Горелки классификация назначение. Классификация горелок и основные требования, предъявляемые к ним. Виды газовых горелок по избыточному давлению

1. В зависимости от области применения газовые горелки подразделяют на два основных типа:

а) газовые смесеобразователи общего назначения, когда их можно устанавливать на большинстве печей, топок и других огневых установках;

б)горелки специального назначения, когда их устанавливают только в определенной конструкции печи или огневой установки и практически исключается установка их на других конструкциях.

2.В зависимости от теплотворности сжигаемого газообразнога продукта горелки можно подразделить на следующие типы:

а)для сжигания газов низкой теплотворности (Q* = 8 МДж/м3);

б)для сжигания газов средней теплотворности = 8-20 МДж/м3);

в)для сжигания газов высокой теплотворности ((?g = 20 МДж/м3).

3.По способу подвода воздуха, необходимого на горение, горелки можно подразделить на следующие типы:

а) диффузионные, когда воздух притекает к пламени из окружающей атмосферы;

б)инжекционные, когда воздух засасывается в горелку;

в)дутьевые, когда воздух в горелку нагнетается.

4.В зависимости от давления газы, поступающие в горелку, можно подразделять на следующие типы:

а)низкого давления (до 0,005 МПа);

б)среднего давления (от 0,005 до 0,3 МПа);

в)высокого давления (выше 0,3 МПа).

5.Газовые горелки могут быть комбинированными, если в них предусмотрена возможность сжигания дополнительного вида топлива.

Горелки без предвар смешения газа с возд. В дифф горелки возд, необх для сгорания газа, пост-т из орк-го пространства к фронту факела за счет дифф. Прим-ся в бытовых приборах. Газ подается в горелку без примеси первичного возд и смешивается с ним за пределами горелки => горелки внеш смешения. Предст собой тр с высверленными отверстиями. Расст м/у отверстиями выбир-ся с учетом ск-ти распростр-я пламени от одного отверстия к др. К пром горелкам дифф типа отн-ся подовые щелевые горелки. Предст собой тр d=50мм, в iй просверлены отверстия d=4 в 2 ряда. Коллектор горелки размещ-ся над колосниковой решеткой в кирпичном канале. Канал предст собой щель в поде котла – подовое щелевые. Из горелки газ выходит в топку, куда из-под колос-й решетки пост-т возд. Газовые струйки направл-ся под углом к потоку возд и равномерно распред-ся по его сечению. Процесс смешения газа с возд осущ-ся в спец щели, сделанной из огнеупорного кирпича. Колосниковая решетка заклад-ся огнеупорным кирпичом, оставляют несколько щелей, в i-х размещ-ся тр с просверленными отверстиями для выхода газа. Возд под колос-ю решетку подается вент-м или в рез-те разрежения в топке.Горелки с недоверш предвар смеш газа с возд . Процесс смесеобраз нач-ся в самой горелке и акт-но завер-ся в топочной камере. В топку газовозд смесь поступает част-но приготовленной. Горелки сост-т из сист раздельной подачи газа и всего возд, необх-го для горения, устр-ва в iм нач-ся процесс смесеобраз-я. Процессом смешения в топке упр-т смесительное устр-во горелки. Такие горелки наз турбулентного смешения или смесительными. Интенсификацию процесса смесеобразования достиг закручиванием потока возд: напр-ми лопатками, улитками, подачей газа в виде мелких струй под углом к потоку газа, расчленением потоков газа и возд на мелкие потоки. «+» возм-ть сжиг big колич газа при срав-но небольших габаритах горелки; широкий диапазон регул-я произ-ти горелки; возм-ть подогрева газа и возд до t-р превыш-х t-ру воспламенения; срав-но легкая возм-ть выполнения конструкций с комбин-ми сжиг-м топл (газ-мазут, газ- угольная пыль) «-» принуд подача возд, сжиг газа с меньшими объемными тепловыми напряжениями; сжиг газа с хим неполнотой большей чем при кинет горении. Данные горелки прим-ся для обогрева пром печей, котлов.Горелки предвар-го смеш-я газа с частью возд необх-го для горения. Здесь первичное смешение осущ-ся у горелок атмо-го типа. Первичный возд засасывается струей газа в эжектор, где протекает смесеобразование, т.о. горелки одновременно явл-ся эжекционными. Газовозд-я смесь выходит из горелки со ск-тью обесп-щей устойч-е горение. Вторич возд подсасывается к пламени непосредственно из атмосферы окр ср. Головка горелки имеют форму коллектора с большим числом выходных отверстий. Для обесп-я стабильной подачи первич и вторич возд топки с атм-ми горелками обычно обор-ся тягопрерывателями. «+»: Простота конструкции, Возм-ть работы на низк давл газа; Отсутствие необх-ти подачи возд под давл, Возм-ть полного сжигания газа, устойчивая работа горелки в широком диапазоне изменения нагрузок. Бесшумность раб.Надёжность и простота экспл. Такие горелки прим-ся в бытовых приборах, чугунных котлах и т д.Горелки предварительного смешения газа с воздухом . Процесс смесеобразования начинается в самой горелке и завершается в топочной камере. В тонизируешем газовоздушная смесь поступает частично подготовлена. Горелки состоят из систем раздельной подачи газа и систем воздуха необходимого для горения. Устройство в котором начинается процесс смеси образования воздуха с газом управляет горелки турбулентного смешения или смесительного. Дос-ва=вохм-ность сжигания газа большего объема при сравнит-но небольш разм-рах гор-ки,широкий диапазон регулирования горелки,возможность подогрева газа и воздуха до темпер.Превышающих темпер-ру воспламенения.Нед-тки=сжигания газа с хим.неполнотой больше чем при использоваании горелки,данные горелки имеют производит-ть 60квт-60 мвт,примен-ся в пром печи котлы.

