Газогорелочные устройства.Типы горелок,конструкция и принцип действия

Газогорелочные устройства.Типы горелок,конструкция и принцип действия

1.Газогорелочные  устройства

Газогорелочные  устройства (горелки) предназначены  для подачи к месту горения  в зависимости от технологических  требований подготовленной газовоздушной  смеси или раздельно газа и  воздуха, а также для обеспечения  устойчивого сжигания газового  топлива и регулирования процесса  горения. Комбинированные газомазутные  и пылегазовые горелки позволяют  сжигать одновременно или раздельно  газ и мазут или газ и  угольную пыль.

К горелкам  предъявляют следующие требования:

- основные  типы горелок должны изготавливаться  на заводах серийно по техническим  условиям. Если горелки изготовляют  по индивидуальному проекту, то  при вводе в эксплуатацию они  должны пройти испытания для  определения основных характеристик;

- горелки должны  обеспечивать пропуск заданного  количества газа и полноту  его сжигания с минимальным  коэффициентом расхода воздуха  α, за исключением горелок специального  назначения (например, для печей, в  которых поддерживается восстановительная  среда);

 -при обеспечении  заданного технологического режима  горелки должны обеспечить минимальное  количество вредных выбросов  в атмосферу;

 -уровень  шума, создаваемого горелкой, не  должен превышать 85 дБ при измерении  шумомером на расстоянии 1 м от  горелки и на высоте 1,5 м от  пола;

 -горелки  должны устойчиво работать без  отрыва и проскока пламени  в пределах расчетного диапазона  регулирования тепловой мощности;

 -у горелок  с предварительным полным смешением  газа с воздухом скорость истечения  газовоздушной смеси должна превышать  скорость распространения пламени;

 -для сокращения  расхода электроэнергии на собственные  нужды при использовании горелок  с принудительной подачей воздуха  сопротивление воздушного тракта  должно быть минимальным;

 -для уменьшения  эксплуатационных расходов конструкция  горелки и стабилизирующие устройства  должны быть достаточно просты  в обслуживании, удобны для ревизии  и ремонта;

- при необходимости  сохранения резервного топлива  горелки должны обеспечивать  быстрый перевод агрегата с  одного топлива на другое без  нарушения технологического режима;

- комбинированные  газомазутные горелки должны  обеспечивать примерно одинаковое  качество сжигания обоих видов  топлива - газового и жидкого (мазута).

Образцы вновь  создаваемых и действующих газогорелочных  устройств подлежат государственным  испытаниям.

Главной характеристикой  горелки является её тепловая  мощность, под которой понимают  количество теплоты (ккал/ч), способное  выделиться при полном сгорании  газа, поданного через горелку. Тепловую  мощность можно подсчитать, умножив  расход газа (м3/ч) на его низшую  теплоту сгорания (ккал/м3).

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). 

Основные типы  газовых горелок

 
 
 

Сгорание газа в отопительных или бытовых приборах происходит при помощи газовых горелок. На практике применяют в основном два типа горелок— диффузионные и эжекционные. В диффузионных горелках газ и воздух поступают в топливник раздельно (рис. 52).

 

 

Рис. 52. Схема работы диффузионной горелки.

 

Газ через открытый кран 1 поступает по газопроводу в горелку 2, располагаемую внутри топливника и представляющую собой стальную трубку. Из горелки газ выходит через небольшие отверстия 3 и сгорает в потоке воздуха, отдельно подаваемого в топливник через стенное отверстие 4. Схема работы и устройство эжекционной горелки показаны на рис. 53.

Рис. 53. Схема работы эжекционной горелки.

 

 
 
Здесь воздух для поддержания горения поступает в двух местах. Одна часть (первичный воздух) засасывается (эжектируется) внутрь горелки через камеру всасывания 2. Таким образом, газ из трубки 1 подается в зону горения уже частично смешанным с воздухом, остальная часть воздуха (вторичный воздух) подается в топливник через отверстие 6. Горелка имеет регулятор первичного воздуха. Для лучшего перемешивания первичного воздуха с газом горелка имеет суженную горловину 3, которая при помощи раструба (диффузора) 4 соединяется с головкой горелки 5.

Рис. 54. Подача вторичного воздуха через короб по всей длине горелки: 1 — горелка; 2 — короб с отверстиями; 3 — регулятор вторичного воздуха; 4— щель для первичного воздуха; 5 — газовый кран; 6 — газопровод.

