Газовой горелкой называется устройство, обеспечивающее устойчивое сжигание газообразного топлива и регулирования процесса горения.

Основные функции горелок:

· Подача газа и воздуха к фронту горения;

· Смесеобразование;

· Стабилизация фронта пламени;

· Обеспечение требуемой интенсивности процесса горения газа.

Типы газовых горелок

1. Диффузионные горелки.

2. Инжекционные среднего и низкого давления.

3. Кинетические – с принудительной подачей воздуха низкого и среднего давления.

4. Комбинированные газомазутные горелки низкого и среднего давления.

Все горелки должны пройти государственные испытания в специальных испытательных центрах и иметь «Сертификат соответствия российским стандартам»

(Испытания: г.Шахты, Ростовской области, Свердловская область: «Уральский испытательный центр горелочных устройств».

Диффузионная горелка . Диффузия – процесс самопроизвольного проникновения одного вещества в другое.

В диффузионных горелках весь, необходимый для сгорания газа воздух – вторичный. Диффузионные горелки практически нигде не применяются. Диффузионная горелка представляет собой трубу с отверстиями для выхода газа, расстояние между отверстиями определяется с учетом распространения пламени от одного отверстия к другому. В такую горелку подается чистый газ без примеси воздуха. Горелки маломощные, требуют большой объем топочного пространства или подачу воздуха в топку вентилятором.

В промышленности на старых заводах применяется подово-щелевая диффузионная горелка, представляющая собой трубу Æ 57мм с высверленными на ней в 2 ряда отверстиями.

К преимуществам диффузионных горелок можно отнести простоту конструкции и устойчивое пламя.

Инжекционная горелка. Подсос воздуха за счет разряжения, создаваемого струей истекающего газа, называется инжекцией, или подсос воздуха осуществляется за счет энергии струи газа. Инжекционные горелки бывают с неполной (50…60%) инжекцией воздуха и полной инжекцией.

В инжекционных горелках в горении участвует воздух первичный (50…60%) и вторичный из объема топки. Горелки эти называются еще саморегулирующимися (т.е., чем больше подача газа, тем больше засасывается воздуха).

Недостатки этих горелок: нуждаются в стабилизации пламени от отрыва и проскока. Горение – с шумом при работе.

Достоинства горелок: простота конструкции, надежность в работе, возможность полного сжигания газа, возможность работы на низких и средних давлениях, подача воздуха за счет энергии струи газа, что экономит электрическую энергию (вентилятора).

Основными частями инжекционных горелок являются:

· Регулятор первичного воздуха (1);

· Сопло (2);

· Смеситель (3).

Регулятор первичного воздуха представляет собой вращающийся диск, шайбу или заслонку, с помощью которых регулируется подача первичного воздуха.

Сопло служит для превращения потенциальной энергии давления газа – в кинетическую (скоростную), т.е. для придания газовой струе такой скорости, которая обеспечивала бы необходимый поток воздуха.

Смеситель горелки состоит из 3-х частей:

· Инжектора (4);

· Конфузора (5);

· Диффузора (7).

В инжекторе создается разрежение и создается подсос первичного воздуха.

Самая узкая часть горелки – конфузор, в котором происходит выравнивание газо-воздушной смеси.

В диффузоре происходит окончательное перемешивание газовоздушной смеси и увеличение ее давления за счет снижения скорости.

Горелка с принудительной подачей воздуха. Это кинетическая или двухпроводная горелка. Воздух для сгорания газа подается в горелку принудительно вентилятором 100%, т.е. весь воздух первичный. Горелка эффективная, большой мощности, не требует большого топочного пространства. Работает на низком и среднем давлении газа, нуждается в стабилизации пламени от отрыва и проскока.

В горелке имеется завихритель воздуха, предназначенный для полного перемешивания газа с воздухом внутри горелки.

У горелки имеется керамический туннель, выполняющий функции стабилизатора.

Комбинированные газомазутные горелки. У этих горелок помимо газовой части имеется форсунка для распыливания жидкого топлива. Одновременное сжигание газа и жидкого топлива разрешается кратковременно при переходе с одного вида топлива на другой.

Форсунка представляет собой конструкцию типа труба в трубе. По центральной трубе подается жидкое топливо, по межкольцевому пространству подается распыливающий воздух или пар.

Газовыми горелками называются устройства, предназначенные для образования горючих газовоздушных смесей и устойчивого иХ сжигания при требуемых тепловых мощностях. В соответствии с ГОСТ 17357-71 газовые горелки классифицируются по способу подачи воздуха на горение, номинальному давлению газа и воздуха, теплоте сгорания газа, номинальной тепловой мощности, длине факела и методу стабилизации факела. По способу подачи воздуха различают горелки: с подачей к ним воздуха из окружающей среды за счет разрежения или конвекции; обеспечивающие смесеобразование за счет инжекцци воздуха газом или газа воздухом; с принудительной подачей воздуха, в том числе без предварительного смешения его с газом и с предварительным смешением. По номинальному давлению газа различают горелки низкого (до 500 кге/м 2), среднего (свыше 500 до 10 000 кге/м 2) и высокого (свыше 10 000 кге/м 2) давления. Соответственно номинальное давление воздуха, подаваемого в горелку, подразделяют на низкое (до 100 кге/м 2), среднее (свыше 100 до 300 кге/м 2) и высокое (свыше 300 кге/м 2). Основными показателями горелки являются: люминальная тепловая мощность, соответствующие ей номинальные давления газа и воздуха и пределы регулирования горелки по тепловой мощности. Дополнительно горелку характеризуют номинальная длина факела (относительно калибра выходного отверстия), удельная металлоемкость, давление (разрежение) в камере сгорания и шумовые качества.

Рассмотрим некоторые конструкции отдельных горелок, являющихся характерными представителями вышеуказанных групп. Подовая горелка низкого давления (рис. Х.9) представляет собой заглушенную с одного торца трубу 1 с двумя рядами отверстий, расположенных под 90° друг к другу. Труба помещена в щель 3, образованную огнеупорным кирпичом. Выходящий из отверстий газ перелюшивается с воздухом, поступающим в щель за счет разрежения в топке. Принятый шаг между отверстиями обеспечивает достаточный приток воздуха к факелам и перемещение пламени от одного отверстия к другому. Накаляющиеся стенки щели надежно стабилизируют процесс горения, а для направленного поступления воздуха в щель боковые части колосниковой решетки 5 перекрыты кирпичом 4.

Разработанная Укргипроинжпроектом серия подовых горелок на номинальные расходы природного газа от 5 до 75 м э /ч устойчиво работает при давлении газа от 20 до 200 кгс/м 2 , при разрежении в топке 1,5-2 кгс/м 2 и коэффициенте расхода воздуха а = = 1,25 1,35. Несмотря на большой коэффициент расхода воздуха, подовые горелки благодаря простоте конструкции, устойчивости и бесшумности в работе часто применяют в котлах, сушилах и других тепловых агрегатах с небольшими тепловыми мощностями и большими топочными объемами. Подовые горелки могут работать и с принудительной подачей воздуха, и на среднем давлении газа. В этих случаях а уменьшается до 1,15.

В инжекционных многофакельных горелках низкого давления Мосгазпроекта (рис. Х.10) струя газа, вытекающая с большой скоростью из сопла 2 , засасывает в горелку 40-60% воздуха, необходимого для полного сгорания газа. В смесителе, состоящем из конфузора 3 , горла 4 и диффузора 5, осуществляются перемешивание газа с воздухом и выравнивание поля скоростей смеси по сечению горелки. При этом в диффузоре не только завершается смесеобразование, по и осуществляется превращение кинетической энергии в статический напор, необходимый для преодоления сопротивлений на выходе смеси из отверстий 6 горелочного насадка. Поступление первичного воздуха регулируется воздушной шайбой 1. Сгорание смеси происходит в факелах сине-фиолетового цвета, размещаемых друг от друга на расстояниях, обеспечивающих поступление к пим вторичного воздуха из топки и взаимное поджигание смеси.

Поназанные на рис. Х.10 горелки ГКС изготовляют сварными на номинальные расходы природного газа от 4,7 до 6,1 м 3 /ч. Они работают достаточно устойчиво при давлениях гаэа от 10 до 180 кгс/м 2 и находят применение в небольших чугунных секционных котлах и других установках с топкой высотой не менее 600 мм.