Горелки полного предварительного смешения газа с воздухом .

Бывают 2 типов: с огнеупор-и насадками и безогнеупор-х насадок но с металл-ми насадками. Исполь-з для прогрева промыш-х печей и производ-х отоп котлов. Производ-ь горелки до 2МВт. Оно связано: с ложностью борьбы с проскоком пламени при больших диаметрах кратера горелки; производ-ь смесителей им-х большую производ-ь. Для увелич-я кол-ва радиац тепла передав-о поверх-м нагрева примен-т вторичные излучатели. Это тв тела к –рые воспринимают тепло от продуктов сгорания и излуч его на тепловосприним-е поверхности. Здесь исполь-т огнеупор-е стенки каналов и туннелей, своды и стенки топок спец дырчатые перегородки устан-е на пути движ газов. У большин-ва горелок полного предварит-го смешения приготовление однородной газовоздуш-й смеси осущ-ся с помощью эжекционных смесителей. Эжекторы просты по констру-и надежны в экспл-и, обычной раб средой яв-ся горюч газ.

"Классификация газогорелочных устройств"

газовый горелка сжигание автоматизация

Классификация газовых горелок

Газовая горелка - устройство, обеспечивающее подачу определенного количества горючего газа и окислителя (воздуха или кислорода), создание условий смешения их, транспортировку образовавшейся смеси к месту сжигания и сгорания газа. Есть горелки, у которых к месту сгорания подается только газ или газ и воздух, но без их предварительного смешения внутри горелки.

Требования, предъявляемые к горелкам:

· создание условий для полного сгорания газа с минимальными избытком воздуха и выходом вредных веществ в продуктах сгорания;

· обеспечение необходимой теплопередачи и максимального использования теплоты газового топлива;

· наличие пределов регулирования, не меньших чем требуемое изменение тепловой мощности агрегата;

· отсутствие сильного шума, уровень которого не должен превышать 85 дБ;

· простота конструкции, удобство ремонта и безопасность эксплуатации;

· возможность применения автоматики регулирования и безопасности;

· соответствие современным требованиям промышленной эстетики.

Основные функции газовых горелок: подача газа и воздуха к фронту горения газа, смесеобразование, стабилизация фронта воспламенения, обеспечение требуемой интенсивности процесса горения газа.

По методу сжигания газа все горелки можно разделить на три группы:

· без предварительного смешения газа с воздухом - диффузионные;

· с неполным предварительным смешением газа с воздухом - диффузионно-кинетические;

· с полным предварительным смешением газа с воздухом - кинетические.

Кроме того, горелки можно классифицировать по способу подачи воздуха, расположению горелки в топочном пространстве, излучающей способности горелки, давлению газа.

Широкое распространение имеет классификация горелок по способу подачи воздуха. По этому признаку горелки подразделяют следующим образом:

· бездутьевые, у которых воздух поступает в топку за счет разрежения в ней;

· инжекционные, в которых воздух засасывается за счет энергии струи газа;

· дутьевые, у которых воздух подается в горелку или топку с помощью вентилятора.

Горелки могут работать при различных давлениях газа: низком -- до 5000 Па, среднем -- от 5000 Па до 0,3 МПа и высоком -- более 0,3 МПа. Наибольшее распространение имеют горелки, работающие на низком и среднем давлениях газа.

Важная характеристика горелки -- ее тепловая мощность, кДж/ч:

где QН -- низшая теплотворная способность газа, кДж/м3; VЧ -- часовой расход газа горелкой, м3/ч.

Различают максимальную, минимальную и номинальную тепловые мощности газовых горелок. Максимальная тепловая мощность достигается при длительной работе горелки с большим расходом газа и без отрыва пламени. Минимальная тепловая мощность возникает при устойчивой работе горелки при наименьших расходах газа без проскока пламени. Номинальная тепловая мощность горелки соответствует режиму работы с номинальным расходом газа, т. е. расходу, обеспечивающему наибольший КПД при наибольшей полноте сжигания газа. В паспортах горелок указывают номинальную тепловую мощность.

Максимальная тепловая мощность горелки должна превышать номинальную не более чем на 20 %. Если номинальная тепловая мощность горелки по паспорту 10000 кДж/ч, то максимальная должна быть 1 2 000 кДж/ч.

Еще одна важная характеристика горелки -- предел регулирования тепловой мощности п = 2 ... 5:

n = Qr min / Qr max,

где Qr min - минимальная тепловая мощность горелки; Qr max - максимальная тепловая мощность горелки.

В эксплуатации находится большое количество горелок различных конструкций. Общие требования для всех горелок: обеспечение полноты сгорания газа, устойчивость при изменениях тепловой мощности, надежность в эксплуатации, компактность, удобство при обслуживании.

Существует много разных классификаций газогорелочных устройств, которые мы можем видеть в Таблице 1.

