Классификация газовых горелок по методу сжигания газа. Классификация газовых горелок. Технические характеристики горелок. Степень автоматизации газоиспользующего агрегата зависит от конкретных условий его эксплуатации

Если период полураспада 88 Ra 228 составляет 6,7 года, то относительное количество атомов, претерпевших радиоактивное превращение (в - - излучение) за 5 лет, будет равно... %

Ответ в виде целого числа без размерности введите с клавиатуры.

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

Существующая классификация, которую имеют газовые горелки для котлов отопления, учитывает принцип работы, подачи воздуха и формирования огненного факела. От конструкции горелочного устройства, зависит мощность котла, основные и дополнительные функции, допустимый тип топлива.

Виды и типы горелок газовых отопительных котлов

В газовом котле, лучше использовать горелку, указанную производителем в инструкции по эксплуатации. Теплообменник, конструкция котельного оборудования, разрабатываются с учетом типа установленного горелочного устройства.

По своему предназначению, различают два типа газовых горелок:

Горелочные устройства для бытового применения – производительность ограничена 120 кВт. Чаще всего, под категорию попадают атмосферные горелки для газовых котлов, эксплуатация и сервисное обслуживание которых, сопряжены с минимальным количеством проблем.
Недостаток устройств – большой расход топлива и высокие требования, связанные с установкой котельного оборудования.
В современных моделях, все чаще используют вентиляторные газогорелочные устройства, применяемые на газовых бытовых котлах, с закрытой камерой сгорания.
Газовые горелки для промышленных котлов отопления большой мощности. В промышленном отопительном оборудовании, устанавливаются инжекторные вентиляторные (дутьевые) горелочные устройства. Производительность варьируется от 120 до 250 кВт.

Помимо предназначения, классификация учитывает тип топлива, поступающего в камеру сгорания. Различают горелочные устройства двух типов:

Для природного газа.
Для сжиженного газа.

Различие между оборудованием, состоит в диаметре газовых форсунок и рабочем давлении газа. В бытовых котлах известных европейских производителей, зачастую, устанавливают универсальные горелки, способные быстро перестраиваться под природный и сжиженный газ.

Основная классификация связана с принципом работы горелочных устройств: изготовлением газо-воздушной горючей смеси, подачей газа в камеру сгорания и другими особенностями.

Газовые наддувные-вентиляторные горелки (дутьевые)

Устройство дутьевой горелки, имеет сложную конструкцию, включающую встроенный вентилятор или турбину. Газовоздушная смесь готовится в точных пропорциях, благодаря принудительному и контролируемому нагнетанию воздуха.

Газовый котел с наддувной горелкой, отличается экономичностью и высокой производительностью.

Дутьевое горелочное устройство отличают следующие особенности:

Сфера применения – вентиляторные горелки, устанавливают в котельное оборудование с закрытой камерой сгорания: низкотемпературные газовые котлы конденсационного типа и турбированные модели.
Производительность – буквально несколько десятилетий назад, вентиляторные газовые горелки, устанавливались исключительно для котлов большой мощности. С тех пор, появились бытовые модели отопительного оборудования, работа которых связана с принудительной подачей воздуха и отводов продуктов сгорания.
Котлы малой мощности с вентиляторными газовыми горелками, предназначены для подключения к радиаторным системам отопления и теплым полам.
Принцип работы – существует три базовых модификации горелочных устройств, отличающиеся принципом изготовления газовоздушной смеси. Смешивание газа и воздуха происходит непосредственно в процессе сжигания или перед поступлением на форсунки.
В некоторых современных моделях котлов с дутьевой горелкой, газовоздушная смесь выполняется с равномерным частичным смешиванием в специальной камере и на горелочном устройстве.
Удаление продуктов горения от вентиляторной горелки, производится принудительным способом. В систему дымоудаления встраивается дополнительный вентилятор (турбина). Особенности конструкции (наличие двух турбин), влияет на шумовые характеристики горелки.
Во время работы, издается равномерный гул. Вентилятор шумит настолько сильно, что потребуется провести дополнительную звукоизоляцию помещения, используемого под котельную.
В конденсационных котлах, предусмотрена защита от шума. Звукоизоляционный корпус снижает интенсивность шумового загрязнения.
Автоматизация – дутьевая горелка подключается к автоматике котла. Микропроцессорный контроллер считывает информацию, поступающую от различных датчиков: давления газа, поступающего воздуха и отходящих газов, температуры на насадке горелки. Блок управления автоматически изменяет производительность горелочного устройства, ориентируясь на получаемые параметры.
При необходимости, предусмотрена функция самостоятельного выбора рабочего режима. Так, можно снизить интенсивность шума, выставив скорость вращения вентиляторов на допустимый минимум.

