Газогорелочные устройства (горелки), типы и основные параметры

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.
Горелка газовая ГБЛ-0,45

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).

Горелка ГБЛ-2,2

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).

Основные параметры горелок определены ГОСТ 17356-71:

номинальная тепловая мощность — максимально достигнутая мощность при длительной работе горелки, химической неполноте сгорания, не превосходящей установленной нормы, и при принятом минимальном α;
номинальное давление газа (воздуха) перед горелкой — давление газа (воздуха), соответствующее номинальной тепловой мощности при атмосферном давлении в камере сгорания;
номинальная относительная длина факела — расстояние по оси факела от выходного сечения горелки, измеренное при номинальной тепловой мощности в калибрах выходного отверстия, до точки, где концентрация СО2 при αг =1 составляет 95% от максимального значения;
коэффициент предельного регулирования горелки по тепловой мощности — отношение максимальной тепловой мощности и минимальной. Максимальная мощность составляет 0,9 от мощности, соответствующей верхнему пределу устойчивой работы горелки, а минимальная — 1,1 от мощности, соответствующей нижнему пределу устойчивой работы горелки;
коэффициент рабочего регулирования горелки по тепловой мощности — отношение номинальной тепловой мощности к минимальной;
удельная теплоемкость — отношение массы горелки к номинальной тепловой мощности;
шумовая характеристика горелки — уровень звукового давления, создаваемого работающей горелкой в зависимости от спектра частот.

Базовая классификация

С целью интерпретации различий общеприняты категории. Они разнятся по:

Сфере применения – специальная или универсальная;
Уровню давления — повышенного давления (больше 30 кПа), среднего (в диапазоне 5-30 кПа), пониженного (до 5 кПа).
Теплотворности использованного носителя – высококалорийные, среднекалорийные и низкокалорийные;
Местоположению пламени.

Основное отличие специальных устройств от универсальных – в типе топки, где оно может быть установлено. Ввиду технических параметров более широко распространены приборы среднего или низкого давления. Высококалорийные агрегаты подходят для использования с газами природного и нефтяного происхождения. Минимальный покаазтель теплоты — 20 МДж/м куб. Уровень горючего среднекалорийных вариаций — 8-20 МДж/м куб.

Они совместимы с коксовым газом. Для генераторного либо доменного газа берут низкокалорийные аналоги с теплотой сгорания меньше 8 МДж/м куб. По местоположению пламени можно выделить варианты на поверхности из огнеупорного материала, в факеле, в камере либо тоннеле, на плоскости с пористой основой, с перфорацией либо зернистой текстуре с огнеупорными свойствами.

ГОСТ 17357-71 классифицирует газовые горелки по следующим 6 главным признакам:

способ подачи воздуха на горение:

за счет разрежения в топке или конвекции;
инжекция воздуха газом;
инжекция газа воздухом;
принудительно без смешения с газом в горелке;
принудительно с образованием газовоздушной смеси в горелке;
принудительно от вентилятора, ротор которого вращается за счет энергии газа;

номинальное давление газа и воздуха;
теплота сгорания газа;
номинальная тепловая мощность;
номинальная относительная длина факела;
локализация пламени, под которой понимают метод сжигания газа:

в свободном факеле;
в огнеупорном туннеле и камере;
на огнеупорной поверхности;
в пористой, перфорированной или зернистой огнеупорной массе.

Локализация пламени

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

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

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

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

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

Горелки с поступлением воздуха к месту горения за счет разрежения или конвекции

Горелка газовая ГБЛ-5,0

При работе горелки в открытом пространстве воздух к месту горения поступает в основном за счет конвекции и частично за счет инжектирующей способности горящего факела.

При установке горелки в топку агрегата воздух к месту горения поступает в основном за счет разрежения в топке и частично за счет конвекции. Смешение газа с воздухом осуществляется не в самой горелке, а за ней — в амбразуре или топке одновременно с процессом горения. Такие горелки называют горелками внешнего смешения или диффузионными, они просты по устройству и практически бесшумны. Диффузионный факел наиболее устойчив по отношению к отрыву, проскок пламени невозможен. Однако по сравнению с горелками с предварительной подготовкой газовоздушной смеси длина факела у них больше, что соответственно требует наличия больших объемов топки. Полнота сгорания газа достигается при меньших тепловых напряжениях топочного объема и большем α, значение которого зависит от разрежения в топке.