Таблица 1. Классификация газовых горелок

Классификационный признак	Характеристика классификационного признака
Способ подачи компонентов	Подача воздуха за счет свободной конвекции
	Подача воздуха за счет разрежения в рабочем пространстве
	Инжекция воздуха газом
	Принудительная подача воздуха от постороннего источника
	Принудительная подача воздуха от встроенного вентилятора (блочные горелки)
	Принудительная подача воздуха за счет давления газа (турбинные горелки)
	Инжекция газа воздухом (принудительная подача воздуха, инжектирующего газ)
	Принудительная подача газовоздушной смеси от постороннего источника
Степень подготовки горючей смеси	Без предварительного смешения
	С частичной подачей первичного воздуха
	С неполным предварительным смешением
	С полным предварительным смешением
Скорость истечения продуктов сгорания, м/с	До 20 (низкая)
	Св. 20 до 70 (средняя)
	Св. 70 (высокая, скоростные горелки)
Характер потока, истекающего из горелки	Прямоточный
	Закрученный неразомкнутый
	Закрученный разомкнутый
Номинальное давление газа перед горелкой, Па	До 5000 (низкое)
	Среднее давление (до критического перепада давлений)
	Высокое давление (критический или сверхкритический перепад давлений)
Возможность регулирования характеристик факела	С нерегулируемыми характеристиками факела
	С регулируемыми характеристиками факела
Необходимость регулирования коэффициента избытка воздуха	С нерегулируемым (минимальным или оптимальным) коэффициентом избытка воздуха
	С регулируемым (переменным или повышенным) коэффициентом избытка воздуха
Локализация зоны горения	В огнеупорном туннеле или в камере горения горелки
	Н поверхности катализатора, в слое катализатора
	В зернистой огнеупорной массе
	На керамических или металлических насадках
	В камере горения агрегата или в открытом пространстве
Возможность использования тепла продуктов сгорания	Без подогрева воздуха и газа
	С подогревом в автономном рекуператоре или регенераторе
	С подогревом воздуха во встроенном рекуператоре или регенераторе
	С подогревом воздуха и газа
Степень автоматизации	С ручным управлением
	Полуавтоматические
	Автоматические

Диффузионные горелки

В диффузионные горелки воздух, необходимый для сгорания газа, поступает из окружающего пространства к фронту факела за счет диффузии.

Такие горелки применяют обычно в бытовых приборах. Их можно использовать также при увеличении расхода газа, если необходимо распределить пламя по большой поверхности. Во всех случаях газ подается в горелку без примеси первичного воздуха и смешивается с ним за пределами горелки. Поэтому иногда эти горелки называют горелками внешнего смешения.

Наиболее простые по конструкции диффузионные горелки (рис. 1) представляют собой трубу с высверленными отверстиями. Расстояние между отверстиями выбирают с учетом скорости распространения пламени от одного отверстия к другому. Эти горелки имеют небольшие тепловые мощности, и их применяют при сжигании природных и низкокалорийных искусственных газов под небольшими водонагревательными устройствами.

Рис. 1. Возможные варианты диффузионных горелок

К промышленным горелкам диффузионного типа относят подовые щелевые горелки (рис. 2). Обычно они представляют собой трубу диаметром до 50 мм, в которой просверлены отверстия диаметром до 4 мм в два ряда. Коллектор горелки размещают над колосниковой решеткой в кирпичном канале. Канал представляет собой щель в поде котла, откуда и название горелок -- подовые щелевые.

Рис. 2. Подовая диффузионная горелка:

1 -- регулятор воздуха; 2 -- горелка; 3 -- смотровое окно; 4 -- центрирующий стакан; 5-- горизонтальный тоннель; 6-- выкладка из кирпича; 7 -- колосниковая решетка

Из горелки 2 газ выходит в топку, куда из-под колосников 7 поступает воздух. Газовые струйки направляются под углом к потоку воздуха и равномерно распределяются по его сечению. Процесс смешения газа с воздухом осуществляется в специальной щели, выполненной из огнеупорного кирпича. Благодаря такому устройству усиливается процесс смешивания газа с воздухом и обеспечивается устойчивое зажигание газовоздушной смеси.

Колосниковую решетку закладывают огнеупорным кирпичом и оставляют несколько щелей, в которых размещают трубы с просверленными отверстиями для выхода газа. Воздух под колосниковую решетку подается вентилятором или в результате разрежения в топке. Огнеупорные стенки щели -- стабилизаторы горения -- предотвращают отрыв пламени и одновременно повышают процесс теплоотдачи в топке.

При раздельной подаче газа и воздуха в диффузионных горелках можно подогревать воздух, что обеспечивает получение высоких температур в топке.

Инжекционные горелки

Горелки, в которых образование газовоздушной смеси происходит за счет энергии струи газа, называют инжекционными . Основной элемент инжекционной горелки -- инжектор, подсасывающий воздух из окружающего пространства внутрь горелок.

В зависимости от количества инжектируемого воздуха горелки могут быть с неполной инжекцией воздуха и с полным предварительным смешением газа с воздухом.

Горелки с неполной инжекцией воздуха. К фронту горения поступает только часть необходимого для сгорания воздуха, остальной воздух поступает из окружающего пространства. Такие горелки работают при низком давлении газа. Их называют инжекционными горелками низкого давления (рис. 3, а).

Основными частями инжекционных горелок являются регулятор первичного воздуха, форсунка, смеситель и коллектор (см. рис. 3).

Рис. 3. Инжекционные атмосферные газовые горелки:

а -- низкого давления; б -- горелка для чугунного котла; 1 -- форсунка; 2 -- инжектор; 3 -- конфузор; 4 -- диффузор; 5 -- коллектор; 6 -- отверстия; 7 -- регулятор первичного воздуха

Регулятор первичного воздуха 7 представляет собой вращающийся диск или шайбу и регулирует количество первичного воздуха, поступающего в горелку. Форсунка 1 служит для превращения потенциальной энергии давления газа в кинетическую, т. е. для придания газовой струе такой скорости, которая обеспечивает подсос необходимого воздуха. Смеситель горелки состоит из трех частей: инжектора, конфузора и диффузора. Инжектор 2 создает разрежение и подсос воздуха. Самая узкая часть смесителя -- конфузор 3, выравнивающий струю газовоздушной смеси. В диффузоре 4 происходят окончательное перемешивание газовоздушной смеси и увеличение ее давления за счет снижения скорости.