Дутьевые горелочные устройства, устранили основную причину отрыва пламени от горелки, часто встречающуюся в атмосферных котлах, по причине резкого повышения давления в трубопроводе. Интенсивность горения меняется, в зависимости от рабочих показателей в автоматическом режиме.

Диффузные горелки для сжигания газа

Принцип работы диффузной горелки, связан с раздельной подачей воздуха непосредственно в камеру сгорания и частичного предварительного смешения газовоздушной смеси. Особенности работы позволяют увеличить и стабилизировать давление газа перед горелкой, и добиться устойчивого факела пламени даже при снижении рабочих параметров.

Диффузные горелки не получили широкого применения и в основном, устанавливаются в котлах промышленного типа большой мощности. В бытовых котлах, диффузно-кинетические горелочные устройства, не встречаются.

Инжекционные газовые горелочные устройства (инжекторные)

Инжекционные горелки, в основном устанавливаются в бытовых котлах отопления. Название связано с используемым принципом работы.

Изготовление газо-воздушной смеси происходит в несколько этапов:

Устройство инжекционной газовой горелки, представляет собой несколько полых стержней, по которым подается газ под давлением, с размещенными на них инжекторами. Система подключена к газовой магистрали.
Газ, под давлением, проходя через форсунки, инжектирует воздух, находящийся в камере сгорания, изготавливая газо-воздушную смесь. Сжигается газ в виде небольших факелов пламени. По этой причине, инжекционные горелочные устройства также называются факельные или микрофакельные горелки.

Факельные горелки поддерживают необходимую температуру теплоносителя, принципом включения и отключения. В камере сгорания, в постоянном режиме работает запальник или пилотная горелка, от которой поджигается основное горелочное устройство. Инжекторные горелки, устанавливаются в тепловых агрегатах малой и средней мощности.

Температура ядра факела, остается стабильной, вне зависимости от внешних факторов и нагрева теплоносителя, что часто приводит к перерасходу топлива. По сравнению с дутьевыми горелочными устройствами, инжекторные модели, сжигают газа на 15-20% больше.

Классификация газовых горелок по типу регулировки

Кроме принципа работы, газовые горелочные устройства для отопительных котлов, классифицируют по типу регулировки и особенностям конструкции. Рабочие параметры влияют на теплоэффективность, экономичность и надежность.

На данный момент, изготавливаются четыре базовых модификации горелочных устройств:

Одноступенчатые.
Двухступенчатые.
Двухступенчатые с плавной модуляцией.
Модулируемые.

От типа регулировки, зависит, закрытая или открытая горелка будет использоваться. Соответственно, вид устройства окажет влияние на требования, предъявляемые к монтажу и эксплуатации отопительного котла.

Одноступенчатые горелки

В большинстве случаев, это атмосферные газовые горелки для бытовых котлов отопления. Принцип работы заключается в попеременном включении и отключении горелочного устройства. Периодичность включения горелки, зависит от скорости остывания теплоносителя и выставленного с помощью механического терморегулятора, режима работы.

Главные особенности одноступенчатых горелок:

Работают независимо от наличия электропитания – регулирование рабочего режима, выполняется с помощью термопары, при нагревании, продуцирующей низкопотенциальное напряжение, достаточное для обеспечения работоспособности устройства.
Больший расход газа – особенность работы котлов с атмосферными газовыми горелками, это необходимость в постоянном горении запальника. Пламя пилотной горелки, воздействует на термопару. При затухании, отключается подача газа. От огня запальника, зажигается основная горелка при остывании теплоносителя.
Определенное количество газа, расходуется на поддержание работы запальника. Перерасход наблюдается и по причине отсутствия точной регулировки рабочей температуры.
Надежность – газовые энергонезависимые горелки, имеют простую конструкцию, в которой практически нечему ломаться. По этой причине, устройства редко выходят из строя и служат весь срок заявленной производителем эксплуатации.
Розжиг – запальник поджигается пьезоэлементом или вручную, с помощью спичек, через специальный люк в корпусе котла.

