Исследование вихревого потока газовоздушной смеси в сопле модернизированной горелки типа АГГ-М

Полный текст

В нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности хорошо себя зарекомендовали горелки типа АГГ [1]. Конструкция этих горелок отработана экспериментально, многократно испытана [2, 3], создана методика их расчета, выпущены отраслевые технические условия на их изготовление. Благодаря хорошему деловому контакту разработчиков с заводом-изготовителем горелки доведены до максимальной унификации и технологичности изготовления. Газовые горелки типа АГГ первой серии нашли широкое применение преимущественно в трубчатых печах высокотемпературного пиролиза установок ЭП-60 (горелки АГГ-1), Э-100, Э-200, ЭП-300, ЭП-450 (горелки типа АГГ-2), печах каталитического пиролиза (горелки АГГ-3 и АГГ-4) и печах пиролиза дихлорэтана (горелки типа АГГ-4). Эти горелки обладают рядом преимуществ [4] перед применяемыми инжекционными горелками импортного и отечественного производства, что обусловило их приоритет при выборе и оснащении топливных систем трубчатых печей. Однако в условиях периодической работы горелок в пиролизных печах и недостаточного контроля за работой горелок в период пуска и начала эксплуатации узким местом, определяющим надежность работы горелки АГГ в целом, явилось сальниковое уплотнение топливной камеры горелки. Для увеличения надежности работы горелок АГГ в эксплуатационный период нами были проведены дополнительные теоретические исследования по совершенствованию конструкции с проверкой технических решений на экспериментальных стендах. На основании результатов этих исследований в конструкцию горелки типа АГГ были внесены соответствующие изменения: - изменена конструкция завихрителя (вместо двухзаходной полуспирали Архимеда теперь это четырехзаходный через 90 градусов червяк с углом наклона нарезаемых каналов в 15¸20 градусов); - увеличено число топливных каналов; - конструктивно изменен узел уплотнения топливной камеры горелки (при помощи паронитовой или медной прокладки); - оптимизированы геометрические размеры проточной части горелки. Завихритель новой конструкции выполнен в виде полого цилиндра с проточкой под распределительную топливную камеру и с нарезкой топливных каналов по наружной образующей по винтовой линии. Горелки, модернизированные таким образом, образуют новую серию горелочных устройств типа АГГ-М. Схематично горелка представлена на рис. 1. Рис. 1. Модернизированная горелка типа АГГ-М: 1 - горелка; 2 - завихритель топливного газа; 3 - центрирующие опорные ребра; 4 - закладная воздушная труба; 5 - кладка печи; 6 - газоподводящая трубка; 7 - устройство регулирования подачи первичного воздуха; 8 - глушитель шума - регулятор инжекции воздуха После отработки конструктивных размеров новой серии горелочных устройств типа АГГ-М на изотермических стендах были проведены исследования по изучению равномерности выходного газовоздушного потока, настилающегося на кладку излучающих стен. Исследования проводились на аэродинамическом стенде и по методике, изложенной в работе [5]. Измерения скоростных полей в проточной части сопла модели модернизированной горелки проводились в трех сечениях по длине сопла и в 16 точках по диаметру сопла. Исследуемые сечения находились на расстоянии от выходных каналов завихрителей, соответствующем 0,7, 1,2 и 1,55 диаметрам сопла (для горелки АГГ-2М), и дополнительно на срезе сопла горелки (для горелки типа АГГ-2). Схема точек измерений для модели горелки АГГ-М представлена на рис. 2. Рис. 2. Схема точек измерения скоростного напора в проточной части горелки АГГ-М: а-а, б-б, в-в - исследуемые сечения проточной части модели горелки; 1¸16 - точки замера тангенциальной и радиальной составляющих скорости потока в указанных сечениях Результаты исследований горелок типа АГГ-2 и АГГ-2М (при расходе компримируемого воздуха, близком к номинальному) представлены на рис. 3, где графически показано угловое распределение относительной тангенциальной составляющей скорости вихревого газовоздушного потока по сечениям сопла исследованных моделей горелок. а б Рис. 3. Угловое распределение тангенциальной составляющей скорости вихревого потока в сопле горелки АГГ-2М (а) и горелки АГГ (б) при производительности, близкой к номинальной [5] Характер представленной картины показывает, что распределение тангенциальной составляющей скорости газового потока по периметру камеры смешения в каждом из сечений имеет вид неравномерной окружности с выраженными отклонениями от диаметра, что соответствует числу выходных каналов завихрителя. По мере удаления от завихрителя эти отклонения уменьшаются, и на расстоянии 1,55 диаметра сопла от выходных каналов завихрителя показатель неравномерности для горелки АГГ-2 составляет 12,7 %, а для модернизированной горелки АГГ-2М - 7,6 %. Для модернизированных горелок типа АГГ-М достигнута большая равномерность выходного потока газовоздушной смеси, что благоприятно сказывается на равномерности температурного поля излучающей поверхности, на которую настилается горящая смесь. Таким образом, кроме повышения надежности работы горелок АГГ-М в эксплуатационный период, достигнутого за счет модернизации конструкции, обеспечено также улучшение теплотехнических показателей горелки.

Об авторах

Александр Сергеевич Печников

Самарский государственный технический университет

Email: PetchnikovAS@mail.ru
(к.т.н.), доцент кафедры «Машины и оборудование нефтегазовых и химических производств» Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Андрей Евгеньевич Акимов

Самарский государственный технический университет

аспирант Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Список литературы

Дополнительные файлы