Газовыми горелками называются устройства, предназначенные для образования горючих газовоздушных смесей и устойчивого иХ сжигания при требуемых тепловых мощностях. В соответствии с ГОСТ 17357-71 газовые горелки классифицируются по способу подачи воздуха на горение, номинальному давлению газа и воздуха, теплоте сгорания газа, номинальной тепловой мощности, длине факела и методу стабилизации факела. По способу подачи воздуха различают горелки: с подачей к ним воздуха из окружающей среды за счет разрежения или конвекции; обеспечивающие смесеобразование за счет инжекцци воздуха газом или газа воздухом; с принудительной подачей воздуха, в том числе без предварительного смешения его с газом и с предварительным смешением. По номинальному давлению газа различают горелки низкого (до 500 кге/м 2), среднего (свыше 500 до 10 000 кге/м 2) и высокого (свыше 10 000 кге/м 2) давления. Соответственно номинальное давление воздуха, подаваемого в горелку, подразделяют на низкое (до 100 кге/м 2), среднее (свыше 100 до 300 кге/м 2) и высокое (свыше 300 кге/м 2). Основными показателями горелки являются: люминальная тепловая мощность, соответствующие ей номинальные давления газа и воздуха и пределы регулирования горелки по тепловой мощности. Дополнительно горелку характеризуют номинальная длина факела (относительно калибра выходного отверстия), удельная металлоемкость, давление (разрежение) в камере сгорания и шумовые качества.
Рассмотрим некоторые конструкции отдельных горелок, являющихся характерными представителями вышеуказанных групп. Подовая горелка низкого давления (рис. Х.9) представляет собой заглушенную с одного торца трубу 1 с двумя рядами отверстий, расположенных под 90° друг к другу. Труба помещена в щель 3, образованную огнеупорным кирпичом. Выходящий из отверстий газ перелюшивается с воздухом, поступающим в щель за счет разрежения в топке. Принятый шаг между отверстиями обеспечивает достаточный приток воздуха к факелам и перемещение пламени от одного отверстия к другому. Накаляющиеся стенки щели надежно стабилизируют процесс горения, а для направленного поступления воздуха в щель боковые части колосниковой решетки 5 перекрыты кирпичом 4.
Разработанная Укргипроинжпроектом серия подовых горелок на номинальные расходы природного газа от 5 до 75 м э /ч устойчиво работает при давлении газа от 20 до 200 кгс/м 2 , при разрежении в топке 1,5-2 кгс/м 2 и коэффициенте расхода воздуха а = = 1,25 1,35. Несмотря на большой коэффициент расхода воздуха, подовые горелки благодаря простоте конструкции, устойчивости и бесшумности в работе часто применяют в котлах, сушилах и других тепловых агрегатах с небольшими тепловыми мощностями и большими топочными объемами. Подовые горелки могут работать и с принудительной подачей воздуха, и на среднем давлении газа. В этих случаях а уменьшается до 1,15.
В инжекционных многофакельных горелках низкого давления Мосгазпроекта (рис. Х.10) струя газа, вытекающая с большой скоростью из сопла 2 , засасывает в горелку 40-60% воздуха, необходимого для полного сгорания газа. В смесителе, состоящем из конфузора 3 , горла 4 и диффузора 5, осуществляются перемешивание газа с воздухом и выравнивание поля скоростей смеси по сечению горелки. При этом в диффузоре не только завершается смесеобразование, по и осуществляется превращение кинетической энергии в статический напор, необходимый для преодоления сопротивлений на выходе смеси из отверстий 6 горелочного насадка. Поступление первичного воздуха регулируется воздушной шайбой 1. Сгорание смеси происходит в факелах сине-фиолетового цвета, размещаемых друг от друга на расстояниях, обеспечивающих поступление к пим вторичного воздуха из топки и взаимное поджигание смеси.
Поназанные на рис. Х.10 горелки ГКС изготовляют сварными на номинальные расходы природного газа от 4,7 до 6,1 м 3 /ч. Они работают достаточно устойчиво при давлениях гаэа от 10 до 180 кгс/м 2 и находят применение в небольших чугунных секционных котлах и других установках с топкой высотой не менее 600 мм.
1 - коллектор; 2 - центрирующий стакан; 8 - горизонтальный туннель (щель); 4 - выкладки из кирпича; г, - колосниковая
решетка; в - регулятор воздуха; 7 - смотровое окно.
В инжекционных однофакельных горелках Стальпроекта (тип В) для газа среднего давления с Q H ^ 8500 ккал/м 3 (рис. Х.11-) за счет большой энергии вытекающего из сопла газа подсасывается в качестве первичного весь воздух, необходимый для полного сгорания газа при давлении в топке до 2 кгс/м 2 . Стабилиза-
Рис, Х.И., Инжекционная горелка среднего давления Стальпроекта, тип В. а - без охлаждения насадка; б - с водоохлаждаемым насадком.