1 - коллектор; 2 - центрирующий стакан; 8 - горизонтальный туннель (щель); 4 - выкладки из кирпича; г, - колосниковая

решетка; в - регулятор воздуха; 7 - смотровое окно.

В инжекционных однофакельных горелках Стальпроекта (тип В) для газа среднего давления с Q H ^ 8500 ккал/м 3 (рис. Х.11-) за счет большой энергии вытекающего из сопла газа подсасывается в качестве первичного весь воздух, необходимый для полного сгорания газа при давлении в топке до 2 кгс/м 2 . Стабилиза-

Рис, Х.И., Инжекционная горелка среднего давления Стальпроекта, тип В. а - без охлаждения насадка; б - с водоохлаждаемым насадком.

ция процесса горения обеспечивается обычно применением огнеупорных туннелей. Для работы на природном газе (() и - = 8500 м 3 /ч) без подогрева воздуха разработано 20 типоразмеров таких горелок на номинальные расходы от 0,7 до 180 м 3 /ч при номинальном давлении газа 5000 кгс/м 2 . Благодаря отсутствию принудительной подачи воздуха и обеспечению полноты сгорания при малых избытках воздуха горелки нашли широкое применение в нагревательных и термических печах черной металлургии, а также в других агрегатах, работающих на холодной газовоз- душной смеси.

Горелки типа ГГВ Мосгазпроекта с принудительной подачей воздуха (рис. Х.12) предназначены для сжигания природного газа низкого и среднего давления в котлах, печах, сушилах и других тепловых установках с небольшим объемом топок. Газ, подаваемый в газораспределительный коллектор 5, выходит

г - посик; 2 - штуцер для манометра; з - смотровое отверстие; 4 - корпус; 6 - газораспределительный коллектор; б - завихрителъ; 7 - отверстия для выхода газа.

из него через радиально расположенные отверстия 7 и перемешивается с потоком принудительно подаваемого воздуха, закрученным направляющими лопатками 6 завихрителя. Хорошо перемешанная газовоздушная смесь сгорает в прозрачном факеле сравнительно небольшой длины. Стабилизация горения обеспечивается огнеупорным туннелем. Номинальные расходы газа - 50-500 м? /ч, номинальные давления - 130 (низкое) и 3000 (среднее) кгс/м 2 , номинальное давление воздуха независимо от давления газа - 100 кгс/м 2 . Полное сгорание газа происходит при а до 1,05.

Ветроустойчивые горелки инфракрасного излучения ГИИВ-1 (рис. Х.13) и ГИИВ-2, разработанные ГСКТБ Газоаппарат - одна из разновидностей радиационных горелок. Газ низкого давления через сопло 4 поступает в смеситель, подсасывая весь воздух, необходимый для его сгорания. Из смесителя газовоздушная смесь выходит в распределительную камеру, перекрытую керамическими перфорированными плитками 2. Размер каждой плитки 65x45x12 мм, диаметр отверстий в них 1 мм. Газовоздушная смесь поступает в каналы керамической насадки и, сгорая в них, нагревает поверхность насадки до 800-940° С. Нагретая до вишнево-красного цвета, поверхность насадки 40- 60% тепла, полученного при сгорании газа, выделяет излучением. Для ветроустойчивости на передней части рефлектора имеются щелевидные прорези 6 , выравнивающие давление внутри и снаружи горелки. Малые диаметры отверстий керамических плиток

1 - корпус; г - панель из керамических плиток; 3 - сетка; 4 - сопло; 5 - кронштейн; 6 - прореди в рефлекторе.

исключают проскок пламени внутрь горелки, а высокая температура насадки практически исключает химический недожог.

Горелки инфракрасного излучения различных конструкций ГипроНИИгаза, Мосгазпроекта и других организаций нашли широкое применение для сушки штукатурки и лакокрасочных покрытий, отопления, разогрева смерзшихся материалов, обогрева животноводческих ферм, теплиц и т. п.

Газомазутная (комбинированная) горелка ГМГ, разработанная ЦКТИ (рис. Х.14), предназначена для попеременного сжигания газа и мазута. Газ низкого давления поступает через газоподводящее устройство 2 в амбразуру горелки 3 через выходные отверстия по окружности торцевой части устройства. Основная часть воздуха для горения подается через патрубок вторичного воздуха и после закручивания в направляющих лопатках завихрителя 1 смешивается с газом, образуя газовоздушную смесь. Некоторая

Рис. Х.14. Газомазутвая горелка типа ГМР, часть воздуха, служащая в основном для охлаждения паромеханической мазутной форсунки 4 , поступает через патрубок первичного воздуха и проходит через завихритель 5.

При работе на мазуте последний распыляется при нагрузках котла выше 70% от номинальной механически, за счет высокого давления мазута (до 20 кгс/см 2). При меньших нагрузках используется пар давлением 1-2 кгс/см 2 . Давление первичного (тур- булизирующего) и вторичного (основного) воздуха принимается одинаковым, поэтому оба воздушных патрубка подсоединяются к общему воздухопроводу от дутьевого вентилятора.

Номинальные мощности горелок ГМГ - от 2 до 7 Гкал/ч, номинальное давление газа - 300-350 мм вод. ст., давление воздуха - 80-120 кгс/м 2 . Горелки получили широкое применение для установки на отопительных и промышленных водогрейных котлах, работающих на газовом и резервном мазутном топливе.

Выше приведены лишь пекоторые примеры конструкций газовых горелок. Перечень современных конструкций газогорелочных устройств с техническими характеристиками и рекомендациями условий их применения приведен в альбоме Мосгазпроекта «Газо- горелочные устройства для сжигапия природного и сжиженных газов, рекомендуемые к применению» (1969 г.).

Газовая горелка - это устройство для смешения кислорода с газообразным топливом с целью подачи смеси к выходному отверстию и сжигания её с образованием устойчивого факела. В газовой горелке газообразное топливо, подаваемое под давлением, смешивается в смесительном устройстве с воздухом (кислородом воздуха) и образовавшаяся смесь поджигается на выходе из смесительного устройства с образованием устойчивого постоянного пламени.

Газовые горелки обладают широким спектром достоинств. Конструкция газовой горелки очень проста. Ее запуск занимает доли секунды и работает такая горелка практически безотказно. Газовые горелки используются для отопительных котлов или промышленного применения.

Сегодня существует два основных вида газовых горелок , их разделение ведется в зависимости от используемого метода образования горючей смеси (состоящей из топлива и воздуха). Различают атмосферные (инжекторные) и наддувные (вентиляционные) устройства. В большинстве случаев первый вид является частью котла и входит в его стоимость, второй же вид чаще всего приобретается отдельно. Наддувная горелка газовая в качестве инструмента горения более эффективна, поскольку в них подача воздуха осуществляется специальным вентилятором (встроенным в горелку).

Назначениями газовых горелок являются:

– подача газа и воздуха к фронту горения;

– смесеобразование;

– стабилизация фронта воспламенения;

– обеспечение требуемой интенсивности горения.

Типы газовых горелок:

Диффузионная горелка – горелка, в которой топливо и воздух смешиваются при горении.

Инжекционная горелка – газовая горелка с предварительным смешиванием газа с воздухом, у которой одна из сред, необходимых для горения, подсасывается в камеру горения другой среды (синоним– эжекционная горелка)

Горелка с полым предварительным смешением – горелка, в которой газ смешивается полным объемом воздуха перед выходными отверстиями.