Диаметр газовых отверстий в таких горелках принимают 0,5-3,0 мм, а расстояние между ними в зависимости от их диаметра и характеристики сжигаемого газа — от 4 до 16 диаметров отверстий. При большем расстоянии пламя не сможет переходить от одного отверстия к другому. Наоборот, при малом расстоянии между отверстиями пламени будут сливаться в одно, затрудняя подход воздуха к каждому факелу в отдельности, что ухудшает перемешивание газа с воздухом и приводит к неполноте горения.

Для повышения эффективности работы эти горелки обычно изготовляют с 2 рядами отверстий под углом 60-90° друг к другу. Кроме того, их устанавливают над колосниками или перфорированными металлическими листами, через отверстия которых к газовым отверстиям более или менее организованно поступает воздух. Побудительной силой для движения воздуха является разрежение в топке, создаваемое дымовой трубой или дымососом.

Основные разновидности и классификация газовых горелок

Продолжительный период в продаже не было особого изобилия данного вида товара. Простейшие котлы, титаны и газовые колонки были в дефиците. Появление газовой горелки для котла с автоматикой расценивалось как что-то фантастическое. Но этим приборам тоже требовалась вентиляция с полноценным дымоходом. В настоящее время предлагаются даже мобильные инфракрасные горелки для пикника, работающие на газу.

Согласно современным требованиям газовые горелки для котлов отопления должны отличаться низкой токсичностью

Современные топливные агрегаты отличаются большим разнообразием. Их преимущество – практически полное сгорание топлива и отсутствие выделения ядовитых примесей при эксплуатации в закрытых условиях.

Традиционное отопительное оборудование отличается конструктивной вариативностью:

атмосферные котлы;
универсальные;
низкотемпературные;
турбированные;
вентиляторные;
инжекторные;
горелки газовые с пьезоподжигом.

Приборы, сделанные своими руками, – тоже далеко не редкость. Самодельные газовые горелки можно собрать, воспользовавшись чертежами, схемами и эскизами мастеров, содержащими подробные описания, а также просмотрев видео.

Котлы имеют разные типы розжига пламени – с помощью пьезозажигалки и посредством искры, когда срабатывает электроника.

Преимущество современных газовых горелок – это практически полное сгорание топлива

Это важно! Пьезоподжиг – однократный розжиг, после чего пламя поддерживается в рабочем режиме до тех пор, пока есть подача газа. Данное устройство не следует путать с горелками для газовой плиты (форсунка с рассекателем) и грилем.

Электронное поджигание должно срабатывать во время запуска подающего клапана: газ воспламеняется посредством электростатической искры. Этот вариант считается наиболее экономичным и надежным, но при перебоях с подачей электричества котел нередко простаивает (если нет альтернативного способа обеспечить его включение).

Горелка газовая с пьезоподжигом и другие способы поддержания пламени

Разнообразие горелок определяется рядом признаков, включая способ нагнетания воздуха и конструктивные особенности самой топки, которая может быть:

открытая (воздух поступает из отапливаемого помещения, нужна приточная вентиляция, продукты сгорания выводятся в дымоход);
закрытого типа.

Обнаружив, что поджиг не работает, в первую очередь нужно проверить его подключение к электросети

Низкотемпературные газовые горелки (атмосферные) преимущественно используются в открытых топках. Они отличаются простым устройством и отлаженным принципом работы. Подача газа на фитиль осуществляется посредством эжектора. При этом воздух поступает непосредственно из котельной, где установлено отопительное оборудование. При розжиге видны низкотемпературные язычки пламени небольшого размера.

Данная разновидность газовых горелок для печей и котлов отличается низким уровнем шума, доступностью и универсальностью. Подобное устройство может быть адаптировано под печи на комбинированном топливе, современное профильное оборудование и примитивные котлы старого образца.