Из диффузора газовоздушная смесь поступает в коллектор 5, который и распределяет ее по отверстиям 6. Форма коллектора и расположение отверстий зависят от типа горелок и их назначения.

Распределительный коллектор горелок емкостных водонагревателей имеет форму окружности; у горелок проточных водонагревателей коллектор состоит из параллельно расположенных трубок; у агрегатов, имеющих удлиненную топку, коллектор удлиненной формы; у горелок для чугунного котла (рис. 3, б) коллектор в виде прямоугольника с большим числом мелких отверстий.

Инжекционные горелки низкого давления имеют ряд положительных качеств, благодаря которым их применяют в бытовых газовых приборах, а также в газовых приборах для предприятий общественного питания и других коммунально-бытовых потребителей газа. Инжекционные горелки используют также в чугунных отопительных котлах.

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:

1 - 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:

1 -- 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.

Рис. 6. Горелки инфракрасного излучения:

а -- схема горелки: 1 -- рефлектор; 2 -- керамическая плитка; 3 -- смеситель; 4 -- сопло; 5 -- корпус; 6 -- сборная камера; б, в и г -- соответственно горелки ГИИ-1, ГИИ-8 и ПС-1-38

Керамические плитки имеют около 600 огневых цилиндрических каналов, что составляет около 40 % поверхности плиток.

Плитки соединяют друг с другом специальной замазкой, состоящей из смеси шамотного порошка с цементом.

Если инфракрасные горелки работают на газе среднего давления, то применяют специальные плиты из пористых жаропрочных материалов. Вместо цилиндрических каналов у них узкие искривленные каналы, которые заканчиваются расширяющимися камерами сгорания.

При сжигании газа в многочисленных каналах различных насадок происходит нагрев их внешних поверхностей до температуры около 1000 °С. В результате поверхности приобретают оранжево-красный цвет и становятся источниками инфракрасных лучей, которые поглощаются различными предметами и вызывают их нагрев.

На рис. 6, б... г показаны наиболее распространенные типы инфракрасных горелок. У горелок ГИИ-1 имеются 21 керамическая плитка, рефлектор и распределительная коробка. С помощью горелок ГИИ можно обогревать помещения и различное оборудование. Горелки используют и для обогрева открытых площадок (спортивные площадки, кафе, помещения летнего типа и т.д.).

Горелку ГК-1-38 успешно применяют для подогрева строящихся стен и штукатурки, обогрева людей, работающих в зимних условиях. Горелка может работать на природном и сжиженном газах.

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:

1 -- 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:

1 -- 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,
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:

1 -- 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

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

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

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

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

5.ГОСТ 17356 - 71

6.ГОСТ 21204 - 83

7.ГОСТ 21204 - 97

Размещено на сайт

Подобные документы

Особенности и принципы организации процессов сжигания топлива в воздушном потоке. Классификация газогорелочных устройств и характерные способы смешения газа с первичным воздухом. Разновидности газовых горелок, их основные технические характеристики.

контрольная работа , добавлен 19.12.2011

Конструкция методических печей, их классификация. Преимущества камерных печей, особенности работы горелок. Общие принципы выбора рациональных методов сжигания топлива в печах. Работа устройств для сжигания газа (горелок) и жидкого топлива (форсунок).

курсовая работа , добавлен 05.10.2012

Назначение и цели создания автоматизируемой системы управления технологическими процессами. Приборы и средства автоматизации абсорбционной установки осушки газа. Оценка экономической эффективности применения кориолисовых расходомеров Micro Motion CMF.

дипломная работа , добавлен 22.04.2015

Анализ общих сведений по Уренгойскому месторождению. Тектоника и стратиграфия. Газоносность валанжинского горизонта. Свойства газа и конденсата. Технологическая схема низкотемпературной сепарации газа. Расчет низкотемпературного сепаратора очистки газа.

дипломная работа , добавлен 09.06.2014

Схема добычи, транспортировки, хранения газа. Технологический процесс закачки, отбора и хранения газа в пластах-коллекторах и выработках-емкостях. Базисные и пиковые режимы работы подземных хранилищ газа. Газоперекачивающие агрегаты и их устройство.

курсовая работа , добавлен 14.06.2015

Описание сварочной горелки как основного инструмента газосварщика при сварке и наплавке. Классификация горелок по способу подачи горючего газа и кислорода в смесительную камеру, по роду применяемого горючего газа, по назначению, по мощности пламени.

реферат , добавлен 02.12.2010

Модернизация системы автоматизации цеха осушки газа путем подбора анализатора температуры точки росы. Описание функциональной схемы автоматизации. Уровень оперативно-производственной службы промысла. Методика расчета экономической эффективности проекта.

дипломная работа , добавлен 22.04.2015

Централизации технологических объектов подготовки газа. Конфигурации трубопроводных коммуникаций и расчет рабочего давления. Очистка от механических примесей. Общая оценка процесса осушки газа, способы выделения из него сероводорода и двуокиси углерода.

реферат , добавлен 07.06.2015

История развития рынка сжиженного природного газа, его современное состояние и перспективы развития. Технология производства и транспортировки сжиженного природного газа, обзор перспективных проектов по созданию заводов по сжижению газа в России.