Большая группа разнообразных по конструкций и различных по производительности горелок относится к горелкам с незавершенным предварительным смешением газа с воздухом. У горелок этого типа процесс смесеобразования начинается в самой горелке и активно завершается в топочной камере. Вследствие этого газ сгорает коротким и несветящимся пламенем. В связи с тем что до выхода в топку, где начинается процесс горения, газовоздушная смесь частично была приготовлена, скорость горения определяется диффузионными и кинетическими факторами. Следовательно, у этих горелок осуществляется диффузионно-кинетический способ сжигания газа. Горелки рассмотренного типа состоят из систем раздельной подачи газа и всего воздуха, необходимого для горения, а также устройств, в которых начинается процесс смесеобразования. В топку поступает газовоздушная смесь, представляющая собой турбулентный поток с неравномерными полями концентраций горючего и окислителя в поперечном сечении. Попадая в зону высоких температур, смесь воспламеняется. Участки потока, в которых концентрация газа и воздуха находится в стехиометрическом соотношении, сгорают кинетическим способом, а зоны, в которых процесс смесеобразования не завершен, выгорают диффузионно. Процессом смешения в топке управляет смесительное устройство горелки, так как структуру потока и движение его отдельных частиц определяют условия его выхода из смесителя. Смешение газа и воздуха у этих горелок происходит в результате турбулентной диффузии, поэтому такие горелки называют горелками турбулентного смешения. Для повышения интенсивности процесса сжигания газа следует максимально интенсифицировать смеше ние газа с воздухом, так как смесеобразование является тормозящим звеном всего процесса. Интенсификации процесса смесеобразования достигают: закручиванием потока воздуха направляющими лопатками; тангенциальным подводом или устройством улиток; подачей газа в виде мелких струй под углом к потоку воздуха расчленением потоков газа и воздуха на мелкие потоки, в которых происходит смесеобразование. Горелки турбулентного смешения нашли широкое применение. Основными положительными качествами таких горелок являются: а) возможность сжигания большого количества газа при сравнительно небольших габаритах горелки (особенно важно для мощных котлов); б) широкий диапазон регулирования производительности горелки; в) возможность подогрева газа и воздуха до температур, превышающих температуру воспламенения, что имеет большое значение для некоторых высокотемпературных печей; г) сравнительно простое выполнение конструкций с комбинированным сжиганием топлива (газа - мазута, газа - угольной пыли). Недостатки рассматриваемых горелок: принудительная подача воздуха и сжигание газа с химической неполнотой, большей, чем при кинетическом горении. Горелки турбулентного смешения имеют различную производительность от 60 кВт до 60 МВт. Их используют для обогрева промышленных печей и котлов.

Горелки турбулентного смешения ГНП конструкции Теплопроекта производительностью 7 ... 250 м3/ч при давлении газа и воздуха 0,4 ... 2 кПа показаны на рис. 16.10. Горелки выпускают девяти типоразмеров с двумя типами наконечников газового сопла. Наконечник А обеспечивает короткофакельное сжигание, а наконечник Б создает удлиненный факел. Газ входит в горелку через патрубок и истекает с определенной скоростью из сопла. Воздух в горелку подают под давлением, перед входом в носик горелки он закручивается. Смешение газа с воздухом начинается внутри горелки при выходе газа из сопла и интенсифицируется закрученным потоком воздуха. При многоструйной подаче газа (с наконечником А) процесс образования смеси протекает быстрее и газ сгорает в коротком факеле. Горелку устанавливают совместно с керамическим туннелем, служащим стабилизатором горения. Горелки обеспечивают сжигание газа при отсутствии химической неполноты при коэффициенте избытка воздуха α= 1,05 ... 1,1. При давлении газа 4 кПа длина факела для горелок с наконечником типа А в зависимости от ипоразмера горелки изменяется от 0,6 до 2,3 м. Основные размеры серии горелок ГНП следующие: диаметр выходного отверстия изменяется в пределах D= 25 ..142 мм; диаметр газовых отверстий у наконечника типа А равен: d=3,2 ... 15,5, а число их изменяется от 4 до 6; диаметр газового отверстия у наконечника типа Б равен: di = 5,5 ... 31 мм (обозначения показаны на рис. 16.10). По результатам государственных испытаний горелки рекомендованы к применению. Основными положительными качествами их являются: простота и компактность конструкции, возможность работы при низких давлениях газа и воздуха, широкие пределы регулирования производительности. Горелки этого типа предназначены для обогрева кузнечных и термических печей,сушилок.

Рис. 16.10. Турбулентная горелка типа ГНП 1- корпус, 2- сопло, 3- наконечник сопла типа А, 4 - наконечник сопла типа Б, 5- носик

Горелка не с полым предварительным смешением – горелка, в которой газ не полностью смешивается с воздухом перед выходными отверстиями. Атмосферная газовая горелка– инжекционная газовая горелка с частичным предварительным смешением газа с воздухом, использующая вторичный воздух среды, окружающей факел.

Атмосферная горелка, предназначенная для установки в топке четырех- и пятисекционных чугунных котлов (ВНИИСТО-Мч), показана на рис. 16.8. Головка горелки имеет 142 отверстия диаметром 4 мм и надевается на эжекционную трубку. В месте выхода газовоздушной смеси из эжектора головка не имеет отверстий. Если здесь расположить отверстия, то пламя над ними будет значительно выше, чем над другими отверстиями, так как при истечении газа из этих отверстий будет использовано динамическое давление потока газовоздушной смеси, движущегося из эжекционной трубки в головку горелки. Кроме того, вследствие повышения выходной скорости пламя над этими отверстиями может быть недостаточно устойчивым. Тепловая нагрузка горелки равна 20 кВт (0,2 м3/ч при QCK == 36 МДж/м3). Горелка запроектирована для сжигания газа с теплотой сгорания QCH= 25 000...36 000 кДж/м3, при этом в зависимости от величины QCH изменяют диаметр сопла. При сжигании природного газа с теплотой сгорания 36 000 кДж/м3 диаметр сопла равен 4 мм, а необходимое давление газа составляет 1,3 кПа. Коэффициент первичного воздуха горелки можно регулировать воздушной шайбой. Эжекционная трубка имеет проточную часть с малым гидравлическим сопротивлением. Головка горелки выполнена таким образом, что вторичный воздух имеет подход к каждому ряду отверстий с одной стороны. Высота пламени при работе горелки с нормальной тепловой нагрузкой примерно равна 100 мм. Горелка проста по конструкции и надежна в эксплуатации. При работе в чугунных секционных котлах атмосферные горелки обеспечивают полное сжигание газа при сравнительно небольшом содержании в продуктах горения оксидов азота. Концентрация NO X обычно не превосходит 0,12 г/м 3 . Это связано с рассредоточением пламени и ступенчатым сжиганием газа (с первичным и вторичным воздухом).

Рис. 16.8. Атмосферная горелка для чугунного котла 1- регулятор воздуха, 2- сопло, 3- эжекционная трубка; 4- головка горелки с огневыми отверстиями

Атмосферная горелка с одним выходным отверстием показана на рис. 16.9. Особенность этой горелки заключается в том, что ее головка имеет не коллектор с большим числом мелких отверстий, а коническую трубку с одним отверстием большого диаметра (40 мм). В результате этого значительно удлиняется пламя горелки. Вследствие разрежения в топке вторичный воздух по кольцевому зазору между горелкой и специальным кожухом поступает к корню факела. У горелки предусмотрена возможность регулирования количества первичного и вторичного воздуха. Такие горелки применяют при переоборудовании на газовое топливо ресторанных плит и пищеварочных котлов (причем в плите может быть одна горелка или блок, состоящий из двух-трех горелок). Тепловая нагрузка горелки составляет 18,6 кВт, давление газа 1,3 кПа. Горелка рассчитана на сжигание газа с теплотой сгорания Q с н =36 000 кДж/м3. В зависимости от теплоты сгорания газа в горелке устанавливают сопло соответствующего диаметра.

Рис. 16.9. Атмосферная горелка с одним выходным отверстием 1- головка горелки, 2- эжекционный смеситель, 3- регулятор, 4- сопло, 5- регулятор первичного воздуха

Горелка специального назначения– горелка, принцип действия и конструкцию которой определяет тип теплового агрегата или особенности технологического процесса.

Рекуперативная горелка– горелка, снабженная рекуператором для подогрева газа или воздуха

Регенеративная горелка– горелка, снабженная ре генератором для подогрева газа или воздуха.

Автоматическая горелка– горелка, оборудованная автоматическими устройствами: дистанционным запальным, контроля пламени, контроля давления топлива и воздуха, запорными клапанами и средствами управления, регулирования и сигнализации.

Турбинная горелка– газовая горелка, в которой энергия вытекающих струй газа используется для привода встроенного вентилятора, нагнетающего воздух в горелку.