Принцип работы газовой горелки с пьезоподжигом довольно прост, особенно если заданы параметры работы отопительного контура. Датчик фиксирует снижение температуры, срабатывают стоп-клапан и розжиг. Голубое топливо, поступающее в горелку, воспламеняется, выделяя тепло.

Осуществление контроля за пламенем в газовом оборудовании происходит по-разному. В одних агрегатах все выглядит очень примитивно, другие оснащены электроникой. Иногда сложные схемы используются даже при модернизации старого оборудования с применением газовой горелки для котла своими руками.

Газовые горелки для котлов отопления могут быть разной мощности и размеров

Внимание! Если это недорогая горелка, то, по всей вероятности, в ее состав входит простейший термоэлемент, который потребует скорой замены.

Усовершенствованные котлы с «умными» опциями оснащены ионизационным контроллером, чувствительным к изменениям. Это гарантирует перекрытие газа в том случае, если погаснет пламя и будет недостаточно кислорода для процесса горения (закончится топливо).

Электроника также реагирует на повышенную концентрацию посторонних примесей в самом голубом топливе и побочном продукте сгорания. Газ будет перекрыт (это продумано в газовой горелке САБК), а вентиляция начнет работать на полную мощность.

Полезный совет! Перед тем как почистить горелку газового котла, важно разобраться в ее устройстве, изучив техническую документацию, содержащую описание по эксплуатации. Каждая разновидность изделия имеет свои конструктивные отличия.

Нестабильное пламя в газовой горелке признак того, что нужно вызывать специалиста

Горелки для котлов атмосферного типа и горелки газовые ручные

Работа за счет притока кислорода естественным путем дает полноценное сжигание топлива, отвод продуктов сгорания осуществляется через обычный дымоход. Эксплуатация оборудования упростилась с применением атмосферного типа устройств и специальных насадок газовых горелок.

Внимание! Единственное условие работы устройства на кислороде, взятом из отапливаемого помещения, – отличная приточная вентиляция.

Важные преимущества котлов с газовыми горелками атмосферного типа:

независимость от источников питания, что важно при работе в помещениях без электричества;
высокая надежность (нет сложных узлов, требующих частого ремонта);
невысокий шумовой порог;
конструктивная простота;
доступная цена.

Важно! Информация для тех, кто интересуется, сколько стоит газовая горелка простейшего образца, – ее цена стартует от 250 р. А стоимость газовой горелки угоп-П-16 «Уголёк», к примеру, составляет приблизительно 1000 р.

Ручная газовая горелка с баллоном пользуется популярностью у людей, выполняющих ремонты

К недостаткам атмосферных агрегатов можно отнести:

потребность в полноценном дымоходе, отводящем наружу дым и топливную взвесь;
относительно невысокий КПД (по сравнению с модернизированными образцами);
вероятность неполного сжигания топлива при недостатке кислорода;
сложность адаптации под другие источники тепла;
необходимость установки приточной вентиляции или небольшого окошка.

Полезная информация! Горелки с розжигом от электроники предполагают высоковольтный преобразователь, работающий от сети. Этим они отличаются от таких простейших устройств, как ручные газовые горелки.

Использование эжекторных горелок в готовых и переоборудованных котлах

Комбинированный котел с керамической газовой горелкой оправдывает расходы своей универсальностью, хотя и считается дорогостоящим вариантом. Далеко не бюджетное оборудование имеет массу преимуществ, включая автономные топки:

под твердое топливо;
с газовой горелкой.

Керамическая газовая горелка имеет целый ряд преимуществ перед эжекторной

При таком оснащении можно легко переходить на уголь и дрова, с пользой утилизировать любую органику. Это хорошая возможность экономить на газе, особенно в частном доме, где всегда есть возможность найти что-то для утилизации.

Чтобы подвести газ для горелок, дополнительно снабдив их автоматикой, дровяные котлы нередко оснащают специальными форсунками или фитилями. Для этих целей подойдет простая атмосферная или эжекторная горелка (с подсосом воздуха). Весь котел при этом переделывать не требуется, поскольку остальная часть функционирует по тому же принципу: сжигание топлива производится с целью получения тепловой энергии для прогревания теплоносителя.