ция процесса горения обеспечивается обычно применением огнеупорных туннелей. Для работы на природном газе (() и - = 8500 м 3 /ч) без подогрева воздуха разработано 20 типоразмеров таких горелок на номинальные расходы от 0,7 до 180 м 3 /ч при номинальном давлении газа 5000 кгс/м 2 . Благодаря отсутствию принудительной подачи воздуха и обеспечению полноты сгорания при малых избытках воздуха горелки нашли широкое применение в нагревательных и термических печах черной металлургии, а также в других агрегатах, работающих на холодной газовоз- душной смеси.
Горелки типа ГГВ Мосгазпроекта с принудительной подачей воздуха (рис. Х.12) предназначены для сжигания природного газа низкого и среднего давления в котлах, печах, сушилах и других тепловых установках с небольшим объемом топок. Газ, подаваемый в газораспределительный коллектор 5, выходит
г - посик; 2 - штуцер для манометра; з - смотровое отверстие; 4 - корпус; 6 - газораспределительный коллектор; б - завихрителъ; 7 - отверстия для выхода газа.
из него через радиально расположенные отверстия 7 и перемешивается с потоком принудительно подаваемого воздуха, закрученным направляющими лопатками 6 завихрителя. Хорошо перемешанная газовоздушная смесь сгорает в прозрачном факеле сравнительно небольшой длины. Стабилизация горения обеспечивается огнеупорным туннелем. Номинальные расходы газа - 50-500 м? /ч, номинальные давления - 130 (низкое) и 3000 (среднее) кгс/м 2 , номинальное давление воздуха независимо от давления газа - 100 кгс/м 2 . Полное сгорание газа происходит при а до 1,05.
Ветроустойчивые горелки инфракрасного излучения ГИИВ-1 (рис. Х.13) и ГИИВ-2, разработанные ГСКТБ Газоаппарат - одна из разновидностей радиационных горелок. Газ низкого давления через сопло 4 поступает в смеситель, подсасывая весь воздух, необходимый для его сгорания. Из смесителя газовоздушная смесь выходит в распределительную камеру, перекрытую керамическими перфорированными плитками 2. Размер каждой плитки 65x45x12 мм, диаметр отверстий в них 1 мм. Газовоздушная смесь поступает в каналы керамической насадки и, сгорая в них, нагревает поверхность насадки до 800-940° С. Нагретая до вишнево-красного цвета, поверхность насадки 40- 60% тепла, полученного при сгорании газа, выделяет излучением. Для ветроустойчивости на передней части рефлектора имеются щелевидные прорези 6 , выравнивающие давление внутри и снаружи горелки. Малые диаметры отверстий керамических плиток
1 - корпус; г - панель из керамических плиток; 3 - сетка; 4 - сопло; 5 - кронштейн; 6 - прореди в рефлекторе.
исключают проскок пламени внутрь горелки, а высокая температура насадки практически исключает химический недожог.
Горелки инфракрасного излучения различных конструкций ГипроНИИгаза, Мосгазпроекта и других организаций нашли широкое применение для сушки штукатурки и лакокрасочных покрытий, отопления, разогрева смерзшихся материалов, обогрева животноводческих ферм, теплиц и т. п.
Газомазутная (комбинированная) горелка ГМГ, разработанная ЦКТИ (рис. Х.14), предназначена для попеременного сжигания газа и мазута. Газ низкого давления поступает через газоподводящее устройство 2 в амбразуру горелки 3 через выходные отверстия по окружности торцевой части устройства. Основная часть воздуха для горения подается через патрубок вторичного воздуха и после закручивания в направляющих лопатках завихрителя 1 смешивается с газом, образуя газовоздушную смесь. Некоторая
Рис. Х.14. Газомазутвая горелка типа ГМР, часть воздуха, служащая в основном для охлаждения паромеханической мазутной форсунки 4 , поступает через патрубок первичного воздуха и проходит через завихритель 5.
При работе на мазуте последний распыляется при нагрузках котла выше 70% от номинальной механически, за счет высокого давления мазута (до 20 кгс/см 2). При меньших нагрузках используется пар давлением 1-2 кгс/см 2 . Давление первичного (тур- булизирующего) и вторичного (основного) воздуха принимается одинаковым, поэтому оба воздушных патрубка подсоединяются к общему воздухопроводу от дутьевого вентилятора.
Номинальные мощности горелок ГМГ - от 2 до 7 Гкал/ч, номинальное давление газа - 300-350 мм вод. ст., давление воздуха - 80-120 кгс/м 2 . Горелки получили широкое применение для установки на отопительных и промышленных водогрейных котлах, работающих на газовом и резервном мазутном топливе.
Выше приведены лишь пекоторые примеры конструкций газовых горелок. Перечень современных конструкций газогорелочных устройств с техническими характеристиками и рекомендациями условий их применения приведен в альбоме Мосгазпроекта «Газо- горелочные устройства для сжигапия природного и сжиженных газов, рекомендуемые к применению» (1969 г.).
Отопительные газовые котлы имеют сложное строение. В их конструкцию входят камеры сгорания, газовые горелки для котлов, они оборудуются автоматикой. В составе двухконтурного оборудования присутствуют еще и бойлеры, подогревающие воду для хозяйственных нужд. Вне зависимости от торговой марки и модели газового котла, наиболее важной его частью является горелка. От нее во многом зависит эффективность работы всей отопительной системы дома, а также экономия топливных ресурсов.
