Na podstawowym poziomie palniki to urządzenia służące do mieszania paliwa i powietrza (lub tlenu) w celu uzyskania kontrolowanego spalania, przy jednoczesnym wytwarzaniu określonego płomienia i wzoru uwalniania ciepła. Wytworzone ciepło jest wykorzystywane do regulacji temperatury w komorze spalania zgodnie z zadanymi wartościami procesu.
Podczas wybierania odpowiedniego palnika do aplikacji, pierwsze pytanie, jakie należy zadać, brzmi: „Co próbuję osiągnąć dzięki mojemu nowemu lub modernizowanemu projektowi?” Ważne jest, aby wiedzieć, czy próbujesz zmniejszyć zużycie paliwa, zwiększyć produkcję, poprawić niezawodność, ograniczyć konserwację, zmniejszyć tworzenie się żużlu lub złagodzić emisje. Na podstawowym poziomie palniki to urządzenia używane do mieszania paliwa i powietrza (lub tlenu) w celu uzyskania kontrolowanego spalanie z wytworzeniem określonego płomienia i wzoru uwalniania ciepła. Wytworzone ciepło jest wykorzystywane do regulacji temperatury w komorze spalania zgodnie z zadanymi wartościami procesu.
Palnik przemysłowy jest trochę jak opona do pojazdu, ponieważ zapewnia podstawową funkcję z prostą koncepcją. Wszystkie opony są okrągłe i zapewniają stabilność i przyczepność pojazdom na drodze. Podobnie większość palników jest cylindryczna i miesza paliwo i utleniacz, aby wytworzyć płomień i ciepło. Pomimo podstawowych zasad palnik i opona muszą być odpowiednio stosowane, aby uzyskać pożądane rezultaty. Na przykład nie umieszczałbyś wyścigowych ślizgów na kombi swojej babci, tak samo jak nie umieszczałbyś regeneracyjnych palników na nagrzewnicy powietrza.
Palniki zazwyczaj obejmują następujące typy:
- Zimne powietrze (powietrze z otoczenia).
- Gorące powietrze (rekuperacja).
- Regeneracyjny.
- Paliwo tlenowe.
Większość ludzi zna palniki na zimne powietrze. Wśród nich są palniki spotykane w urządzeniach domowych, takich jak piece gazowe i kuchenki.
Palniki na gorące powietrze wykorzystują centralny wymiennik ciepła do wstępnego podgrzewania powietrza do spalania.
Palniki regeneracyjne wykorzystują parę palników, które naprzemiennie palą i wyczerpują. Wyższe podgrzewanie powietrza uzyskuje się przez wstępne podgrzanie integralnej regeneracyjnej skrzynki na media / wymiennika ciepła.
W spalaniu tlenowo-paliwowym do spalania paliwem zamiast powietrza do spalania używany jest czysty tlen.
Tabela 1 przedstawia względne porównanie niektórych czynników, które warto wziąć pod uwagę przy wyborze palnika i systemu spalania. Istnieją potencjalne kompromisy przy wyborze jednej alternatywy zamiast drugiej. Na przykład spalanie w tlenie ma wysoką sprawność cieplną i odpowiednio niskie zużycie paliwa i emisję CO 2 , ale koszty operacyjne są zwykle wyższe ze względu na koszt dostarczania tlenu.
W każdej z czterech kategorii opisanych w tabeli 1 dostępne są różne typy technologii i opcji. Dobre rozwiązania w zakresie palników złagodzą negatywne aspekty związane z czterema opcjami. Wymagania środowiskowe, ograniczenia kosztów, wzrost zapotrzebowania na produkcję i wymagania dotyczące niezawodności zmusiły producentów palników do opracowania nowych technologii. Na przykład technologia regeneracyjna znacznie się poprawiła. Konstrukcje o ultraniskiej emisji NO X zostały opracowane w celu spełnienia wymagań branżowych. Modyfikacje pojemników na media regeneracyjne ułatwiły czyszczenie i konserwację ceramicznych nośników ciepła. Twój dostawca palnika powinien być w stanie dopasować typ palnika i technologię, które spełniają Twoje specyficzne wymagania.