реферат , добавлен 25.12.2014

Технология получения чугуна из железных руд путем их переработки в доменных печах. Расчет состава и количества колошникового газа и количества дутья. Материальный баланс доменной плавки, приход и расход тепла горения углерода кокса и природного газа.

Газовое оборудование требует правильного выбора и установки, которая должна соответствовать принятым нормам. В этом случае оно будет работать правильно. Чтобы выбрать оптимальный тип подобных аппаратов, необходимо рассмотреть классификацию газовых горелок. Существует несколько основных характеристик, по которым отличается это оборудование. горелок будут рассмотрены далее.

Преимущества газового оборудования

Рассматривая характеристики и классификацию газовых горелок, необходимо отметить, что подобное оборудование сегодня очень популярно. Это объясняется массой преимуществ. Газ является одним из доступных видов топлива для населения. Его стоимость остается приемлемой для большинства потребителей. Если рядом с жилищем проходит газовая магистраль, нецелесообразно применять для бытовых нужд иные виды энергии.

Существует множество типов газовых горелок. Они применяются в разных сферах деятельности человечества. Можно подобрать прибор, который будет оптимально соответствовать существующим условиям эксплуатации. Мощность агрегата может быть разной.

Чтобы подобрать оптимальный вариант, нужно рассмотреть подробно классификацию и характеристики горелок. Их устройство довольно простое. Это делает представленное оборудование надежным в процессе эксплуатации. По этому показателю газовые приборы на порядок превосходят грелки на жидком топливе.

Современное оборудование представленного типа производится по инновационным технологиям. Их работа автоматизирована. Это гарантирует высокий комфорт в ходе эксплуатации горелки, отсутствие сбоев и неполадок в работе. Это значительно увеличивает безопасность эксплуатации оборудования.

Особенности горелок

Чтобы выбрать правильный тип оборудования, необходимо рассмотреть общее назначение газовых горелок. Классификация позволяет выделить несколько групп среди всего многообразия оборудования. Газовой горелкой называется прибор, который смешивает кислород и газ, а затем подает эту смесь к отверстию на выходе. При ее воспламенении образуется устойчивый факел.

Как устроены газовые горелки смесь подается по трубопроводам под давлением. Воздух и кислород соединяются в единую субстанцию в специальном устройстве. При ее выходе из системы происходит воспламенение топливной смеси. Образуется постоянное, устойчивое пламя. Такое оборудование применяется для бытовых и промышленных целей. Оно устанавливается в различных котлах.

Сегодня в продаже представлено два основных типа горелок. Их разделяют по принципу приготовления горючего состава. Бывают атмосферные и надувные приборы. Первый тип горелок еще называют инжекторными. Надувные разновидности могут называть вентиляционными.

Инжекторные разновидности практически всегда являются частью отопительного агрегата. Они поставляются с ним в комплекте, входят в стоимость котла. Отдельно продаются надувные горелки. Они являются более эффективными, так как подача воздуха в конструкции проводится при помощи вентилятора.

Системы газовой горелки выполняют 4 функции. Они смешивают газ с воздухом в правильной пропорции, а затем подают их к фронту горения. Также важной функцией аппарата является стабилизация воспламененного факела. Он не должен отклоняться от установленного уровня. Горелка обеспечивает необходимую интенсивность выделения тепла. Поэтому выбор нужно осуществлять, ориентируясь на потребности в мощности оборудования.

Основные отличия

Классификация газовых котлов и горелок выполняется по разным признакам. Подобное оборудование различается по своей мощности. Для этого учитывают особенности эксплуатации горелки. Чем больший объем нужно обогреть, тем мощнее потребуется горелка.

Газовое оборудование отличается способом смешивания воздуха и горючего. От этого зависит показатель КПД оборудования. Наддувные модели эффективнее. Уровень КПД у них выше.

В разных моделях поток смеси неодинаков. Поэтому нужно перед покупкой ознакомиться с основными рабочими характеристиками прибора.

Горелки изготавливают из разных материалов. Чаще всего это сплавы или металлы. Они должны быть соответствующего качества.

Также в конструкцию многих горелок можно вносить определенные изменения, что должно соответствовать инструкции производителя. Выполняются они с помощью комплектующих для регулировки. При покупке на них обращают внимание. Выбор нужно делать в соответствии с личными предпочтениями. Выполнять регулировку должно быть комфортно.

Основные разновидности

Существует классификация газовых горелок по назначению. Они делятся на две группы. Это могут быть специальные или универсальные приборы. К первой категории относятся горелки, которые могут эксплуатироваться в котлах только определенной конструкции. Для прочих печей это оборудование не подойдет. Универсальные горелки отличаются широкой сферой применения. Они монтируются на большинство современных конструкций печей и котлов.

По способу создания топливной смеси выделяют три категории горелок. Кроме газа, в топливной смеси обязательно присутствует кислород. Смешивать эти ингредиенты оборудование может по-разному. Существуют дутьевые, инжекционные и диффузные горелки. В первую категорию входит оборудование, воздух в котором подается способом нагнетания. В инжекционных горелках воздух для создания топливной смеси подается засасыванием. Диффузные конструкции характеризуются естественным притоком воздуха, который поступает из окружающей среды.

В подобном оборудовании газ может подаваться тонкими струйками, поступать под определенным углом к потоку воздуха. Также в некоторых конструкциях применяется технология разделения горючего на множество мелких потоков или их закручивание.

Другие классификации

Рассматривая виды и принцип работы газовых горелок для котлов, следует выделить и другие классификации. Представленное оборудование может отличаться по показателям теплотворности топлива, которое сжигается в агрегате.