Классификация газовых горелок
В устройстве, называемом газовой горелкой, происходит процесс смешивания подаваемого газа и всасываемого или нагнетаемого воздуха с последующим сжиганием горючего состава в камере сгорания. Она может работать в условиях магистрально подающегося газа, а также от баллона или специального резервуара. Сам процесс зависит от особенностей горелки и возможностей ее настройки под определенные условия.
В зависимости от способа поступления воздуха, газовые горелки подразделяются на два вида:
- атмосферные – воздушно-газовая смесь получается за счет естественного всасывания воздуха из окружающего пространства и смешивания его с подаваемым газом;
- наддувные, использующие в работе вентилятор, принудительно нагнетающий воздух;
- комбинированные.
В первом случае говорится о котлах с открытыми камерами сгорания, а во втором – с закрытыми. Также газовые горелки для котлов отопления имеют разный тип регулирования мощности:
- одноступенчатый – наиболее простой и доступный;
- двухступенчатый – с двумя автоматически переключающимися режимами работы;
- плавно-двухступенчатый – с мягкой регулировкой пламени между двумя ступенями;
- модулируемый – наиболее эффективный и надежный, имеющий точную и быструю регулировку в зависимости от изменения температурного режима теплоносителя. Отличается высокой стоимостью.
На что обратить внимание при выборе
При покупке следует учитывать условия эксплуатации отопительного оборудования, особенности его работы и возможности технического обслуживания. Размеры газовой горелки должны находиться в соответствии с габаритами топки котла, иначе вместо надежности и долговечности можно будет получить прожженную камеру сгорания.
Каждая из горелок имеет свои особенности, благодаря которым выбирают ту или иную модель для каждого конкретного случая.
Определенное значение при выборе газовой горелки имеет:
- производитель;
- характеристики;
- модель;
- стоимость;
- совместимость оборудования.
Атмосферные горелки
Данная конструкция представляет собой перфорированную трубку профильного сечения, в которую подается газ. В трубке создается пониженное давление, за счет чего происходит всасывание внутрь нее воздуха непосредственно из помещения, где расположен котел. В результате образуется горючая субстанция, поддерживающая процесс горения после розжига фитиля с помощью пьезо-, либо электрического элемента. Такие горелки имеют еще одно название – инжекционные.
Атмосферные горелки довольно часто называют газовыми горелками, предназначенными для отопительных котлов, укомплектованных открытыми камерами сгорания.
Рассматриваемый вариант газовых горелок великолепно подходит для домов небольшой площади, до 100кв. метров. Атмосферная газовая горелка для котла, как правило, дешевле наддувных аналогов. Но стоимость современных моделей с автоматикой высока.
Преимущества
Атмосферные горелки получили широкое распространение у владельцев частных домов. К их положительным характеристикам относят:
- бесшумность;
- компактность;
- независимость большинства моделей от подачи электроэнергии;
- надежность, благодаря конструктивной простоте;
- малые эксплуатационные расходы;
- демократичная цена.
Недостатки
О слабых сторонах можно сказать следующее:
- малая мощность;
- низкий КПД (не более 90%);
- чувствительность к частым перепадам давления подаваемого газа (необходимость установки дополнительной автоматики, в частности, реле контроля, реагирующее на изменения давления);
- поддерживание высокого уровня чистоты помещения, где располагается котел, во избежание засорения горелки пылью.
Скачки давления могут привести к прогоранию сопла газовой горелки при сниженной подаче газа, либо к прожиганию теплообменника при излишней высоте пламени.
Наддувные горелки
Для работы с котлами, оборудованными закрытой камерой сгорания, предназначены наддувные, или дутьевые, горелки. Воздух здесь нагнетается принудительно вентиляторами. В этом случае появляется дополнительная возможность гибкого регулирования мощности потока газовоздушной смеси, в связи с чем, появляется реальное достижение высоких показателей КПД.
Наддувные горелки имеют более сложную конструкцию. Примечательно, что воздух в данное устройство подается частями, но смешивается он с газом практически мгновенно. Газовые котлы, в свою очередь, также имеют свои отличия от тех, которые работают в паре с атмосферными горелками.
Схематично котел представляется собой вставленные друг в друга бочки разного диаметра и глубины таким образом, что их дно находится вверху. Между стенками циркулирует теплоноситель, подогревающийся от факела горелки сразу с нескольких сторон – сверху и по бокам. Подобная конструкция обеспечивает высокую производительность оборудования.
Существенным отличием дутьевых горелок от атмосферных является то, что первые считаются не составной частью котлов, а дополнительным оборудованием, которое приобретается отдельно.
Современные наддувные горелки в обязательном порядке оснащаются автоматикой, обеспечивающей бесперебойную и надежную работу отопительного оборудования. Внешне они выглядят как блок, внутри которого находится сама горелка со встроенным электровентилятором.
Рассматриваемые устройства подразделяются на:
- вихревые, оборудованные круглыми выходными отверстиями. Обеспечивают мощный приток воздуха и стабильное горение;
- прямоточные, подающие горючую смесь через выходные отверстия, имеющие различную форму (круг, щель, прямоугольник).