Полезный совет! Для старого отечественного оборудования больше подходят газовые горелки атмосферного типа, поскольку полной герметичности в них нельзя достичь из-за конструктивной специфики.

Оборудование для автоматического обеспечения процесса горения в комбинированных котлах можно купить дополнительно, если требуется переоборудовать дровяную топку в газовый котел. Некоторые модели твердотопливных котлов, включая пиролизные, оснащены газовой горелкой, пламя которой необходимо при розжиге.

На смену эжекторным горелкам приходят керамические

Вентиляторная или надувная горелка с нагнетанием воздуха

Топка некоторых устройств имеет вмонтированный вентилятор (нагнетатель воздуха). Его функция – принудительное обеспечение кислородом камеры розжига. В данном случае подача кислорода осуществляется принудительно, объем контролируется автоматически.

В этом заключается потребность камер закрытого типа, куда нет свободного доступа воздушной смеси, что создает условия для более высокой температуры газовой горелки. Отсутствие естественного доступа компенсируется с помощью простого приспособления по типу вентилятора.

Подобные горелки имеют свои «плюсы» и «минусы». Но они не столь универсальны, поскольку приходится применять искусственное нагнетание, требующее дополнительного расхода энергии. Важное достоинство – вентиляторные устройства полностью адаптированы под автоматизацию работы котла. В подобных моделях смесь топлива с кислородом получается непосредственно на выходе.

Мультиблоки газовых горелок для отопления помещений с транспортировкой воздуха посредством вентилятора имеют следующее строение:

Турбированная газовая горелка имеет целый ряд преимуществ перед атмосферной

реле вентилятора, отключающее горелку при остановке движка лопастей;
регулировщик давления;
блок-фильтр;
клапан выключения/включения горелки (при изменении давления);
опция расхода топлива;
редуктор;
бесперебойник (нужен при внезапном отключении электросети, но он есть не во всех устройствах).

Обратите внимание! Надувные или вентиляторные горелки часто являются частью оборудования котельной с довольно высоким порогом автоматизации, что необходимо для исключения серьезных аварий.

Сервопривод контролирует положение заслонки, поэтому нет необходимости подстраивать горелку и дополнительно следить за работой котла. Регулирование порций поступающего кислорода, необходимого для полноценного горения, происходит автоматически.

Существенный недостаток данного типа газовой горелки – цена, обусловленная сложной конструкцией изделия.

В случае поломки вентилятора газовой горелки, его можно заменить или отремонтировать

Газовые горелки не подходят для «самоделок», особенно в том случае, когда хотят переделать твердотопливный котел под универсальный агрегат, а его теплообменник требует хорошей изоляции. Горелки здесь энергозависимые, чаще всего они укомплектованы резервным источником питания.

Горелки с инжекцией воздуха газом

Горелки этого типа называются инжекционными, так как воздух в них подсасывается (инжектируется) за счет энергии газовых струй, выходящих из одного или нескольких сопл. У односопловой горелки струя газа, поступающего из газопровода под давлением, выбрасывается из сопла с большой скоростью, в результате чего в инжекторе смесителя создается разрежение. За счет разрежения окружающий воздух подсасывается в горелку и при движении вдоль смесителя смешивается с газом. Газовоздушная смесь проходит через горло смесителя (узкая часть), выравнивающее струю смеси, и поступает в его расширяющуюся часть — диффузор, где скорость смеси снижается, а давление возрастает. После диффузора газовоздушная смесь поступает или в конфузор, где её скорость увеличивается до расчетной, и через устье подается к месту горения, и ли в коллектор с огневыми отверстиями. Выходя из этих отверстий, газовоздушная смесь сгорает в виде маленьких голубовато-фиолетовых факелов с внутренним конусом зеленовато-голубого цвета.