В первую группу по этому признаку входят высококалорийные горелки. Их теплота сгорания максимальная. Такое оборудование выделяет много энергии, позволяя обогревать большие объемы. Минимальная теплота сгорания топлива в таком оборудовании составляет 20 МДж/м³. представленная категория оборудования предназначена для работы на природном газе или попутных продуктах нефтяных газообразных субстанций.

Во вторую группу входят горелки средней калорийности. Они предназначены для кокосового газа или его аналогов. Теплота сгорания в таком оборудовании составляет 8-20 МДж/м³.

К низкокалорийным горелкам относятся приборы, теплота сгорания топлива в которых не превышает 8 МДж/м³. Их применяют в процессах сжигания доменного или генераторного газа.

Кроме того, оборудование отличается избыточным давлением. Оно может быть низким, средним и высоким. Последний вариант встречается довольно редко. Избыточное давление таких агрегатов составляет более 30 кПа. Гораздо чаще применяются горелки среднего и низкого давления. Они подходят для высококалорийных газов. Избыточное давление средних горелок составляет 5-30 кПа. Приборы низкого давления характеризуются этим показателем, находящимся на уровне менее 5 кПа.

Локализация пламени

Рассматривая классификации и конструкции газовых горелок, нужно отметить еще один принцип отличия оборудования. Такие приборы могут иметь разную локализацию пламени. Огонь может формироваться в свободном факеле. В некоторых конструкциях пламя локализуется в зернистой, пористой или перфорированной массе. Этот материал не подвержен горению.

Локализация пламени может наблюдаться также в специальном тоннеле или камере сгорания из огнеупорного материала. Существуют конструкции горелок, в которых огонь появляется непосредственно на огнеупорной поверхности.

В зависимости от типа подобного приспособления определяется и сфера применения оборудования. Так, горелки, в которых пламя образуется в огнеупорном тоннеле и свободном факеле, устанавливаются в котлах для теплоносителей (вода, специальные жидкости на основе антифриза, воздух и т. д.).

Если приспособление сжигает газ в пористой массе или на поверхности из огнеупорного материала, они устанавливаются в обогревателях иного типа. Принцип их работы основан на инфракрасном излучении для обогрева.

Зная существующие классификации, можно правильно выбрать тип оборудования для того или иного котла. При этом учитывают условия эксплуатации обогревателя. Правильно выбранная горелка будет работать много лет, не требуя ремонта или замены.

Требования к горелкам

Существующие классификации газовых горелок для котлов отопления позволяют подобрать подходящее оборудование. Нужно также знать основные требования, которые выдвигаются к таким изделиям. Приобретать горелку можно только при наличии у продукта соответствующего сертификата. Основные их типы изготавливают серийно, они должны соответствовать существующим стандартам.

Газ в них должен пропускаться в определенном количестве. Он должен полностью сжигаться. Коэффициент расхода воздуха у большинства видов горелок минимальный. В процессе эксплуатации оборудование должно обеспечить количество выбросов на минимально допустимом уровне.

Рассматривая классификации горелок и основные требования к подобной технике, следует отметить, что уровень шума при работе не должен превышать 85 дБ. Пламя не должно проскакивать, отрывы также недопустимы.

Если система работает по принципу полного предварительного смешения, скорость подачи смеси должна превышать скорость распространения пламени. Также стоит обратить внимание на конструкцию. Она должна быть простой. Это позволяет выполнить при необходимости ревизию или ремонт.

Диффузные горелки

Изучив классификацию газовых горелок для котлов, можно выделить основные три группы представленного оборудования. Одним из популярных видов является изделие диффузного типа. В этом приборе воздух поступает для смешения с газом из окружающей среды. Этот процесс обеспечивается за счет диффузии.

В бытовых приборах часто устанавливают диффузные горелки. Этот тип оборудования позволяет распределить пламя по значительной поверхности. Воздух не поступает в корпус горелки. Он смешивается с газом за пределами оборудования. Поэтому вторым названием диффузных разновидностей является «горелка внешнего смешивания».

Простая конструкция состоит из трубы, в которой высверлены на определенном расстоянии отверстия. Тепловая мощность подобной конструкции небольшая. Горелки диффузного типа предназначены для сжигания природного газа. Они установлены в небольших водонагревателях, которые используются в быту. Более сложные конструкции применяются в промышленном процессе обогрева.

Горелки инжекционные

В классификации газовых горелок важное место принадлежит инжекционным разновидностям. Газовоздушная смесь формируется в этом случае под воздействием струи топлива. Основным элементом конструкции является инжектор. Он всасывает воздух из окружающей среды.

Основными элементами конструкции являются форсунка, регулятор первичного воздуха, а также коллектор и смеситель. Каждый из этих элементов выполняет определенную функцию. Так, форсунка нужна для превращения потенциальной энергии в кинетическую. Регулятор управляет количеством первичного воздуха, который подается в горелку.

Подсос воздуха и разрежение создает инжектор. Конфузор является самой узкой частью смесителя. Он служит для выравнивания струи смеси. Окончательное перемешивание ее ингредиентов происходит в диффузоре. За счет снижения скорости увеличивается ее давление.

Коллектор распределяет смесь по всем отверстиям системы. Форма этой детали и расстояние между отверстиями зависят от назначения оборудования.