Преимущества
Следует справедливо отметить, что наддувные газовые горелки:
- безопасны – процесс сгорания происходит в изолированном пространстве;
- высокопроизводительны и высокоэффективны, благодаря своим конструктивным особенностям, КПД составляет около 95%;
- малочувствительны к перепадам давления – понижение показателя компенсируется наличием вентилятора;
- экологичны;
- имеют возможность замены на другие виды горелок.
Недостатки
Не так легко встретить оборудование, лишенное недостатков. У дутьевых горелок они также присутствуют:
- наличие шума при работе диктует необходимость установки котла в отдельном помещении;
- зависимость от электроэнергии требует присутствия в системе ИБП;
- объемные габариты делают невозможным монтаж отопительного оборудования в помещениях малой площади;
- высокая стоимость устройства препятствует использованию его всеми категориями потребителей.
Комбинированные горелки
Выпускаются для комбинированных отопительных котлов, способных работать как на газе, так и на жидком топливе (мазуте, солярке). Такие устройства не требуют замены в случае перехода с одной горючей смеси на другую. Но сам процесс переключения является достаточно сложным и требует присутствия профессионала.
Рассматриваемые горелки полностью автоматизированы, что сводит к минимуму человеческий фактор. В них есть функции управления мощностью пламени, режимом горения и другими не менее полезными процессами.
Комбинированные горелки не приобрели популярность среди домовладельцев в связи со сложной конструкцией и высокой ценой, в сочетании с низким КПД.
Правильный уход – залог долговременной эксплуатации
В процессе работы газовая горелка нуждается в своевременной очистке от сажи. Она появляется в процессе эксплуатации и при большом скоплении может привести к внезапному воспламенению. Избежать неприятностей поможет плановый осмотр оборудования и регулярное техобслуживание отопительного прибора и газовой горелки.
При самостоятельной очистке рекомендуется ознакомиться с прилагаемыми инструкциями, входящими в комплектацию. Но более благоразумным решением станет обращение к специалистам, которые имеют опыт в данной сфере. В этом случае работы пройдут намного быстрее и качественнее, с наименьшим количеством грязи.
Заслуженно считаются самыми востребованными среди подобного оборудования. Их преимущества вполне очевидны:
1. Газ доступен: цена этого топлива приемлема, при наличии газовой магистрали нет никаких проблем с его доставкой.
2. Все виды газовых горелок более просты и надежны в эксплуатации, чем, например, горелки на мазуте или жидком топливе.
3. Широкий диапазон мощностей: существуют типы газовых горелок, которые полностью соответствуют потребностям крупных промышленных предприятий, а также модели, подходящие для домашнего использования.
4. Многие модели газовых горелок оснащаются современными системами, автоматизирующими их работу. Это позволяет добиться максимального удобства, безопасности и безотказности в работе.
Чтобы эффективно работала, при выборе нужно учитывать несколько основных параметров. Сориентироваться в большом ассортименте помогает классификация этого оборудования.
По области применения
Классификация газовых горелок в зависимости от области применения:
1. Специальные горелки, разработанные для применения в печах определенной конструкции. Такие модели нельзя использовать с огневыми установками других типов.
2. Универсальные устройства, которые могут быть установлены на большинство типов топок и печей.
По способу образования топливной смеси
Газ сжигается не в чистом виде. Он включается в состав топливной смеси, вторым компонентом которой является воздух. Топливная смесь может образовываться различными способами. В связи с этим выделяют три основных вида газовых горелок:
1. Дутьевые. В горелках такого типа воздух подается нагнетанием.
2. Инжекционные. Воздух подается засасыванием.
3. Диффузионные. Воздух в таких горелках притекает к пламени естественным образом из окружающей среды.
Инжекционные горелки, как правило, являются частью самого котла, а вентиляционные обычно приобретаются как отдельное оборудование. Дутьевая горелка позволяет осуществлять довольно точную и плавную регулировку мощности работы. Благодаря этому, появляется возможность увеличения КПД оборудования за счет рационального использования газа. Работа в оптимальном режиме позволяет экономить топливо, а также снижать выбросы в окружающую среду углекислого газа. Единственным недостатком горелки дутьевого типа можно считать более высокую шумность работы.
Дутьевые газовые горелки различаются по типу подачи воздуха и способу образования топливной смеси:
1. Принудительная подача воздуха и полное предварительное смешивание.
2. Принудительная подача и частичное предварительное смешивание.
3. Принудительная подача воздуха без предварительного смешивания.
Для того чтобы увеличить интенсивность образования воздушно-газовой горючей смеси, в установках применяются различные технологии смешения: подача газа в виде тонких струек, направленных под углом к потоку воздуха; разделение на множество мелких потоков, в которых и осуществляется смешивание; закручивание потоков газа и воздуха при помощи различных встроенных устройств.
Искусственная подача воздуха позволяет увеличивать интенсивность сжигания топливной смеси. Соответственно, выбор газовой горелки с принудительной подачей топлива позволяет достичь большей мощности.