Котлы с одноступенчатыми атмосферными горелками, устанавливают в местности, где происходят регулярные отключения электричества.

Двухступенчатые горелки

Двухступенчатые виды газовых горелок, подходят для бытовых котлов с точной регулировкой минимального и максимального потока газа. Название говорит о том, что устройство работает в двух установленных производителем режимах, обычно, на 30% и 100% от номинальной мощности.

Принцип работы двухступенчатой горелки заключается в следующем:

Горение происходит в постоянном режиме. Запальник отсутствует.
Нагрев теплоносителя выполняется на 100% мощности. После достижения заданной температуры, горелка не выключается полностью, как в случае одноступенчатого аналога, а переключается в режим поддержания нагрева. Производительность горелочного устройства снижается до 30 или 40%.
Переход с одного режима в другой, контролирует автоматика, на базе микропроцессорного контроллера.

Даже первые модели двухступенчатых горелок, позволили снизить расход газа, приблизительно на 10%. В современном оборудование, затраты уменьшились по сравнению с атмосферными одноступенчатыми устройствами, еще на 10-15%.

Плавно-двухступенчатые горелки

Принцип работы плавно переключающихся устройств, идентичен двухступенчатым горелкам. Единственное отличие – переключение, выполняемое без резких рывков, что приводит к следующим преимуществам:

Точная и эффективная регулировка температуры нагрева теплоносителя.
Экономичность сжигания топлива.
Универсальность – плавные двухступенчатые газовые горелки, подходят для котлов отопления на сжиженном газе. После небольшого переоборудования, допускается подключение теплогенератора к газгольдеру или баллонной установке.
Зависимость от электричества – газовая энергозависимая горелка с двумя рабочими режимами мощности, работает только при наличии стабильного напряжения в сети.

Количество ступеней, указывает на число рабочих режимов горелочного устройства. Одноступенчатые модели, работают только на полной мощности, двухступенчатые, попеременно на 30% и 100% производительности.

Модулируемые горелки

Наиболее экономичные горелки – модулируемые. Рабочий диапазон, от 10 до 100%. Уменьшение или увеличение мощности горелки, осуществляется в полностью автоматическом режиме. Работу контролирует микропроцессорная автоматика, считывающая показания различных датчиков и подбирающая оптимальный режим, основываясь на получаемой информации.

Накопление сажи на горелке, практически исключается. Автоматика регулирует подачу воздуха и газа на горелку, подбирая такое соотношение газо-воздушной смеси, которое бы обеспечило максимально полное выжигание топлива.

Модуляционная газовая горелка работает как автономное устройство с широким диапазоном возможностей. Горение осуществляется в постоянном режиме. Запальник не требуется.

Многоступенчатые модулируемые газовые горелки, имеют несколько особенностей и рабочих параметров, влияющих на теплотехнические характеристики:

Автоматика управления модулируемыми горелками – практически, это мини компьютер, рассчитывающий оптимальную мощность, исходя из полученной информации. Автоматика одновременно подключается к датчику давления газа на горелке, комнатным термодатчикам, турбине, нагнетающей воздух и т.п.
Модуляция горелки осуществляется в полностью автоматическом режиме. Для работы автоматики, требуется специальное программное обеспечение, предоставляемое заводом изготовителем при покупке котла.
Универсальность – газовый котел с модуляционной горелкой, изначально настроен на параметры природного газа. Для перехода на сжиженный газ, потребуется сделать небольшие изменения в рабочих настройках, занимающие не более 10-15 минут времени. Модуляционное устройство автоматически приспособится к изменению давления газа на горелке.
Экономичность – достигается благодаря нескольким особенностям, связанным с модуляцией. Регулировка горелки, выполняемая автоматикой, одновременно учитывает все рабочие параметры: давление и нагрев теплоносителя, качество топлива, характеристики магистрали, заданный режим обогрева. В процессе отопления, обеспечивается практически 100% догорание газа и максимально полное и эффективное использование продуцируемого тепла.