Запальная горелка– вспомогательная горелка, служащая для розжига основной горелки.

Наиболее применимы на сегодняшний день классификация горелок по способу подачи воздуха, которые делятся на:

– бездутьевые – воздух поступает в топку за счет разрежения в ней;

– инжекционные – воздух засасывается за счет энергии струи газа;

– дутьевые – воздух подается в горелку или топку с помощью вентилятора.

Блочные эжекционные (инжекционные) горелки типа Б И Г, разработанные Промэнергогазом. Горелки этого типа представляют собой серию горелок разных конфигураций и производительности, компонуемых из стандартных элементов. Стандартный элемент горелки состоит из набора единичных однотипных смесителей 2 (рис. 16.4, а), закрепленных в общем коллекторе - газовой камере 3. Единичный смеситель представляет собой трубу диаметром 48X3 мм и длиной 290 мм. В начальной части трубы, которая находится внутри газового коллектора, имеются четыре отверстия диаметром по 1,5 мм каждое, оси которых расположены под углом около 25° к оси горелки. Эти отверстия выполняют роль периферийных сопел, через которые газ истекает внутрь эжекционной трубы и эжектирует воздух, поступающий через открытый торец трубы. Конструкция эжекционной части отработана таким образом, что при разрежении в топке, равном 20 Па, газ эжектирует весь воздух, необходимый для горения, с коэффициентом избытка а= 1,02...1,05. Высокие скорости газовых струй, расположенных по периферии, способствуют созданию профиля скоростей, препятствующего проскоку пламени. Блоки горелок футеруются огнеупорной массой (см. рис. 16.4, б), а на их выходе располагается туннель-стабилизатор глубиной 100 мм. Он предотвращает отрыв пламени. Горелки полностью размещаются в пределах обмуровки котла толщиной 510 мм. Номинальное давление газа перед горелкой составляет 80 кПа (среднее давление), коэффициент глубины регулирования производительности равен 3,4...3,8. В зависимости от компоновки (числа единичных элементов) производительность горелки изменяется от 10 до 240 м3/ч. Горелки БИГ работают без химической неполноты сгорания с малыми избытками воздуха. Содержание оксидов азота составляет 0,15 .. 0,18 г/м3. Горелки компонуют в виде стандартных наборов (см. рис. 16.4, в), состоящих из единичных эжекционных трубок, собранных в один ряд G типоразмеров), в два ряда F типоразмеров) и в три ряда B типоразмера). Горелки предназначены для оборудования котлоагрегатов с расположением в обмуровке стенок котла и на поду вместо колосниковой решетки. Котлы, оборудованные горелками БИГ, имеют более высокий КПД (на 2%), чем при оборудовании эжекционными горелками с центрально расположенными соплами.

Используют газовые горелки при различных давлениях газа: низком – до 5000 Па, среднем – от 5000 Па до 0,3 МПа и высоком – более 0,3 МПа. Чаще используют горелки, Большое значение имеет тепловая мощность газовой горелки, которая бывает максимальная, минимальная и номинальная.

При длительной работе горелки, где газа расходуется большее количество без отрыва пламени, достигается максимальная тепловая мощность.

Минимальная тепловая мощность возникает при устойчивой работе горелки и наименьших расходах газа без проскока пламени.

При работе горелки с номинальным, обеспечивающим максимальный КПД при наибольшей полноте сжигания, расходом газа достигается номинальная тепловая мощность.

Допускается превышение максимальной тепловой мощности над номинальной не более чем на 20%. В случае если номинальная тепловая мощность горелки по паспорту 10000 кДж/ч, максимальная должна быть 12000 кДж/ч.

Основные преимущества инжекционных горелок низкого давления: простота конструкции, устойчивая работа горелок при изменении нагрузок; надежность и простота обслуживания; бесшумность работы; возможность полного сжигания газа и работа на низких давлениях газа; отсутствие подачи воздуха под давлением.

Важная характеристика инжекционных горелок неполного смешения - коэффициент инжекции - отношение объема инжектируемого воздуха к объему воздуха, необходимого для полного сгорания газа. Так, если для полного сгорания 1 м3 газа необходимо 10 м3 воздуха, а первичный воздух составляет 4 м3, то коэффициент инжекции равен 4: 10 = 0,4.

Характеристикой горелок является также кратность инжекции - отношение первичного воздуха к расходу газа горелкой. В данном случае, когда на 1 м3 сжигаемого газа инжектируется 4 м3 воздуха, кратность инжекции равна 4.

Достоинство инжекционных горелок - это их свойство саморегулирования, т.е. поддержание постоянной пропорции между количеством подаваемого в горелку газа и количеством инжектируемого воздуха при постоянном давлении газа.

Пределы устойчивой работы инжекционных горелок ограничены возможностями отрыва и проскока пламени. Это значит, что увеличить или уменьшить давление газа перед горелкой можно только в определенных пределах.

Горелки с полным предварительным смешением газа с воздухом . Инжекция всего воздуха, необходимого для полного сгорания газа, обеспечивается повышенным давлением газа. Горелки полного смешения газа работают в диапазоне давлений от 5000 Па до 0,5 МПа. Их называют инжекционными горелками среднего давления и применяют в основном в отопительных котлах и для обогрева промышленных печей. Тепловая мощность горелок обычно не превышает 2 МВт. Основные трудности повышения их мощности - сложность борьбы с проскоком пламени и громоздкость смесителей.
Эти горелки дают малосветящийся факел, что уменьшает количество радиационной теплоты, передаваемой нагреваемым поверхностям. Для увеличения количества радиационной теплоты эффективно применение в топках котлов и печей твердых тел , которые воспринимают теплоту от продуктов горения и излучают ее на тепловоспринимающие поверхности. Эти тела называют вторичными излучателями. В качестве вторичных излучателей используют огнеупорные стенки тоннелей, стенки топок, а также специальные дырчатые перегородки, установленные на пути движения продуктов сгорания.
Горелки с полным предварительным смешением газа с воздухом подразделяют на два типа: с металлическими стабилизаторами и огнеупорными насадками.
Инжекционная горелка конструкции Казанцева (ИГК) состоит из регулятора первичного воздуха, форсунки, конфузора, смесителя, насадка и пластинчатого стабилизатора (рис. 4).

Рис. 4. Инжекционная горелка ИГК:

Стабилизатор; 2 - насадок; 3 - конфузор; 4 - форсунка; 5 - регулятор первичного воздуха
Регулятор первичного воздуха 5 горелки одновременно выполняет функции глушителя шума, который создается за счет повышенных скоростей движения газовоздушной смеси. Пластинчатый стабилизатор и проскока пламени в широком диапазоне 7 обеспечивает устойчивую работу горелки без отрыва и проскока пламени в широком диапазоне нагрузок. Стабилизатор состоит из стальных пластин толщиной 0,5 мм при расстоянии между ними 1,5 мм. Пластины стабилизатора стягивают между собой стальными стержнями, которые на пути движения газовоздушной смеси создают зону обратных токов горячих продуктов сгорания и непрерывно поджигают газовоздушную смесь.
В горелках с огнеупорными насадками природный газ сгорает с образованием малосветящегося пламени. В связи с этим передача теплоты излучением от факела горящего газа оказывается недостаточной. В современных конструкциях газовых горелок значительно повысилась эффективность использования газа. Малая светимость факела газа компенсируется излучением раскаленных огнеупорных материалов при сжигании газа методом беспламенного горения.

Газовоздушная смесь у этих горелок приготовляется с небольшим избытком воздуха и поступает в раскаленные огнеупорные каналы, где она интенсивно нагревается и сгорает. Пламя не вы ходит из канала, поэтому такой процесс сжигания газа называется беспламенным. Это название условное, так как в каналах пламя имеется.

Газовоздушная смесь подогревается от раскаленных стенок канала. В местах расширения каналов и вблизи от плохо обтекаемых тел создаются зоны задержки горячих продуктов сгорания. Такие зоны - устойчивые источники постоянного подогрева и зажигания газовоздушной смеси. На рис. 5 показана беспламенная панельная горелка. Поступающий в сопло 5 из газопровода 7 газ инжектирует необходимое количество воздуха, регулируемое регулятором первичного воздуха 6. Образовавшаяся газовоздушная смесь через инжектор 4 поступает в распределительную камеру 3, проходит по ниппелям 2 и поступает в керамические тоннели 1. В этих тоннелях происходит сжигание газовоздушной смеси. Распределительная камера 3 от керамических призм 8 теплоизолирована слоем диатомовой крошки, что сокращает теплоотвод из реакционной зоны.