Классификация газовых горелок по теплотворности сжигаемого топлива:
1. Высококалорийные газовые горелки. Минимальная теплота сгорания газа составляет 20 МДж/м3. Такие горелки предназначены для сжигания природных и попутных нефтяных газов.
2. Среднекалорийные горелки. Теплота сгорания топлива в таком виде газовых горелок находится в диапазоне от 8 до 20 МДж/м3 (коксовый газ).
3. Низкокалорийные газовые горелки. Такой тип используется для сжигания газа, характеризующегося теплотой сгорания ниже 8 МДж/м3 (генераторный и доменный газ).
Виды газовых горелок по избыточному давлению:
1. Высокого давления (более 30 кПа).
2. Среднего давления (от 5 до 30 кПа).
3. Низкого давления (до 5 кПа).
Наибольшее распространение получили горелки низкого и среднего давления. Горелки высокого давления часто применяются для сжигания низкокалорийных газов.
По локализации пламени:
1. В свободном факеле.
2. В перфорированной, пористой или зернистой огнеупорной массе.
3. В огнеупорной камере сгорания или тоннеле.
4. На огнеупорной поверхности.
Горелки, сжигающие топливную смесь в свободном факеле или огнеупорном тоннеле, используются в котлах для нагрева теплоносителя (воды, воздуха и т. п.). Модели, сжигающие газ в пористой массе или на огнеупорной поверхности, применяются для обогрева методом инфракрасного излучения.
Классификация позволяет даже неспециалистам сориентироваться в многообразии этого оборудования. Так как выбрать газовую горелку, спросите Вы? Следует выбирать тот вариант, в котором оптимально сочетаются все необходимые характеристики. При этом важно учитывать, в каких условиях предполагается использовать оборудование и какие нагрузки оно должно выдерживать. Правильно выбранная горелка способна эффективно работать как в бытовой, так и в промышленной сфере в течение долгого времени.
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.
- 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.
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.
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.
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.
- 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.
Тип горелки обозначается посредством букв и цифр:
Г -горелка;
ГМ - газомазутная;
Д -с удлиненной газовой частью
Р - ротационная;
В зависимости от места установки на топочной камере, горелки изготавливаются правого и левого вращения:
правого вращения
П - правого вращения- направление вращения ротора форсунки против часовой стрелки (смотреть на торец стакана из топки);
Л - левого вращения - направление вращения ротора форсунки по часовой стрелке.
Числом обозначается номинальная производительность котла, для которого первоначально была спроектирована горелка (Гкал/час).
|
Классификация горелок по виду топлива.
ГАЗОВЫЕ ГОРЕЛКИ 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. Газ является самым удобным, обладающим чрезвычайно высокими потребительскими качествами видом органического топлива, поэтому устройства, работающие на нем, пользуются особой популярностью. Почти все они оснащаются системами автоматики, благодаря чему достигается высокая безопасность и безотказность их работы. 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). |
ЖИДКОТОПЛИВНЫЕ ГОРЕЛКИ (Дизельные, Мазутные, и т.п.)
Жидкотопливная горелка – устройство, предназначенное для сжигания жидкого топлива. В жидкотопливной горелке жидкое топливо, подаваемое под высоким давлением, распыляется в виде паров и мельчайших частиц. В смесительном устройстве образовавшиеся пары топлива смешиваются с воздухом (кислородом воздуха) и образовавшаяся топливовоздушная смесь поджигается на выходе из смесительного устройства с образованием устойчивого постоянного пламени.
Применение дизельного топлива для отопления помещения актуально, если нет возможности подведения газа. Дизельные горелки прекрасно подходят для помещений различных масштабов. Самым важным их преимуществом считается возможность работы в достаточно тяжелых климатических условиях, например, при низкой температуре воздуха.
Мощность дизельных горелок находится приблизительно на одном уровне с газовыми горелками.
Одним из вариантов жидкотопливной горелки является горелка на отработанном масле. Горелка на отработанном масле позволяет существенно экономить на отоплении, хотя следует отметить, что в России данный тип горелок не слишком распространен (а о многих странах Европы и вовсе – запрещен). Тем не менее такие горелки выпускаются и в Европе, примером могут служить горелки на отработанном масле Kroll , производство - Германия. Горелки на отработанном масле популярны в США, в Росии их используют для отопления промышленных предприятий (например – небольших автосервисов).
В загородных домах использовать такие горелки проблематично (могут возникнуть сложности с поставками топлива).
Новейшие горелки на отработанном масле устроены так, что при сгорании в них топлива в окружающую среду практически не выделяются дым и запахи - они полностью безопасны. Все это рождает высокий спрос на горелки на отработанном масле
КОМБИНИРОВАННЫЕ ГОРЕЛКИ (Газ-Дизель, Газ-Мазут)
Комбинированная горелка – устройство, предназначенное для сжигания более чем одного вида топлива. Конструктивно комбинированная горелка представляет собой устройство, в котором соединена газовая и жидкотопливная горелка. Таким образом, комбинированная горелка сочетает в себе достоинства газовых и жидкотопливных горелок.