На данный момент, модуляционные горелки выпускаются закрытого и атмосферного типа. Появились универсальные устройства, способные помимо природного и баллонного газа, работать на жидком топливе.

Как правильно подобрать газовое горелочное устройство для котла

Правильно подобрать горелку самостоятельно, без специальных навыков, практически нереально. Перед выбором, стоит получить грамотную консультацию специалиста.

При подборе обращают внимание на следующие аспекты и технические характеристики:

Производительность – мощность котла отопления зависит от мощности горелки. По этой причине, горелочное устройство подбирают идентичным, по мощности отопительному агрегату.
Шумовые характеристики горелки – данный фактор учитывают при подборе дутьевого устройства. Во время работы, вентиляторы создают шум высокой интенсивности. Учитывая эту особенность, ведущие европейские производители, оснастили конструкцию горелки звукоизоляционным кожухом. При подборе, обращают внимание на коэффициент шума, параметр в дБ указан в технической документации.
Преимущества и недостатки – у каждого горелочного устройства, есть свои минусы и плюсы. Модулируемые горелки, стоят дорого и требуют точной первоначальной настройки, что требует привлечения специалиста. Атмосферные, имеют привлекательную стоимость, но в процессе эксплуатации, тратят на 15-20% больше «голубого» топлива.
Тип котельного оборудования – настенные котлы, оборудуются исключительно встраиваемыми горелочными устройствами. Модели с закрытой камерой сгорания, оснащаются турбированными горелками. На напольный котел, можно поставить как встроенную, так и навесную горелку (большей мощности).
Тип топлива – атмосферные горелки разработаны для сжигания природного газа. Чтобы пользоваться топливом от газового баллона, придется сделать существенное переоборудование. Во время модификации, меняют форсунки газовых горелок (для пропан-бутановой смеси, нужны инжекторы с меньшим сечением отверстия). Автоматику дополнительно регулируют под низкое давление газа.
Как показывает практика, одноступенчатые горелки, переоборудовать получается далеко не всегда. Если планируется подключать газобаллонную установку, лучше выбрать двухступенчатую или модулируемую горелку.
Адаптация к отечественным условиям газоснабжения – еще один важный фактор, влияющий на выбор отопительного оборудования. На «Западе», в странах ЕС, давление магистрального газа значительно отличается от отечественных параметров.
Не редко бывает, что после подключения устройства даже именитых брендов, наблюдаются неисправности: срывает пламя с горелки, автоматика постоянно выдает ошибки и отказывается выводить котел в рабочий режим.

После подбора по рабочим параметрам и техническим характеристикам, выбирают модуль по производителю и стоимости.

Производители горелок для котлов

Лучшие газовые горелки для котлов, изготавливают немецкие компании. Отличительными чертами продукции, остается максимальная автоматизация, надежность и качество сборки. Отдельно можно выделить экономичность, достигаемую точностью заводских настроек.

Свою продукцию, кроме концернов Германии, предлагают заводы, расположенные в Италии, России, Корее и других странах:

Немецкие горелки – оптимальный вариант, единственным недостатком которого, считается высокая стоимость модулей. Продукция выпускается под следующими брендами:
- Buderus Logatop,
- Giersch Intercal (комплектует котлы Buderus).
Итальянские горелки – более дешевый вариант по сравнению с немецкими аналогами. Практически не уступают по своим теплотехническим характеристикам. Модули отличаются функциональностью и автоматизацией. Продукцию предлагают следующие заводы:
- Ferroli Sun,
- Lamborghini,
- F.B.R. GAS,
- Baltur,
- Ecoflam.
Газовые горелки для котлов отопления российского производства – главное достоинство отечественных устройств, это неприхотливость к качеству топлива и тонкостями эксплуатации. Продукция выпускается с полной адаптацией и учетом особенностей русской зимы. Отдельного внимания, заслуживают следующие бренды:
- Теплодар,
- Дон АГУ-Т-М.

Конечно, в данном списке приведен далеко не полный перечень брендов газовых горелок. Популярностью пользуются модули, выпускаемые и в других странах. Согласно статистике продаж, постоянный спрос существует на следующую продукцию:

ACV BG (Бельгия),
De Dietrich G (Франция),
Elco (Финляндия),
Bentone (Швеция),
Kiturami (Корея).