Беспламенное сжигание газа имеет следующие преимущества: полное сгорание газа; возможность сжигания газа при малых избытках воздуха; возможность достижения высоких температур горения; сжигание газа с высоким тепловым напряжением объема горения; передача значительного количества теплоты инфракрасными лучами.

Существующие конструкции беспламенных горелок с огнеупорными насадками по конструкции их огневой части подразделяют на горелки с насадками, имеющие каналы неправильной геометрической формы; горелки с насадками, имеющие каналы правильной геометрической формы; горелки, у которых пламя стабилизируется на огнеупорных поверхностях топки.

Рис. 5. Беспламенная панельная горелка:

Тоннель; 2 - ниппель; 3 - распределительная камера; 4 - инжектор; 5 - сопло; 6 - регулятор воздуха; 7 - газопровод; 8 - керамические призмы
Наиболее распространены горелки с насадками правильной геометрической формы. Огнеупорные насадки таких горелок состоят из керамических плиток размером 65 х 45 х 12 мм. Беспламенные горелки называют также горелками инфракрасного излучения.

Все тела - источники теплового излучения, возникающего за счет колебательного движения атомов. При излучении тепловая энергия веществ превращается в энергию электромагнитных волн, которые распространяются от источника со скоростью, равной скорости света. Эти электромагнитные волны, распространяясь в окружающем пространстве, наталкиваются на различные предметы и легко превращаются в тепловую энергию. Величина ее зависит от температуры излучающих тел. Каждой температуре соответствует определенный интервал длин волн, излучаемых телом. В данном случае передача теплоты излучением происходит в инфракрасной области спектра, а горелки, работающие по этому принципу, называются горелками инфракрасного излучения (рис. 6).

Через сопло 4 (см. рис. 6, а) газ поступает в горелку и инжектирует весь воздух, необходимый для полного сгорания газа. Из горелки газовоздушная смесь поступает в сборную камеру 6 и далее направляется в огневые отверстия керамической плитки 2. Во избежание проскока пламени диаметр огневых отверстий должен быть меньше критической величины и составлять 1,5 мм. Выходящая из огневых камер газовоздушная смесь поджигается при малой скорости ее вылета, чтобы избежать отрыва пламени. В дальнейшем скорость вылета газовоздушной смеси можно увеличить (полностью открыть кран), так как керамические плитки нагреваются до 1000°С и отдают часть теплоты газовоздушной смеси, что приводит к увеличению скорости распространения пламени и предотвращению его отрыва.

Горелки с принудительной подачей воздуха

У горелок с принудительной подачей воздуха процесс образования газовоздушной смеси начинается в самой горелке и завершается в топке. Газ сгорает коротким и несветящимся пламенем. Воздух, необходимый для сгорания газа, подается в горелку принудительно с помощью вентиляторов. Подача газа и воздуха производится по отдельным трубам.

Горелки с принудительной подачей воздуха часто называют двухпроводными и смесительными, так как в них происходит полное перемешивание газовоздушной смеси.

Рис. 7. Горелка с принудительной подачей воздуха низкого давления:

Сопло; 2 - корпус; 3 - фронтальная плита; 4 - керамический тоннель
Наиболее распространенные конструкции этих горелок работают на низком давлении газа и воздуха (рис. 7). Однако некоторые конструкции можно использовать и при среднем давлении газа.

Горелки предназначены для установки в топках котлов и других агрегатах с небольшим объемом топки, а также в нагревательных и сушильных печах.

Газ давлением до 1200 Па поступает в сопло 1 и выходит из него через восемь отверстий диаметром 4,5 мм. Отверстия расположены под углом 30° к оси горелки. В корпусе 2 горелки устроены специальные лопатки, придающие потоку воздуха вращательное движение. Таким образом, газ в виде мелких струек пересекается в закрученном потоке воздуха и создается хорошо перемешанная газовоздушная смесь. Горелка заканчивается керамическим тоннелем 4, имеющим запальное отверстие.

Основные достоинства горелок: возможность сжигания большого количества газа; широкий диапазон регулирования производительности горелок; возможность подогрева воздуха и газа до температур, превышающих температуру воспламенения.

В существующих разнообразных конструкциях горелок интенсификация процесса образования газовоздушной смеси достигается следующими способами: расчленением потоков газа и воздуха на мелкие потоки, в которых проходит смесеобразование; подачей газа в виде мелких струек под углом к потоку воздуха; закручиванием потока воздуха различными приспособлениями, встроенными внутрь горелок.

Комбинированные горелки

Горелки, работающие одновременно или раздельно на газе и мазуте или на газе и угольной пыли, называются комбинированными. Их применяют при перебоях в подаче газа, когда необходимо срочно перейти на другой вид топлива; когда газовое топливо не обеспечивает необходимого температурного режима топки; подача газа на данный объект производится только в определенное время (ночью) для выравнивания суточной неравномерности газопотребления.

Наибольшее распространение получили газомазутные горелки (рис. 8) с принудительной подачей воздуха. Горелка состоит из газовой, воздушной и жидкостной частей. Газовая часть представляет собой полое кольцо, имеющее штуцер для подвода газа и восемь трубочек для распыления газа.

Жидкостная часть горелки состоит из мазутной головки и внутренней трубки, заканчивающейся форсункой 1. Подача мазута в горелку регулируется вентилем. Воздушная часть горелки состоит из корпуса б, завихрителя 3, воздушной заслонки 5, с помощью которой можно регулировать подачу воздуха. Завихритель служит для лучшего перемешивания струи мазута с воздухом. Давление воздуха 2...3 кПа, давление газа до 50 кПа, а давление мазута до 0,1 МПа.

Применение комбинированных горелок дает более высокий эффект, чем одновременное использование газовых горелок и мазутных форсунок или газовых и пылеугольных горелок.

Рис. 8. Комбинированная газомазутная горелка с принудительной подачей воздуха:

Мазутная форсунка; 2 - воздушная камера; 3 - завихритель; 4 - трубки выхода газа; 5 - воздушная регулировочная заслонка; 6 - корпус
Комбинированные горелки необходимы для надежной и бесперебойной работы газоиспользующих установок крупных промышленных предприятий, электростанций и других потребителей, для которых перерыв в работе недопустим.

В качестве резервного топлива служит мазут, в этом случае в центральной трубе устанавливается мазутная форсунка. При переводе горелки на газовое топливо мазутную форсунку заменяют кольцевым каналом, по которому подается газовое топливо.

В центральной части канала установлена труба с чугунным наконечником 2. В наконечнике 24 косые щели, через которые выходит газ, пересекающийся с потоком закрученного воздуха, выходящего из улитки 1. В усовершенствованных конструкциях горелок в наконечнике вместо щелей предусмотрено 115 отверстий диаметром 7 мм. В результате скорость выхода газа увеличилась почти в два раза (150 м/с).

В новых конструкциях горелки применяется периферийная подача газа, при которой газовые струйки, имеющие более высокую скорость, чем воздушные, пересекают закрученный поток воздуха, движущийся со скоростью 30 м/с, под прямым углом. Такое взаимодействие потоков газа и воздуха обеспечивает быстрое и полное их перемешивание, в результате чего газовоздушная смесь сгорает с минимальными потерями.

Технические характеристики горелок приведены в Таблице 2.
Таблица 2. Технические характеристики горелок БГ-Т

Параметры	Виды горелок в зависимости от мощности
Тепловая мощность в режиме «малый огонь», МВт
Присоединительное давление газа перед горелкой, Па
Номинальное давление в камере сгорания теплового агрегата, Па
Номинальное разрежение в камере сгорания газа, Па
Низшая теплота сгорания газа, МДж/м3, не менее
Низшее число Воббе, МДж/м3
Температура окружающей среды, °С, не более
Минимальный коэффициент избытка воздуха при номинальной тепловой мощности, не более
Допускаемое увеличение минимального коэффициента избытка воздуха в диапазоне рабочего регулирования тепловой мощности, не более
Мощность привода вентилятора, кВт, не более

Блочные газовые горелки БГ-Г (рис. 10) предназначены для использования в камерах сгорания тепловых агрегатов различного назначения (паровые и водогрейные котлы , печи, асфальтосмесительные установки и т.д.). В качестве топлива в горелках используют природный газ.