Главные из них:
- компактность устройства («два в одном»),
- не требуется работ по смене горелок.
Однако есть и недостатки:
- высокая стоимость котла в сборе с комбинированной горелкой из-за более сложного устройства самой горелки;
- снижение КПД вследствие работы горелки с разными типами топлива;
- более высокие требования к техническому обслуживанию т.к. переход с одного вида топлива на другой всегда сопряжён с определенными трудностями. Серия горелок итальянской компании Cib Unigas включает в себя все три вышеописанных типа горелок (газовые, жидкотопливные, комбинированные).
Классификация горелок по типу работы.
Горелки вентиляторные.
Вентиляторные горелки (их же называют дутьевыми, наддувными) имеют следующее свойство: воздух в них поступает благодаря встроенному вентилятору принудительно. Уже в самой горелке он смешивается с каким-либо топливом, после чего образованная смесь нагнетается в топку.Вентиляторные горелки могут работать на газе или на жидком топливе (дизеле, отработанном масле). При работе на газе, вентиляторные горелки менее всего зависят от того, газ какого давления будет поступать, даже при падении давления на 50%, котел будет нагревать теплоноситель.
Вентиляторые горелки намного дороже, чем газовые, но менее зависимы от давления газа в сети: даже если оно упадет на 50%, то котел все равно будет нагревать теплоноситель, правда, с потерей мощности. Вместе с тем вентиляторные горелки достаточно шумные (до 60 дБ). Шумит не столько вентилятор, сколько факел, под давлением выходящий из сопла горелки. Для защиты от шума производители котлов предлагают ряд мер, в том числе глушитель, который устанавливается в месте соединения дымохода с котлом.
Вентиляторые горелки большинстве случаев, не являются частью котла, а поставляются отдельно и присоединяются («навешиваются») к котлу.
Диффузионные горелки и горелки промежуточного типа.
В диффузионных горелках, необходимый для сгорания топлива воздух доставляется их окружающего пространства непосредственно к фронту горения за счет диффузии.
Диффузионные газовые горелки характеризуются более равномерной температурой по длине факела. Однако эти газовые горелки требуют повышенного коэффициента избытка воздуха (по сравнению с инжекционными), создают более низкие тепловые напряжения топочного объёма и худшие условия для догорания газа в хвостовой части факела, что может приводить к неполному сгоранию газа.
Диффузионные газовые горелки применяют в промышленных печах и котлах, где требуется равномерная температура по длине факела. В некоторых процессах диффузионные газовые горелки незаменимы. Например, в стекловаренных, мартеновских и др. печах, когда идущий на горение воздух подогревается до температур, превышающих температуру воспламенения горючего газа с воздухом. Успешно применяются диффузионные газовые горелки и в некоторых водогрейных котлах.
В мощных топочных камерах газ вполне успешно сжигается при помощи диффузионных горелок с малым сопротивлением по газу и воздуху. Эти последние не требуют предварительного смешения газа и воздуха и допускают большие скорости выхода газа и воздуха в топку. При применении таких горелок отпадают огнеупорные туннели значительного суммарного сечения, требующие при высококалориином газе огнеупора высокого качества и сравнительно частого ремонта. Наконец, диффузионные горелки легко конструируются как смешанные газомазутные, допускающие эффективное сжигание и газообразного и жидкого топлива (а если это нужно, и пылевидного твердого).
Поэтому в мощных котлоагрегатах, сжигающих либо природный газ, либо доменный газ и угольную пыль, применяют обычно горелки диффузионного или смешанного типа. В диффузионных горелках газ и воздух подаются в топку раздельно и смешение газа и воздуха происходит в самой топочной камере. При этом обычно воздух до смешения с газом успевает подогреться до температуры, достаточной для интенсивного горения, поэтому процесс горения происходит весьма быстро и фронт горения, т. е. зона диффузионного горения, разделяющая области смеси горючего с окислителем (воздухом) и смеси продуктов горения с избыточным воздухом, является весьма тонким слоем. В горелках промежуточного типа смешение частично осуществляется в самой горелке и из нее в топку входит поток воздуха, пронизанный отдельными струями смеси, богатой газом.
Диффузионные горелки обычнр работают на газе низкого и среднего давления.
В котлах получили распространение т. н. подовые газовые горелки
, являющиеся разновидностью диффузионных газовых горелок, которые размещаются внутри топки, в нижней её части. Подовая газовая горелка состоит из одной или нескольких газораспределительных труб, в которых просверлены отверстия. Труба с отверстиями устанавливается на колосниковой решётке или поду топки в щелевом канале, выложенным из огнеупорного кирпича. Через огнеупорный щелевой канал поступает требуемое количество воздуха. При таком устройстве горение струек газа, выходящих из отверстий в трубе, начинается в огнеупорном канале и заканчивается в топочном объёме. Подовые горелки создают малое сопротивление прохождению газа, поэтому они могут работать без принудительного, дутья.
Для наблюдения за процессом горения и розжига газовой горелки служит смотровое окно. Подовые горелки могут работать на низком и среднем давлении газа и используются в секционных котлах, котлах ТВГ, КВ-Г, ДКВР.