Стоимость газовой горелки

Современные конструкции автоматических газовых горелок для бытовых водогрейных котлов, имеют большую стоимость, за счет использования микропроцессорного управления. На цену влияет территориальный признак, производительность устройства и рост курса валют.

На стоимость оказывают влияние еще несколько факторов:

Марка стали для изготовления газовых горелок – европейские производители, используют жаропрочную нержавеющую сталь. Материал долговечный, но увеличивает себестоимость продукции. В отечественных модулях, нередко встречается конструкционная сталь, имеющая меньший срок службы, но и стоящая приблизительно вдвое дешевле.
Производство газовых горелок для котлов – изготовленные в Германии, имеют цену, начинающуюся от 50 тыс. руб. Итальянские аналоги, обойдутся от 15 тыс. руб. Российская продукция, стоит 8-10 тыс. руб.

Еще один фактор, влияющий на стоимость замены, цена, которую придется заплатить за установку и дальнейшую регулировку горелочного устройства. Специалист компании, продающей горелки, выполнит точные настройки и регулировку пламени, чтобы обеспечить минимальный процент недожига газа.

Сделать настройки самостоятельно можно, в случае атмосферных одноступенчатых горелок. Подачу газа регулируют, пока цвет пламени не станет синим. Самостоятельно отрегулировать модуляционные горелочные устройства, без должной специализированной подготовки, не получится.

Нужно ли разрешение на замену горелки

Эффективность замены горелки в газовом котле, зависит от многих составляющих и не всегда является успешной. Причины этому – элементарное несоблюдение условий смены горелочного устройства, указанных заводом изготовителем котельного оборудования.

Чтобы заменить горелку потребуются, следующие документы:

Разрешение завода изготовителя – в технической документации прописываются все виды горелочных устройств, которые совместимы с конструкцией котла.
Проект установки.
Проект на обвязку котла по газу.

Если модуль меняют на идентичный по мощности и конструкции, в связи с выходом старого горелочного устройства из строя, то работы по замене, расцениваются как сервисное обслуживание. Оформление разрешительных документов и получение согласований не требуется. Установка новой горелки с увеличением мощности или конфигурации, требует обязательной перерегистрации отопительного оборудования.

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:

вентиляторные (надувные);
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.

Промышленные газовые горелки имеют различную конструкцию и подразделяются на два основных класса:

Класс 1:

I) - По месту смешения газа с воздухом:

внешнее - после выхода топлива и воздуха из горелки (пламенные горелки);
внутреннее частичное или полное (пламенные горелки);
предварительное смешение до поступления в горелку (беспламенные горелки).

2) - По давлению газа:

низкого давления (до 5 кПа);
среднего давления (до 300 кПа);
высокого давления (более 300 кПа).

3) - По месту подвода газа и воздуха:

одноподводные (однопроводные);
двухподводные (двухпроводные) .

4 - По форме выходного сечения:

круглые;
щелевые.

5) - По виду сжигаемого газа:

для низкокалорийных газов;
для среднекалорийных газов;
для высококалорийных газов.

6) - По методу подачи воздуха и организации перемешивания:

предварительного перемешивания;
параллельная подача.

7) - По количеству подаваемого первичного воздуха:

диффузионные ;
атмосферные;
смесительные.

низкого давления;
высокого давления;

2. Горелки инжекционные однопроводные:

низкого давления с частичным предварительным смешением газа и воздуха - так называемые атмосферные горелки ;
низкого давления с полным предварительным смешением (используются для низкокалорийных и среднекалорийных газов);
среднего давления с полным смешением газов (используются для низкокалорийных, среднекалорийных газов и высококалорийных газов).

3. Горелки инжекционные двухпроводные:

среднего давления с полным предварительным смешением;
низкого давления с полным предварительным смешением.

4. Горелки двухпроводные дутьевые:

низкого давления полного внутреннего смешения;
низкого давления внешнего сешения;
низкого давления внутренне-внешнего смешения;

среднего давления полного внутреннего смешения;
среднего давления внешнего сешения;
среднего давления внутренне-внешнего смешения;

Лит.: Стаскевич Н. Л., Справочное руководство по газоснабжению, Л., 1960: Михеев В. П., Газовое топливо и его сжигание, Л., 1966; Использование газа в промышленных печах, Л., 1967

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.