Инжекционные горелки делят на горелки среднего давления, способные инжектировать весь воздух, необходимый для полного сгорания газа, и горелки низкого давления, чаще всего инжектирующие только часть воздуха, который называют первичным. Остальной воздух — вторичный — поступает в зону горения за счет разрежения в топке или за счет конвекции в атмосфере. Устойчивая работа горелок среднего давления без отрыва пламени возможна только при наличии стабилизатора пламени. Горелки низкого давления могут работать без специальных стабилизирующих устройств.

Характерной особенностью работы инжекционных горелок является зависимость коэффициента расхода первичного воздуха α перв от разрежения (противодавления) в топке. При постоянном положении воздушной заслонки с ростом разрежения α перв увеличивается, с ростом противодавления уменьшается. Чем больше давление инжекторного газа, тем меньше сказывается эта зависимость: наибольшее влияние разрежение (противодавление) в топке оказывает на работу горелок низкого давления, минимальное — на работу горелок среднего давления при давлении перед соплом более 0,4-0,5 кгс/см2.

Некоторые конструкции инжекционных горелок не имеют диффузорной части (инжекция и смешение происходят в цилиндрическом смесителе) и регулирующей воздушной заслонки.

Основные достоинства: отсутствие затрат электроэнергии на привод вентилятора для подачи воздуха, автоматическое поддержание в определенных пределах расчетного соотношения количеств газа и инжектируемого воздуха и их хорошее перемешивание. Недостатки: ограниченный диапазон регулирования при значении α около 1, высокий уровень шума при использовании газа среднего и высокого давления, зависимость инжекционной способности от степени разрежения в топке, трудность использования подогретого воздуха.

Технические характеристики газовых горелок

Одним из самых важных элементов газового котла является горелка. Это приспособление, которое производит смешивание горючего вещества с воздухом и подает газовоздушную смесь с определенным направлением и количеством в камеру сгорания. Конструкция газовой горелки проста, но имеет свои тонкие настройки.

…

Выбор газового котла отопления для дома или промышленности проводится по нескольким признакам, одним из них является вид газовой горелки.

Внимание! Производить настройку газовой горелки самостоятельно запрещено, так как на ней установлены датчики, влияющие на бесперебойную работу защиты котла.

Газовая горелка напрямую влияет на КПД котла, поэтому к выбору горелки нужно подойти серьезно. Если один раз сэкономить на хорошей горелке, потом всё время придется переплачивать за перерасход топлива.

Классификация газовых горелок

Газовые горелки для котлов отопления классифицируются по различным признакам.

Газовое топливо не сжигается в чистом виде, предварительно оно смешивается с воздухом и в результате получается газовоздушная смесь.

По принципу смешивания газа и воздуха различают 3 типа горелок:

Газовые атмосферные (диффузорные) горелки.
Газовые дутьевые (вентиляторные) горелки.
Инжекционные горелки.

Газовые атмосферные (диффузорные) горелки устанавливаются в камере сгорания открытого типа. Принцип действия такой же как и у газовой плиты. Горелка представляет собой трубу с отверстиями, в которые выходит газ, горелка повторяет прямоугольную форму теплообменника, для лучшего нагрева. Воздух для горения используется из комнаты, где находится котел. Котлы с подобными горелками обычно имеют небольшую мощность.

…

Плюсы атмосферных горелок: являются хорошим бюджетным вариантом для отопления загородного дома, простота конструкции, легко подстроить под другой вид топлива (природный газ или сжиженный пропан-бутан), долговечность, высокая интенсивность горения.

Минусы атмосферных горелок: сжигание кислорода из помещения, продукты сгорания попадают в комнату, необходимость в газоходе, повышенная опасность при эксплуатации.

Газовые дутьевые (вентиляторные) горелки устанавливаются в камере сгорания закрытого типа. Производится принудительная подача воздуха, а также принудительная тяга с помощью одного или нескольких вентиляторов.

Достоинства: высокий уровень безопасности, более высокая производительность, малая чувствительность к перепадам по давлению газа, возможность легкой замены на горелку другого типа.

…

Недостатки: повышенный уровень шума при работе, зависимость от электроэнергии.

На заметку. При выборе типа горелки нужно учитывать конструкционные особенности помещения, где будет расположен котел. Есть ли возможность обеспечения естественной тяги.