Мазутные горелки.
Применение мазута, то есть тяжелой фракции, остающейся после того, как будет переработана нефть, в промышленности встречается отнюдь не редко. Главным образом, мазутные горелки, как автономные, так и промышленные, применяются для того, чтобы преобразовать мазут в тепловую энергию, причем осуществляется это путем сжигания. По большей части в мазутных горелках используется система механического распыления топлива, с применением либо пара, либо сжатого воздуха. Некоторые из модификаций мазутных горелок оснащаются соплами низкого давления, направлено это на эффективное снижение расхода топлива. Кроме того, такой вид мазутного горелочного устройства изнашивается медленнее своих аналогов, а это, в свою очередь, снижает как себестоимость процесса, так и расходы на техническое обслуживание.
Мазутные горелки, выпускающиеся в наше время, оснащаются таким оборудованием, как электрощиты, система регулирования, двигательно-насосная группа подачи топлива. Горелочное устройство на мазуте, имеющее подобную комплектацию, автоматически очистит сопло, как только можно будет говорить об окончании работы, что также ведет к снижению необходимости в техническом обслуживании оборудования.
В мазутных горелках применяется система подогрева топлива. Делается это для того, чтобы мазут постоянно поддерживался в вязком состоянии. Распыление же горючего происходит при помощи сжатого воздуха или пара под давлением 8 Бар. Существуют и такие модификации, в которых газовая горелка разжигается за счет запальной газовой горелки.
Мазутные горелки по праву считаются экономичными и практичными. В виду этих свойств мазутные горелочные устройства применяются повсеместно и широко, причем и как основной источник тепловой энергии, и как вариант-подстраховка, если вдруг будут перебои с подачей другого топлива. Промышленная мазутная горелка нашла свое применение в производственных целях и в городских теплоцентралях, обеспечивая централизованное отопление жилых домов. В заключение можно сказать, что на выбор потребителя представлен большой ассортимент мазутных горелочных устройств. Покупая такое оборудование, можно выбирать и по мощности, и по модификации, и по иным параметрам – рынок это позволяет. Ну и, разумеется, мазутные горелки отличаются своей надежностью и качеством, находящимся на высоте.
Газо-мазутные и пыле-газовые горелки.
Для оперативного перехода с одного вида топлива на другой (особенно в зимние месяцы), а также для совместного сжигания различных видов топлива используют комбинированные горелки: газо-мазутные и пыле-газовые. Комбинированные горелки применяют также, когда требуется создать светящееся пламя или когда на газе невозможно обеспечить нужную темп-ру в топке.
Газо-мазутная горелка
состоит из газовой, возд. и жидкостной частей, обеспечивающих соответственно подвод необходимых для сжигания количества газа, воздуха и мазута.
В пыле-газовой горелке
для сжигания природного газа в крупных котлах электрич. станций газ поступает через периферийные отверстия и направляется к центру, смешиваясь по пути с закрученным потоком воздуха. Горелка снабжена телескопич. устройством с винтовым приводом, позволяющим убирать внутрь трубу, по к-рой подаётся в топку воздушно-пылевая смесь при работе котлов на газовом топливе. Телескопич. устройство препятствует попаданию пыли в щели между передвижной и стационарной частями трубы.
Пример газо-мазутных горелок:
горелки газомазутные ПГМГ-10; 30; 40 ,
горелки газомазутные РГМГ
Инжекционные горелки
В инжекционных горелках воздух для горения засасывается (инжектируется) за счёт энергии струи газа и их взаимное смешение происходит внутри корпуса горелки. Иногда в инжекционных газовых горелках подсасывание необходимого количества горючего газа, давление которого близко к атмосферному, осуществляется энергией струи воздуха. В горелках полного смешения (с газом перемешивается весь необходимый для горения воздух), работающих на газе среднего давления, образуется короткий факел пламени, а горение завершается в минимальном топочном объёме. В инжекционные газовые горелки частичного смешения поступает только часть (40-60%) требующегося для горения воздуха (т. н. первичный воздух), который и смешивается с газом. Остальное количество воздуха (т. н. вторичный воздух) поступает к факелу пламени из атмосферы за счёт инжектирующего действия газо-воздушных струй и разрежения в топках. В отличие от инжекционных газовых горелок среднего давления, в горелках низкого давления образуется однородная газо-воздушная смесь с содержанием газа больше верхнего предела воспламенения; эти газовые горелки устойчивы в работе и имеют широкий диапазон тепловой нагрузки.
Инжекционные горелки различают: по давлению - низкого и среднего давления; по виду факела - многофакельные (с распределительным коллектором) и однофакельные; по количеству сопел - односопловые и многосопловые; по расположению сопел - с центральным и периферийным расположением. Объемные соотношения газа и воздуха, засасываемого инжекционной горелкой, определяются коэффициентом инжекции и коэффициентом избытка воздуха. Чем выше теплота сгорания газа, тем больше требуется воздуха для его сгорания и тем больше при одном и том же коэффициенте избытка воздуха должен быть коэффициент инжекции, т. е. тем больше воздуха должен подсасывать 1 м3 газа.