Во входной части корпуса 7 расположен воздухозаборник 14, в котором на оси 13 установлена воздушная заслонка 75с приводом. Привод воздушной заслонки состоит из электромагнита 17 и системы рычагов, связанных с осью заслонки. К корпусу 1 крепится электродвигатель 25, на вал которого насажен центробежный вентилятор 24.

Рис. 10. Горелка блочная газовая БГ-Г:

Корпус; 2 - глазок смотровой; 3 - генератор импульсный; 4 - датчик реле давления воздуха; 5 - палец быстросъемный; 6 - провод высоковольтный; 7 - насадок газовый; 8 - переходник (смеситель) с соплом; 9 - завихритель; 10 - кольцо уплотнительное; 11 - прокладка; 12 - разводка газовая; 13 - ось; 14 - воздухозаборник; 15 - заслонка воздушная; 16 - кронштейн; 17 - электромагнит; 18 - пульт управления; 19 - клапан электромагнитный; 20 - датчик ионизационный (электрод контрольный); 21 - вентиль газовый; 22 - датчик-реле давления газа; 23 - кран; 24 - вентилятор; 25 - электродвигатель; 26 - реле; 27 - электрод нулевой; 28 - электрод запальный

К фланцу корпуса крепится смеситель 8, внутри которого установлен газовый насадок 7с завихрителем 9 и электродами 20, 27 и 28. К торцу смесителя крепится горловина.

Для доступа к газовому насадку и подводящим высоковольтным проводам 6 электродов смеситель при помощи двух быстросъемных пальцев 5 может откидываться в одну или другую сторону.

Газовый насадок 7 соединен с газовой разводкой 12, на которой установлена в зависимости от типоразмера горелки необходимая газовая арматура. Места соединений газового насадка 7 с газовой разводкой 12 и газовой разводки со смесителем горелки уплотнены уплотнительным кольцом 10 и прокладкой 11.

Управляют работой горелки с пульта управления 18, который крепится к корпусу с помощью кронштейна 16.

Воздух в горелку подается электровентилятором. Количество воздуха, поступающего в зону горения, регулируют воздушной заслонкой 15.

При номинальной тепловой мощности горелки электромагнит обесточен и воздушная заслонка открыта (положение 0 на лимбе воздухосборника). В режиме «малый огонь» на электромагнит подается питание, он срабатывает, и воздушная заслонка, поворачиваясь на оси, перекрывает воздухосборник (положение 3 на лимбе воздухосборника).

Газ поступает по газовой разводке 12 в газовый насадок 7 и через его газораздающие отверстия попадает в поток воздуха, закрученный завихрителем 9. Количество газа, подаваемого на горение, регулируют электромагнитными вентилями.

Газовоздушная смесь поджигается искрой, возникающей между запальным электродом 28 и газовым насадком 7 при подаче тока высокого напряжения от импульсного генератора 3.

Давление газа перед горелкой контролируют датчиком-реле 22, а давление воздуха для горения - датчиком-реле 4. Наличие пламени контролируют блоком контроля пламени, расположенным в пульте управления и получающим импульс от датчика контроля пламени 20. Для наблюдения за горением на корпусе горелки имеется смотровой глазок 2.

Режим продувки. Включают электровентилятор, подающий воздух в горелку. Привод обесточен, заслонка 15 полностью открыта, подается максимальное количество воздуха для обеспечения продувки. Электромагнитные вентили на газовой разводке обесточены, что препятствует подаче газа в горелку.

Режим розжига. По окончании продувки горелка переходит в режим розжига: на привод подается питание, он поворачивает ось 13 заслонки /5, уменьшая подачу воздуха для обеспечения розжига горелки. Одновременно включается клапан 19 (на горелках БГ-Г-0,5 и БГ-Г-0,65 включаются два электромагнитных вентиля 27), подавая газ в горелку, и импульсный генератор 3, подавая высокое напряжение на запальный электрод 28. Искра, возникающая между газовым насадком 7 и запальным электродом 28, поджигает газовоздушную смесь.

Режим розжига горелки одновременно является режимом «малый огонь».

Режим эксплуатации. При нормальном розжиге с появлением пламени и устойчивом горении дополнительно включается электромагнитный вентиль 21, отключается электромагнит 17, обеспечивая максимальное открытие воздушной заслонки 15. Горелка переходит в режим «большой огонь». Тепловую мощность регулируют с помощью регулятора температуры (для паровых котлов - давления пара, который при необходимости подает сигнал на пульт управления для изменения расхода газа и воздуха).

Горелка работает в режиме нормальной эксплуатации с трехступенчатым регулированием тепловой мощности.

Горелка БГ-Г-0,12 в зависимости от варианта изготовления работает в режиме трехступенчатого или двухступенчатого регулирования.
Автоматизация процессов сжигания газа
Свойства газового топлива и современные конструкции газовых горелок создают благоприятные условия для автоматизации процессов сжигания газа. Автоматическое регулирование процесса горения повышает надежность и безопасность эксплуатации газоиспользующих агрегатов и обеспечивает их работу в соответствии с наиболее оптимальным режимом.

В существующих газоиспользующих установках применяют системы частичной или комплексной автоматизации.

Современная комплексная газовая автоматика состоит из следующих основных систем: автоматики регулирования, автоматики безопасности, аварийной сигнализации, теплотехнического контроля.

Автоматика регулирования бытовых, коммунальных и промышленных газовых приборов и агрегатов предназначена для управления и регулирования процесса горения газа таким образом, чтобы газовые приборы и агрегаты работали на заданном режиме и обеспечивали оптимальный режим горения газа. Так, у емкостных водонагревателей поддерживается постоянная температура воды в баке, у паровых котлов - постоянное давление пара, у отопительных водогрейных котлов - температура воды в котле.

Автоматика безопасности прекращает подачу газа к горелкам газоиспользующих установок при нарушениях режима работы. При этом контролируются наиболее важные параметры:

Наличие пламени в топке. При отсутствии пламени в топке подача газа на горелку немедленно прекращается;

Давление газа на подводящем газопроводе. При изменении давления газа против установленного минимального и максимального значений подача газа прекращается;

Разрежение в топке. При понижении разрежения в топке до минимально допустимого подача газа прекращается;

Давление воздуха (при наличии соответствующих горелок). При падении давления воздуха до минимально допустимого подача газа прекращается;

Температура воды в котле. Если температура воды превышает допустимую норму, то подача газа прекращается;

Давление пара в котле. При повышении давления пара сверх установленного подача газа прекращается.

При отключении агрегатов подаются звуковой и световой сигналы. Контролируют также загазованность помещений, где установлены газовые приборы и агрегаты.

Приборы контроля и сигнализации дают возможность устанавливать дистанционное управление газоиспользующих установок.

Приборы теплотехнического контроля помогают обслуживающему персоналу вести технологический процесс в оптимальном режиме.

Степень автоматизации газоиспользующего агрегата зависит от конкретных условий его эксплуатации.

Список литературы
.Кязимов К.Г., Гусев в.Е. Основы газового хозяйства. - М.: Высш. шк., 2000.

Кязимов К.Г. Устройство и эксплуатации газового хозяйства. - М.: Высш. шк., 2004.

Кязимов К.Г. Справочник работника газового хозяйства. - М.: Высш. шк., 2006.

Стаскевич Н.Л., Северинец Г.Н., Вигдорчик Д.Я., Справочник по газоснабжению и использованию газа. - Л.: Недра, 1990.

ГОСТ 17356 - 71

ГОСТ 21204 - 83

Сварка с помощью газа - это сварка с применением расплавленного металла. При этом процессе происходит нагрев краев металлических частей деталей до температуры плавления пламенем газовой горелки.

Высокая температура, при которой происходит плавление металла, образуется от воспламенения газа-кислородной смеси. Чтобы заполнить пустоты, которые возникают при совмещении краев металла, используют расплавленную присадочную проволоку.