Горелки дутьевые

В классификации газовых горелок самыми экономными являются дутьевые конструкции. Они отличаются возможностью плавно регулировать уровень мощности. Это позволяет увеличить КПД. Газ в этом случае расходуется рациональнее. Такое оборудование работает довольно шумно, но для потребителей одним из основных требований является экономичность горелки. Поэтому именно дутьевые разновидности сегодня наиболее популярны.

Существует три вида дутьевых горелок. В первой группе применяется полное предварительное смешивание газа и воздуха. Второй тип дутьевых горелок обладает частичным предварительным смешиванием. Третьей категорией является оборудование без предварительного смешивания.

Рассмотрев классификацию газовых горелок, можно подобрать оптимальный тип оборудования для своих нужд.

1. По способу смешивания газа с воздухом горелки подразделяются на три группы:

· Горелки без предварительного смешивания газа с воздухом, газ и воздух подаются в топку (зону горения) раздельно – диффузионные горелки .

· Газовые горелки, в которых происходит частичное смешивание газа с воздухом. В этих горелках газ с воздухом смешивается как в горелке, так и в рабочем пространстве топки, происходит это одновременно с процессом горения – инжекционные горелки низкого давления .

· Горелки полного смешивания, внутри которых происходит перемешивание газа с воздухом, т.е. предварительная переработка газовоздушной смеси до выхода её из горелки в зону горения – инжекционные горелки среднего давления и смесительные.

2. По устройству:

· Диффузионные;

· Инжекционные;

· Смесительные;

· Комбинированные.

3. По давлению:

· Низкого давления (газ до 500 мм в.ст., воздух до 100 мм в.ст.);

· Среднего давления (газ 500-15000мм в.ст., воздух 100-300 мм в.ст.)

4. В зависимости от истечения газовоздушной смеси:

· Однофакельные – в которых смесь выходит через одно отверстие;

· Многофакельные – смесь выходит через большое количество отверстий.

Диффузионные горелки

У диффузионных горелок (атмосферные), газ и воздух поступает в топку раздельно и смесеобразование происходит за счет диффузии (медленного проникновения одного вещества в другое) при их соприкосновении. Они представляют собой заглушенный в торце отрезок трубы диаметром 50-70 мм, возле которого просверлено два ряда отверстий в шахматном порядке диаметром 0,5-3мм, с расстоянием (шагом) 4-16 диаметр отверст. Ряды отверстий расположены под углом 60-120 о. Количество отверстий зависит от производительности линии.

Воздух поступает в топку из окружающего пространства вследствие разряжения, создаваемого дымовой трубой и инжектирующего действия газовой струи. Газ поступает под давлением внутрь горелки, выходит через горелочные отверстия в топку, смешивается с окружающим воздухом и сгорает в виде отдельных маленьких факелов. При небольшой тепловой нагрузке струйки газа подсасывают к себе со всех сторон воздух и, перемешиваясь с ним, быстро сгорают синеголубым светящимся пламенем. Такая горелка может работать при давлении газа 30-120 мм в.ст. с К (коэффициент избытка воздуха) 1,2-1,6.

Производительность горелок 1-10 м 3 /час, есть до 100 м 3 /час, но это не выгодно. Горелки могут работать и на среднем давлении газа до 3000 мм.в.ст.

Диффузионные горелки просты по конструкции, имеют небольшие габариты, просты в обслуживании, имеют устойчивое пламя при переменных нагрузках, просты в регулировании путем изменения подачи газа, исключают проскок пламени.

Диффузное горение – это горение, при котором отсутствует предварительное смешивание газа с воздухом. Это горение достаточно устойчиво при следующих условиях:

1. Если скорость истечения струи газа не превышает заданного предела.

2. Если отсутствуют потоки воздуха, способные сорвать горение струи газа.

Недостаток – большой избыток воздуха, факел длинный и требует большой высоты топки.

В топке необходимо постоянно поддерживать сравнительно высокое разряжение, это требует тщательной обмуровки всего котла.

Инжекционные горелки

Горелки, в которых образование газовоздушной смеси происходит за счет струи газа (частичного предварительного неполного смешивания). Основной элемент инжекционной горелки – инжектор, подсасывающий воздух из окружающего пространства во внутрь горелки.

В зависимости от количества подаваемого воздуха горелки могут быть:

· Полного предварительного смешивания газа с воздухом;

· Неполной инжекции воздуха.

В этих горелках первичный воздух подсасывается за счет инжекции газа, выходящего из сопла. Для улучшения инжекции горелка имеет суживающуюся часть КОНФУЗОР (горловина) и расширенную цилиндрическую ДИФФУЗОР. В диффузоре скорость падает, а давление увеличивается. Из диффузора газовоздушная смесь поступает в горелочную насадку, а оттуда через отверстие 3-6 мм выходит в топку в виде небольших факелов. Регулирование подачи первичного воздуха происходит вращением регулировочной шайбы, т.е. регулируется степень открытия воздушного зазора. Вторичный воздух подается через поддувальные дверцы, которые так же регулируются степенью открытия.

При нормальной работе горелок и полном сгорании газа, образуется голубовато-фиолетовый факел .

При недостатке первичного воздуха, скорость горения уменьшается, пламя вытягивается, цвет пламени становится желто-соломенным .

При чрезмерном увеличении подачи первичного воздуха, в горелке появляется сильный шум и возможен отрыв пламени. Оператор должен умело регулировать подачу первичного и вторичного воздуха, ориентируясь по цвету пламени.

Достоинства саморегулируется, не требуется устройств для подачи воздуха.

Недостаток сильный шум и неустойчивость работы при малых нагрузках.