В интервале давления газа от 2000 до 9000 кгс/м2 инжекционная способность горелки почти не меняется при изменении Давления газа перед горелкой и разрежения в топке. При давлениях ниже 2000 и особенно ниже 1000 кгс/м2 коэффициент избытка воздуха возрастает с уменьшением давления и с увеличением разрежения в топке. Для обеспечения нормального процесса горения большое значение имеет постоянство состава газового топлива. Изменение плотности приводит к изменению инжектирующей способности горелки, а изменение теплоты сгораниятребует соответствующего изменения количества подаваемого для горения воздуха. При небольших колебаниях указанных характеристик газового топлива (числа Воббе) необходимый коэффициент избытка воздуха можно поддерживать изменением давления перед горелкой и степени открытия воздушно-регулировочной заслонки.
Достоинства инжекционных горелок: использование энергии газа для подсоса воздуха; хорошее перемешивание газа и инжектируемого воздуха и поддержание, в определенных диапазонах, расчетного соотношения их количеств при изменении тепловой мощности горелки. Основными недостатками горелок с одним газовым соплом являются значительная длина, особенно при больших тепловых мощностях: необходимость строгого совпадения оси сопла с осью горелки; высокий уровень шума, а горелок низкого давления - значительная длина факела и зависимость поступления вторичного воздуха от разрежения в топке.
Пример инжекционных горелок: Инжекционные газовые горелки Казанцева
Горелки обычно размещаются в два и более рядов с одной или двух противоположных сторон топки. Число горелок выбирается значительным, чтобы иметь возможность регулировать нагрузку выключением части горелок, так как обычно применяемые в стационарных котлах форсунки с нерегулируемым выходным сечением плохо работают при сниженных нагрузках. Скорости воздуха в узком сечении амбразур, которые имеют горелки, - порядка 20-35 м/сек. Минимальная глубина топки при фронтальном расположении горелок должна быть не менее 3 м для малых горелок и 4 м для крупных.
Классификация горелок по типу регулирования.
Одноступенчатые горелки
работают лишь в одном диапазоне мощности, работают м тяжелом для котла режиме. При работе одноступенчатых горелок происходит частые включения и отключения горелки, которыми регулирует автоматика котлоагрегата.
Двухступенчатые горелки имеют две ступени мощности. Первая ступень, как правило, обеспечивает 40% мощности, а вторая – 100%. Переход с первой ступени на вторую происходит в зависимости от контролируемого параметра котла (температуры теплоносителя или давления пара), режимы включения/выключения зависят от автоматики котла.
Плавно-двухступенчатые горелки позволяют осуществлять плавный переход с первой ступени на вторую. Этот тип горелок занимает промежуточное положение между двухступенчатыми и модулируемыми горелками.
В качестве примера трех вышеописанных типов горелок может служить серия горелок Max Gas фирмы Ecoflam (Экофлам).
Модулируемые горелки
нагревают котёл непрерывно, по мере необходимости повышая или снижая мощность. Диапазон изменения режима горения - от 10 до 100% номинальной мощности.
Модулируемые горелки подразделяются на три типа по принципу работы модулирующих устройств:
- горелки с механической системой модуляции;
- горелки с пневматической системой модуляции;
- горелки с электронной модуляцией.
В отличие от горелок с механической и пневматической модуляцией, горелки с электронной модуляцией позволяют обеспечить максимально возможную точность регулирования, поскольку исключаются механические погрешности в работе горелочных устройств.
Модулируемые горелки имеют перед ступенчатыми целый ряд преимуществ. Механизм плавного регулирования мощности позволяет свести цикличность включения-выключения котлов к минимуму, что значительно снижает механические напряжения на стенках и в узлах котла, а значит, продлевает его «жизнь». Экономия топлива при этом составляет не менее 5%, а при грамотной настройке можно добиться 15% и выше. И, наконец, установка модулируемых горелок не требует замены дорогостоящих котлов, если они исправно функционируют, при этом повышая КПД котла.
Пример горелок с модуляцией мощности - Max Gas Blu
фирмы Ecoflam.
С другой стороны, модулируемые горелки дороже ступенчатых моделей.
МАЗУТ ГОРИТ ГОЛУБЫМ ПЛАМЕНЕМ
Запасы мазута исчисляются сотнями миллионов тонн, поэтому очень важно добиться эффективного и безопасного использования этого горючего. С учетом современных экологических требований ряд швейцарских фирм работает над созданием отопительных установок с мазутными горелками, дающими голубое пламя, как на газовом топливе. В привычных мазутных горелках, дающих желтое пламя, процессы смешивания мазута с воздухом, испарения и горения идут одновременно.
В горелках новой системы сперва мазут испаряется и смешивается с воздухом, а лишь затем возникшая газовая смесь воспламеняется. Благодаря этому образуется меньше сажи и окиси углерода. Кроме того, в конструкции таких горелок предусмотрена рекуперация отходящих газов, в результате чего снижается температура пламени и выделяется меньше окислов азота. Для лучшего перемешивания воздуха и отходящих газов с мазутом применяются горелки с вращающимися головками.
Industrie + Technique № 22, 1989.