Применяются три серии высокоскоростных газовых горелок для трубчатых вращающихся печей огнеупорного производства. В этих горелках существенная интенсификация процесса смесеобразования с одновременным увеличением инжекционной способности газовой струи достигается за счет значительного увеличения скорости истечения газа (сверхзвуковой режим истечения) при применении расширяющегося сопла. Полное абсолютное давление газа перед соплом для получения сверхзвуковых скоростей истечения газа должно быть более 0,18 МПа. Хороший эффект достигают при полном давлении газа перед соплом 0,3-0,4 МПа. Наличие такого давления газа перед соплом позволяет получать скорости истечения газовой струи 500 м/с и выше. При этом значении скоростей истечения возникает сильная турбулизация выходящей газовой струи, что приводит к интенсивному перемешиванию газа с воздухом. Регулирование длины факела в рабочем пространстве печи достигается за счет изменения скорости истечения газа (горелка ГВМ-К), разделения общего потока на две коаксиальные струи и комбинации скоростей их истечения (горелка ГВМ- КР), а также за счет изменения угла раскрытия газовой струи.
1 — подвод газа; 2 - корпус; 3 — шток с приводом; 4 — наконечник; 5 — выходной насадок; 6 — вставка.
Конструкция выходных элементов горелок: а — ГВМ-К; б — ГВМ-КР; в — ГВВ
Регулируемая горелка ГВМ-К содержит трубу, заканчивающуюся соплом. В сопле установлен регулировочный конус, который перемещают вдоль сопла для регулирования расхода газа и длины факела при помощи механизма, установленного на противоположном конце горелки. Конус и сопло выполнены таким образом, чтобы при перемещении конуса в пределах рабочего регулирования горелки соотношение критической и выходной площадей сечения сопла обеспечивало получение сверхзвуковых скоростей истечения газовой струи. Горелка ГВМ-К имеет 5 типоразмеров на расходы газа от 1000 м3/ч до 6000 м3/ч и давление газа 0,4 МПа. Горелка ГВМ-КР наряду с кольцевым соплом Лаваля имеет центральное цилиндрическое сопло, регулирование степени открытия которого производят при помощи регулировочного конуса. При перемещении конуса и изменении давления газа изменяется как абсолютный расход газа, так и соотношение скоростей в центре струи и на ее периферии. Это расширяет возможности регулирования степени перемешивания общей струи с низкоскоростным потоком воздуха, подсасываемым через холодильник печи. Горелки ГВМ-КР дают наибольший эффект на вращающихся печах большой длины и диаметра, поэтому горелки разработаны на расходы природного газа от 1000 м3/ч до 8000 м3/ч и давлении газа 0,4 МПа. Отличительной особенностью горелки ГВВ от всех вышеуказанных типов является то, что регулировочный конус выполнен расширяющимся по ходу движения газа. Такая конструкция конуса в сочетании с расширяющимся кольцевым соплом Лаваля позволяет получить веерообразный факел. Такая форма факела позволяет интенсифицировать процесс сжигания газа в рабочем пространстве вращающейся печи, получать большую интенсивность тепловыделения на меньшей длине зоны обжига, что особенно важно при обжиге трудноспекающихся материалов в печах сравнительно небольшой длины. Горелка ГВВ имеет 5 типоразмеров на расходы газа от 1000 м3/ч до 6000 м3/ч и давлении газа 0,4 МПа. Применение в конструкции горелки расширяющегося конуса позволяет существенно увеличивать пределы регулирования горелок (практически от нуля до максимального расхода) при неизменных сверхзвуковых скоростях истечения газовой струи.