Принцип работы этой горелки заключается в том, что газ из газопровода поступает с избыточным давлением в сопло горелки. При выходе из сопла скорость его увеличивается, а давление падает. Струя газа с большой скоростью входит в инжектор, образуя вокруг себя разряжение и тем самым засасывает с атмосферы первичный воздух.

Горелка с принудительной подачей воздуха

Эти горелки имеют неограниченную область применения. Расход газа от нескольких м 3 до 5000 и более. У этих горелок процесс образования газовоздушной смеси начинается в самой горелке и заканчивается в топке. Газ сгорает коротким, несветящим пламенем.

Воздух, необходимый для горения, подается принудительно с помощью вентилятора. Подача газа и воздуха проводится по отдельным трубам, поэтому горелки называются двухпроводными или смесительными, т. к. в них происходит полное перемешивание газовоздушной смеси. Эти горелки работают на низком и среднем давлении. Газ с давлением до 1200Па поступает в сопло 1 и выходит из него через 8 отверстий, диаметром 4,5 мм. Отверстия расположены под углом 30 о к оси горелки, в корпусе 2, горелки, устроены специальные лопатки, придающие потоку воздуха вращательные движения. Таким образом, газ в виде мелких струек пересекается с закрученным потоком воздуха и создается хорошо перемешенная газовоздушная смесь. Горелка заканчивается керамическим тоннелем 4 имеющим запальные отверстия.

Достоинства: широкий диапазон автоматического регулирования, возможность сжигания большого количества газа, предварительный прогрев воздуха, горелка работает с минимальным коэффициентом избытка воздуха.

Недостаток: затраты электрической энергии на работу вентилятора.

Подразделяют на два основных типа:

б) горелки специального назначения, когда их устанавливают только в определенной конструкции печи или огневой установки и практически исключается установка их на других конструкциях.

2. В зависимости от теплотворности сжигаемого газообразнога продукта горелки можно подразделить на следующие типы:

для сжигания газов низкой теплотворности (Q* = 8 МДж/м3);
для сжигания газов средней теплотворности = 8—20 МДж/м3);
для сжигания газов высокой теплотворности ((?g = 20 МДж/м3).

3. По способу подвода воздуха, необходимого на горение, горелки можно подразделить на следующие типы:

диффузионные, когда воздух притекает к пламени из окружающей атмосферы;
инжекционные, когда воздух засасывается в горелку;
дутьевые, когда воздух в горелку нагнетается.

4. В зависимости от давления газы, поступающие в горелку, можно подразделять на следующие типы:

низкого давления (до 0,005 МПа);
среднего давления (от 0,005 до 0,3 МПа);
высокого давления (выше 0,3 МПа).

5. Газовые горелки могут быть комбинированными, если в них предусмотрена возможность сжигания дополнительного вида топлива.

60. Расчет продуктов сгорания.

Состав продуктов сгорания 1 г моля серы согласно реакции S Oj SOj: кислорода 1 7 - 10 7 г-моль, азота 6 42 г-моль, сернистого газа 1 г. мель. Принимаем температуру взрыва 1800 К. Состав продуктов сгорания подсчитывается отдельно для каждого компонента смеси и потом суммируется. Состав продуктов сгорания с учетом диссоциации должен определяться для случая химического равновесия. Такой состав называется равновесным. Для его расчета необходимо составить и решить систему уравнений химического равновесия. С математической точки зрения это будет система нелинейных алгебраических уравнений, которая может состоять (в зависимости от числа учитываемых компонентов) из нескольких десятков уравнений. Полный и подробный расчет диссоциированных продуктов сгорания сложен и трудоемок. В настоящее время выполнение расчета облегчается при использовании ЭВМ . Состав продуктов сгорания зависит от состава горящего вещества, условий, в которых происходит горение, и главным образом полноты сгорания. В продуктах сгорания могут содержаться многие неорганические вещества (углерод , азот , водород , сера , фосфор и др.) и их окислы, а также спирты, кетоны , альдегиды и другие органические соединения. Образующийся в процессе горения дым состоит из мельчайших твердых частиц размером от 0 01 до 1 мкм. Состав продуктов сгорания зависит от полноты сгорания топлива. При полном его сгорании, как было указано выше, продукты сгорания состоят из углекислоты СО2, сернистого ангидрида SO2 , водяных паров Н О, азота N2 и кислорода О2, не использованного при горении, так называемого избыточного кислорода. Состав продуктов сгорания определяется с помощью газоанализаторов . Состав продуктов сгорания при работе таких двигателей определяется составом компонентов топлива, температурой сгорания, процессами диссоциации и рекомбинации молекул. Количество продуктов сгорания зависит от мощности (тяги) двигательных установок.

Объем продуктов сгорания в газовом тракте, работающем под разрежением, определяют с учетом нарастания избытка воздуха по тракту. Расчеты проводят для каждого газохода при среднем значении в нем коэффициента избытка воздуха, так как все расчеты конвективного теплообмена выполняют при средней скорости газового потока. Рост объема продуктов сгорания вызывает уменьшение их парциального давления. Это непосредственно сказывается на теплоотдаче излучением трехатомных газов и водяных паров.

При производстве земляных работ для ремонта газопроводов необходимо оградить место работы по всему его периметру, в дневное время установить в 5 м от ограждения со стороны движения транспорта предупредительный знак, в ночное время прикрепить на ограждение на высоте 1,5 м сигнальный фонарь с красной линзой, место работы осветить электрическими лампочками или прожекторами.

Кроме перечисленных основных положений при работах, связанных с эксплуатацией газопровода, следует выполнять общие правила техники безопасности при производстве земляных, изоляционных, сварочных и транспортных работ.