Значительно проще  по конструкции газовая эжекционная  горелка системы Ю. П. Соснина, с  предохранительным устройством  в виде блок-крана, показанная  на рис. 57

 

Она состоит в  основном из следующих частей: фронтового топочного щитка 10, трубчатой  горелки 3, трубки вторичного воздуха 2, расположенной под горелкой, блок-крана 8 и запальной трубки 4. Топочный  щиток из стали толщиной 4 мм  снабжен отверстием с заслонкой 1 для зажигания и наблюдения  за работой горелки. Ниже расположены  отверстия для трубчатой горелки  и запальной трубки. Под ними  имеется отверстие для трубки  вторичного воздуха. На конце  этой трубки, выходящей наружу  и имеющей щели, устанавливается  регулятор вторичного воздуха 6 в  виде поворотной муфты с отверстиями. 
 
Регулятор первичного воздуха 5 выполняется также в виде поворотной муфты на конце трубчатой горелки. Смещение газа и первичного воздуха происходит в смесителе 9. Газ подается коллектором 7, на двух отростках которого устанавливается блок-кран 8. Блок-кран объединяет два крана: кран горелки и кран запальника. Часть окружности рукоятки крана запальника срезана, а на окружности крана горелки сделан дуговой вырез, куда входит круглая часть рукоятки запального крана. Этим достигается блокировка (объединение) работы обоих кранов. Открыть кран горелки можно только после открытия крана запальника, когда ручка его повернется к крану горелки своей срезанной частью. Таким образом, прежде чем зажечь основную горелку, надо сначала открыть кран запальника и зажечь запальник.

Газовые горелки обладают следующими преимуществами по сравнению с жидкостными:

• более высокий КПД;

 

 

-быстрее готовы к использованию, не нуждаются в разогреве;

• -отсутствие резкого запаха;
• -простота подключения к источнику горючего;
• -меньший вес, мобильность;
• -отсутствие шума во время работы;
• -удобное и оперативное регулирование параметров горения;
• -плавная подача смеси к зоне горения;
• -более низкая стоимость горючего.

Принцип работы газовой  горелки

Газовая горелка  представляет собой аппарат, задачей  которого является обеспечение  горения (в данном случае) газообразного  топлива. В качестве сжигаемого  сырья чаще используют натуральный  газ (например метан), либо сжиженный  газ (например пропан-бутановая смесь). Весь процесс работы горелки  можно разделить на 3 принципиальных  этапа: 
1. Подготовительный этап. 
2. Этап смешения. 
3. Этап горения.

Основной принцип работы газовых горелок можно рассмотреть на примере стандартной атмосферной горелки. На первом этапе происходит подготовка топлива и воздуха с приданием им необходимых характеристик: скорость, направление и т.д. При необходимости происходит предварительный нагрев. Затем наступает этап смешения топлива и воздуха с образованием горючей смеси. Следует заметить, что для инжекторного вида горелок важное значение на данном этапе занимает эффект «засасывания»: после прохождения под давлением струи газа через трубку, в ней достигается разрежение. Это приводит к тому, что воздух через специальные перфорации в трубке засасывается вовнутрь и смешивается с газом. И, наконец, на третьем этапе происходит непосредственно горение, т.е. реакция окисления горючих элементов топлива посредством кислорода. Образующаяся в итоге горючая смесь воспламеняется с помощью устройства на конце трубки. 
Для мониторирования уровня давления, стабилизации газового потока и контроля подаваемого на горелку топлива используют редуктор. Согласно принципу работы выделяют два вида редукторов: обратного и прямого действия. Кроме вышеупомянутой, т.н., инжекторной горелки существует и безинжекторная горелка. В наконечник трубки такой горелки монтируется смесительная ёмкость — сопло. Принципом работы такого аппарата и его основным преимуществом является то, что и газ и подогреваемый кислород подаются одновременно и под одинаковым давлением (в среднем от 0.5 до 1.0 кгс/см2). Подаваемый воздух на входе может быть холдным (если поступает от обычного вентилятора) или подогретым (если проходит регенеративный воздухонагреватель). В зависимости от назначения и мощности, горелки могут обладать функцией отслеживания и изменения коэфициента избытка воздуха (т. е. соотношения воздух-топливо). Такой особенностью обладают, например, установки на крупных промышленных предприятиях. Если же горелка используется, например, в котлах небольшой мощности, то она не обладает способностью изменять этот параметр. 
Важной характеристикой и классифицирующим признаком горелки является возможность создания прямолинейного или закрученного (разомкнутого и не разомкнутого) факела. В последнем случае в области оси факела имеется зона 
с постоянно циркулирующими продуктами сгорания. А также способность изменять характеристики факела, например его протяжённость, крутку. 
Также, рассматривая принцип работы газовой горелки, не стоит забывать про управление процессом работы аппарата, возможность автоматизации процесса подачи топлива.