Горелки для газовой сварки.

Чтобы получить сварочное пламя, необходимое для работы с металлами, применяется горелка. С ее помощью можно контролировать мощность, объем пламени в установленных пределах. Несмотря на всю внешнюю простоту изделия, горелка - это сложный и значимый элемент при сварке.

На рисунке № 1 изображено пламя газовой горелки с температурными показателями.

По своей конструкции горелки для газовой сваркиподразделяются на:

• инжекторные;
• безинжекторные.

По применяемому горючему:

• ацетиленовые;
• для других газов и жидкого горючего.

По порядку использования могут быть:

• ручными,
• машинными.

Инжекторные и безинжекторные горелки для газовой сварки.

Конструктивное наличие струйного насоса в горелке обусловлено уровнем давления, при котором в неё подаётся горючее. Если оно высокое, то дополнительного нагнетания не требуется, топливо подается под своим собственным. При низком давлении нужно большее количество газа, поэтому используется принудительная подача с помощью инжектора. Для создания сварочного пламени нужно получить качественную смесь кислорода и топлива в камере смешивания горелки.

Горелка без инжектора имеет более простое устройство. Топливо и кислород подаются в смеситель одновременно с помощью системы подачи, состоящей из шлангов, необходимого количества кранов (вентилей), ниппелей. В смесителе происходит образование однородной смеси.

Однородная смесь поступает по трубке наконечника на мундштук, воспламеняется и создает пламя для сварки. Чтобы процесс горения соответствовал необходимым требованиям, давление, с которым подается смесь из мундштука, должно быть в строго определенных пределах. Если скорость будет выше установленной, пламя, отрываясь от среза горелки, будет тухнуть. Если ниже, то смесь, попадая вовнутрь горелки, будет взрываться в ней. Скорость подачи горючей смеси (ацетилено-кислородной) варьируется от 70 до 160 м/сек, она зависит от вида мундштука, размеров канала, процентного состава смеси.

В горелках высокого давления может применяться водород или метан. Она проста в использовании и устройстве. Но, в сравнении с инжекторными горелками низкого давления, используются намного реже.

Работа горелки низкого давления.

Кислород под высоким давлением (около 4 атмосфер) поступает в горелку через систему подачи, состоящую из ниппеля, регулировочного крана. Проходит через инжектор с высокой скоростью. Под действием струи кислорода в камере струйного насоса создается давление ниже атмосферного и происходит засасывание горючего газа. Он поступает через ниппель и вентиль в камеру инжектора, а затем в камеру смешивания, соединяется с кислородом, и со скоростью в строгих пределах поступает по каналу на мундштук.

Расход кислорода не меняется, на него не влияют внешние факторы, в отличие от расхода применяемого газа. Повышение температуры мундштука и наконечника горелки, изменение давления, увеличение сопротивления повышают расход ацетилена.

Другие виды горелок.

В некоторых отраслях промышленности нашли применение горелки для газовой сварки, работающие на жидких горючих, таких как бензин или керосин. В основе принципа лежит распыление керосинно-кислородной смеси и испарение мелкокапельного горючего от нагрева с мундштука.

Используемые в настоящее время горелки в целях безаварийной эксплуатации должны соответствовать требованиям безопасности:

• сварочное пламя должно быть определенной формы;
• регулировка пламени в нужных пределах;
• устойчивость к внешним воздействиям и безопасность эксплуатации;
• удобство в применении.

Основным рабочим узлом практически любого газового котла является газовая горелка для отопления, обеспечивающая как подготовку воздушно-топливной смеси, так и ее подачу в камеру сгорания, а также формирование устойчивого огня. Непосредственно газовая горелка определяет надежность и экономичность газового котла. По этой причине следует тщательно подойти к вопросу выбора типа конструкции горелки, ее особенностям. В настоящей статье будет рассмотрено устройство горелок, классификация, их разновидности, а также процесс обслуживания.

Для обеспечения процесса по максимальному сжиганию природного газа, наибольшей теплоотдаче, необходимо обеспечить его смешивание с достаточным объемом воздуха с нормальным количеством кислорода, который выступает в качестве окислителя. На выходе смесь топлива из воздуха и газа должна сгорать почти бесцветным огнем, имеющим синеватый оттенок и характеризующимся максимальной температурой. Исходя из конструктивных особенностей, газовые горелки для различаются со способом подачи воздуха, газа, формированию факела пламени, а также смешиванию компонентов.

В комплекте бытовых котлов отопления в основном применяются только 2 вида газовых горелок в соответствии со способом подготовки смеси для топлива:

1. вентиляторные (надувные);
2. атмосферные.

Кроме перечисленных, имеются также регенеративные, инжекционные рекуперативные, инжекционные, с предварительным частичным или полным смешиванием, однако востребованы они, главным образом, в технологическом оборудовании и промышленных котлах. Надувные и атмосферные типы обычно усовершенствуются с применением отдельных аспектов, которые характерны для иных видов конструкций, тем не менее, принцип работы неизменен.

Атмосферная горелка

Принцип функционирования горелки данного вида довольно прост. По газовой трубке топливо поступает в горелку. Агрегат имеет эжектор (прорезь), регулируемый особой заслонкой или прижимной гайкой. Посредством прорези в горелку вместе с топливом поступает и воздух. Так осуществляется формирование смеси из газа и воздуха. Открывая прорезь больше, можно добиться увеличения подачи кислорода, а закрывая ее – соответственно уменьшения. Можно сказать, что таким простым способом горелка для отопления обеспечивает процесс регулирования по степени сжигания топлива. После этого, смесь из газа и воздуха попадает в камеру сгорания, где и осуществляется процесс сжигания.

Количество отверстий зависит от параметров камеры сгорания, а также формы самой горелки. Самое важное, что формирующиеся небольшие факелы, появляющиеся из отверстий, не обеспечивают создания большого давления, по этой причине топливо сгорает результативно и равномерно. Чем значительнее давление, тем вероятность понижения результативности работы увеличивается. По этой причине изготовители стремятся повысить количество отверстий за счет сокращения их размера.

Важно!!! Такие газовые горелки для печей отопления по принципу работы схожи с устройствами, используемыми в промышленном подовом оборудовании.

Большинство специалистов утверждают, что такая конструкция довольно проста и эффективна, с высокой степенью надежности. Поэтому она часто применяется, как в моделях газового оборудования небольшой стоимости, так и дорогих агрегатах. Большинство домашних мастеров, занимающихся созданием газового оборудования, изготовляют газовые горелки для котлов отопления своими руками именно атмосферного типа. А причина одна – дешевизна агрегата и простота изготовления.

Вентиляторная горелка

Это оборудование функционирует уже совсем по иному принципу. Здесь применяется нагнетание воздушных масс принудительно, к тому же соотношение смеси рассчитывается точнее, что обеспечивает сгорание топлива намного эффективнее. Обычно газовая горелка для отопления дома данного типа монтируется в котлах, имеющих, где есть возможность проводить надув.

Как было указано выше, в атмосферных типах горелок смешивание воздуха и природного газа осуществляется в самом начале устройства, иными словами, на входе, в горелках вентиляторных этот процесс происходит на выходе камеры сгорания. Это является существенной отличительной чертой. Следует заметить, что купить газовую горелку для котла этого типа можно в любом магазине отопительного оборудования . Такие горелки, главным образом монтируются в котлах, комплектующихся автоматикой.

Обычно вентиляторная горелка является целым блоком, включающим в себя:

Обслуживание горелки

Специалисты утверждают, что вне зависимости от типа газовой горелки, чистить ее необходимо с небольшой периодичностью. Оптимальным вариантом является промывка и просушка горелки. Однако для этого ее придется снять, что обеспечит большую эффективность очистки.

Следует заметить, что сегодня цена на газовые горелки для котлов отопления различается в зависимости от типа агрегата.

Некоторые продувают горелки, но тут нужно учитывать тот факт, что устройство предназначено для функционирования на газе под давлением, которое не больше 0.15 бара на выходе. И если осуществлять продувку при помощи компрессора, который обеспечивает нагнетание воздуха до 6-10 бар, можно горелку привести в негодность.

