERMINATION OF INJECTION COEFFICIENTS, ADJUSTABLE AND INSTALLATION SIZES OF AGG BURNERS
A.S. Petchnikov
Samara State Technical University
244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russia
The article is dedicated to questions of gas burning efficiency rising in AGG-type burners. These burners are widely used in oil refining and chemical plants. An experimental research allows to determine primary air injection coefficients for mixing chambers of AGG-2, AGG-3 and AGG-4 burners. An optimal ratio of burner adjustable dimensions is determined. Maximal values of injection coefficient assure high explosions quality of airgas mixture. It allows raising a burning stability and efficiency in case of gas rate variation and to simplify burner adjustment.
Keywords: burner type AGG, air injection coefficient, gas rate coefficient, optimal gap.
Aleksandr S. Petchnikov (Ph.D. (Techn.)), Senior Lecture.