Zwiększona produkcja (na przykład topienie aluminium) jest często wymieniana jako powód modernizacji lub wyboru nowych palników w piecu. Technologie regeneracyjne i tlenowo-paliwowe zwiększają ilość dostępnego ciepła do ładunku poprzez zmniejszenie ilości ciepła traconego przez przewód kominowy. Jednak wiele innych czynników wpływa na prawidłowe nagrzewanie i topienie metalu:
- Liczba palników jest tak dobrana, aby zapewnić maksymalne przenoszenie ciepła do metalu.
- Położenie palników względem kanału dymowego i miejsca załadunku jest ważne, aby osiągnąć maksymalny transfer ciepła i najniższe zużycie paliwa. Jeden przykład analizy obliczeniowej dynamiki płynów (CFD) ilustruje strzelanie naprzemienne z płomieniami, które były dobrze opanowane i miały dobry kierunek (rysunek 1).
- Określenie odpowiedniego kąta nachylenia palnika w dół jest ważne, aby kierować ciepło w kierunku ładunku, nie tworząc jednocześnie gorących punktów. Zimne plamy można zminimalizować, badając strumień ciepła powierzchni kąpieli za pomocą analizy CFD i zmieniając orientację palnika (rysunek 2).
- Dobór palnika o odpowiedniej długości i kształcie płomienia zapewni pełne pokrycie grzewcze bez uderzania o ściany pieca lub powierzchnię wanny.
- Jasność płomienia wpływa również na produkcję i szybkość ogrzewania. Bardziej świecący płomień zapewni dodatkową korzyść w postaci zwiększonego przenoszenia ciepła promieniowania z płomienia do ładunku.
- Prędkość płomienia lub prędkość płomienia również wpływa na przenoszenie ciepła z płomienia do ładunku.
Palniki o dużej prędkości wytwarzają krótsze, bardziej intensywne płomienie z mniejszymi strefami recyrkulacji spalin. Palniki o niższej prędkości mają dłuższe, lżejsze płomienie. Płomienie o średniej prędkości są preferowane w zastosowaniach do topienia, kierując ciepło do ładunku, gdy jest to wymagane, jednocześnie zapewniając jednolity profil płomienia i wystarczająco dużą strefę recyrkulacji produktów spalania (POC).
Wybór palnika do pracy przy niskiej emisji NO X jest kolejnym ważnym zagadnieniem. Potencjał emitowania NO X wzrasta wraz z wyższymi temperaturami podgrzewania powietrza i wyższymi temperaturami pieca. Większość palników wykorzystuje pewien rodzaj stopniowania powietrza lub gazu (rysunek 3), tworząc obszary częściowego spalania w płomieniu. Zmniejsza to szczytową temperaturę płomienia, co prowadzi do zmniejszenia emisji termicznych NO X.
Charakterystyka płomienia i stabilność palnika są również rozważane przez projektantów palników, rozważając zastosowanie palnika o niskiej emisji NO X. Palniki o niższej emisji NO X mogą być mniej stabilne przy lżejszych płomieniach, szczególnie przy niższych temperaturach pieca. Dobra konstrukcja i dobór palnika zapewni stabilny płomień, który skutecznie przenosi ciepło do produktu we wszystkich punktach pracy. Czasami wymaga to dwóch trybów pracy: trybu niskiej emisji NO X w niskich temperaturach pieca i trybu pracy z bardzo niską emisją NO X w wyższych temperaturach.
Właściwy dobór palnika wraz z odpowiednią konstrukcją pieca i kontrolą spalania zmaksymalizują korzyści z Twojego projektu. Należy pamiętać, że wzrost produkcji można osiągnąć dzięki projektom o wyższej wydajności i strategicznym rozwiązaniom dotyczącym palników. Na szczęście najnowsze technologie palników mogą spełnić prawie wszystkie wymagania dotyczące NO X. Dostawcy palników, którzy rozumieją Twój proces i zastosowanie, będą w stanie pomóc w wyborze najlepszej możliwej opcji.