Также, в независимости от типа горелки, используемой в котле, необходимо грамотно задать параметры ее настройки. Именно это влияет на качество получаемой смеси газа и воздуха, точные пропорции, и соответственно – результативность сгорания топлива.

В завершении статьи следует отметить, что, осуществляя выбор котла для отопления для загородной или частной недвижимости, владельцу необходимо обратить внимание не только на функциональные возможности и мощность оборудования, но и отнестись с внимательностью к выбору типа газовой горелки. На сегодняшний день цены на газовые горелки котлов Роко, пользующихся большой популярностью, очень привлекательны.
Главное помнить, что от типа горелки зависит перерасход и экономия топлива, снижение или увеличение срока работы отопительного оборудования, а также температурный режим помещения.

Заслуженно считаются самыми востребованными среди подобного оборудования. Их преимущества вполне очевидны:

1. Газ доступен: цена этого топлива приемлема, при наличии газовой магистрали нет никаких проблем с его доставкой.

2. Все виды газовых горелок более просты и надежны в эксплуатации, чем, например, горелки на мазуте или жидком топливе.

3. Широкий диапазон мощностей: существуют типы газовых горелок, которые полностью соответствуют потребностям крупных промышленных предприятий, а также модели, подходящие для домашнего использования.

4. Многие модели газовых горелок оснащаются современными системами, автоматизирующими их работу. Это позволяет добиться максимального удобства, безопасности и безотказности в работе.

Чтобы эффективно работала, при выборе нужно учитывать несколько основных параметров. Сориентироваться в большом ассортименте помогает классификация этого оборудования.

По области применения

Классификация газовых горелок в зависимости от области применения:

1. Специальные горелки, разработанные для применения в печах определенной конструкции. Такие модели нельзя использовать с огневыми установками других типов.

2. Универсальные устройства, которые могут быть установлены на большинство типов топок и печей.

По способу образования топливной смеси

Газ сжигается не в чистом виде. Он включается в состав топливной смеси, вторым компонентом которой является воздух. Топливная смесь может образовываться различными способами. В связи с этим выделяют три основных вида газовых горелок:

1. Дутьевые. В горелках такого типа воздух подается нагнетанием.

2. Инжекционные. Воздух подается засасыванием.

3. Диффузионные. Воздух в таких горелках притекает к пламени естественным образом из окружающей среды.

Инжекционные горелки, как правило, являются частью самого котла, а вентиляционные обычно приобретаются как отдельное оборудование. Дутьевая горелка позволяет осуществлять довольно точную и плавную регулировку мощности работы. Благодаря этому, появляется возможность увеличения КПД оборудования за счет рационального использования газа. Работа в оптимальном режиме позволяет экономить топливо, а также снижать выбросы в окружающую среду углекислого газа. Единственным недостатком горелки дутьевого типа можно считать более высокую шумность работы.

Дутьевые газовые горелки различаются по типу подачи воздуха и способу образования топливной смеси:

1. Принудительная подача воздуха и полное предварительное смешивание.

2. Принудительная подача и частичное предварительное смешивание.

3. Принудительная подача воздуха без предварительного смешивания.

Для того чтобы увеличить интенсивность образования воздушно-газовой горючей смеси, в установках применяются различные технологии смешения: подача газа в виде тонких струек, направленных под углом к потоку воздуха; разделение на множество мелких потоков, в которых и осуществляется смешивание; закручивание потоков газа и воздуха при помощи различных встроенных устройств.

Искусственная подача воздуха позволяет увеличивать интенсивность сжигания топливной смеси. Соответственно, выбор газовой горелки с принудительной подачей топлива позволяет достичь большей мощности.

Классификация газовых горелок по теплотворности сжигаемого топлива:

1. Высококалорийные газовые горелки. Минимальная теплота сгорания газа составляет 20 МДж/м3. Такие горелки предназначены для сжигания природных и попутных нефтяных газов.

2. Среднекалорийные горелки. Теплота сгорания топлива в таком виде газовых горелок находится в диапазоне от 8 до 20 МДж/м3 (коксовый газ).

3. Низкокалорийные газовые горелки. Такой тип используется для сжигания газа, характеризующегося теплотой сгорания ниже 8 МДж/м3 (генераторный и доменный газ).

Виды газовых горелок по избыточному давлению:

1. Высокого давления (более 30 кПа).

2. Среднего давления (от 5 до 30 кПа).

3. Низкого давления (до 5 кПа).

Наибольшее распространение получили горелки низкого и среднего давления. Горелки высокого давления часто применяются для сжигания низкокалорийных газов.

По локализации пламени:

1. В свободном факеле.

2. В перфорированной, пористой или зернистой огнеупорной массе.

3. В огнеупорной камере сгорания или тоннеле.

4. На огнеупорной поверхности.

Горелки, сжигающие топливную смесь в свободном факеле или огнеупорном тоннеле, используются в котлах для нагрева теплоносителя (воды, воздуха и т. п.). Модели, сжигающие газ в пористой массе или на огнеупорной поверхности, применяются для обогрева методом инфракрасного излучения.

Классификация позволяет даже неспециалистам сориентироваться в многообразии этого оборудования. Так как выбрать газовую горелку, спросите Вы? Следует выбирать тот вариант, в котором оптимально сочетаются все необходимые характеристики. При этом важно учитывать, в каких условиях предполагается использовать оборудование и какие нагрузки оно должно выдерживать. Правильно выбранная горелка способна эффективно работать как в бытовой, так и в промышленной сфере в течение долгого времени.

Газогорелочные устройства предназначены для подачи к месту горения определенного количества газа и воздуха, а также для создания условий их перемешивания и воспламенения, кроме этого горелка должна обеспечивать стабилизацию факела. Независимо от типа большинство газовых горелок имеет общие конструктивные элементы: устройство для подвода газа и воздуха, камеру смешения, горелочный насадок и стабилизирующее устройство.

Основными характеристиками горелочных устройств являются: давление газа, тепловая мощность, коэффициент предельного регулирования, коэффициент избытка воздуха.

Диффузионные горелки. Наиболее простые по конструкции горелки представляют собой трубу с просверленными отверстиями для выхода газа. Инжекционные горелки. Горелки данного типа подразделяются на горелки частичного предварительного смешения и полного предварительного смешения газа с воздухом.

Требования, предъявляемые к газовым горелкам

Газогорелочные устройства должны обеспечивать качественное проведение технологического процесса в газоиспользующей установке и требуемый температурный режим в топочном пространстве. Горелка должна работать устойчиво без проскока и отрыва пламени в заданном интервале изменения нагрузки, работать длительное время без выхода из строя с минимальными тепловыми потерями, то есть экономично. Следующим требованием является предотвращение загрязнения воздушного бассейна и воздуха в газифицированных квартирах вредными составляющими продуктов сгорания газа.

Газогорелочные устройства должны быть компактными, то есть иметь минимальные размеры. Конструкция горелки должна предусматривать возможность быстрой замены отдельных деталей. По возможности, горелки должны работать бесшумно.

Иногда при эксплуатации возникает необходимость переделки горелок в связи с изменением теплоты сгорания и плотности газового топлива, так как работа горелок на газе с теплотой сгорания и плотностью, отличающимся от расчётных, приводит к изменению тепловой мощности и ухудшению условий сгорания.

Инжекционные горелки низкого давления (a г <1,0). Для сохранения неизменной тепловой мощности инжекционной горелки низкого давления при переходе на газовое топливо иного состава необходимо изменить диаметр газового сопла. Если давления газа в сети достаточно для сохранения тепловой мощности горелки, можно (не меняя конструктивных размеров) изменить давление газа перед горелкой.

Инжекционные горелки низкого и среднего давления (a Г і 1,0). Для того, чтобы сохранить неизменную тепловую мощность горелок низкого и среднего давления при переходе на газ иного состава, надо изменить диаметр газового сопла для обеспечения подсасывания необходимого количества воздуха.

Горелки с принудительной подачей воздуха (a Г і 1,0). Для сохранения расчётной тепловой мощности горелки с принудительной подачей воздуха нужно изменить площадь газовыходных отверстий, однако при этом отношение скорости газа и скорости воздуха должно оставаться постоянным.

Теоретический расчет горелок представляет собой весьма сложную задачу. Поэтому на практике используют упрощенную методику расчета.