Инжекционные горелки производят подачу воздуха в котел за счет процесса инжекции (засасывания) воздуха потоком газа. Их особенностью является то, что интенсивность инжекции зависит от давления газа.

Еще одним критерием, по которому разделяют горелки – это уровень регулирования интенсивности горения:

Одноступенчатые горелки могут работать только в одном режиме. Регулирование температуры теплоносителя производится за счет полного отключения и включения горелки.
Двухступенчатые горелки могут работать в двух режимах: на 100% мощности и на 40%. После того, как теплоноситель нагрет до определенной температуры, горелка автоматически переходит в экономный режим горения, тем самым обеспечивая плавное поддержание температуры теплоносителя на одном уровне, и обеспечивает пониженный расход топлива.
Модулируемые горелки могут работать в широком диапазоне мощностей, что обеспечивает плавные изменения температурного режима.

На заметку. Использование модулируемой горелки обеспечивает самый экономный режим работы котла, а также обеспечивает более продолжительный срок службы теплообменника, так как при работе на сниженных мощностях уменьшаются температурные напряжения металла теплообменника.
По калорийности сжигаемого топлива различают 3 вида горелок:

Высококалорийные газовые горелки – минимальное тепловыделение составляет 20 МДж/м3 (мегаджоуль). Под эти параметры подходит природный и нефтяной газ.
Среднекалорийные газовые горелки – минимальное тепловыделение 8-20 МДж/м3, такую калорийность имеет коксовый газ.
Низкокалорийные газовые горелки – тепловыделение ниже 8 МДж/м3, подойдет доменный газ.

По избыточному давлению газа:

Высокого давления – более 30 кПа (килоПаскаль);
Среднего давления – от 5 до 30 кПа;
Низкого давления – до 5 кПа.

Выбор горелки для газового котла нужно производить с учетом всех параметров газа, который будет использован для сжигания. Только тогда будут обеспечены производительность, долговечность и бесперебойность работы котла. А также учитывать уровень безопасности различных видов горелочных устройств. Неправильный выбор горелки может стать причиной того, почему тухнет газовый котел.

Горелки с инжекцией газа воздухом

Горелка жидкотопливная ЖБЛ-1,2

Горелки, инжектирующие газ воздухом, являются горелками с принудительной подачей воздуха и часто называются горелками с активной воздушной струей. В них для подсоса газа используется энергия струй сжатого воздуха, а давление газа перед горелкой поддерживается постоянным с помощью специального регулятора. Так как масса воздуха, необходимого для горения, значительно больше массы сжигаемого при этом газа, то для образования газовоздушной смеси с расчетным α при инжекции газа воздухом необходимое давление последнего может быть обеспечено вентилятором. Важным достоинством горелок является возможность их использования на холодном или подогретом воздухе в топках с большим противодавлением или переменным давлением. Подача газа в смеситель возможна со скоростью, близкой к скорости воздуха. Недостаток – необходимость установки специального регулятора на каждую горелку или группу горелок.

Горелки с принудительной подачей воздуха без предварительной подготовкой газовоздушной смеси

В горелках этого типа смешение газа с воздухом осуществляется вне горелки одновременно с горением газа, и длину факела практически определяет путь, на котором это смешение заканчивается. В свою очередь, путь смешения зависит от конструкции горелки и соотношения скоростей выхода газа и воздуха. При необходимости удлинения факела потоки газа и воздуха, выходящие из устья горелки, направляют параллельно друг другу, а давление газа и воздуха принимают возможно более близкими. Для укорочения факела газ подают в виде струек, направленных под углом к потоку воздуха, осуществляют крутку воздуха, увеличивают разницу в давлениях газа и воздуха и т.п.

По методу подготовки смеси и процессу горения эти горелки являются диффузионными, проскок пламени у них невозможен. По отношению к отрыву факел более устойчив, чем у других горелок, что позволяет регулировать тепловую мощность в широком диапазоне. Если по технологическому процессу требуется длинный факел регулируемой длины и равномерное распределение температур по объему печи (например, печи для обжига цементного клинкера), то это достигается применением диффузионных горелок. В печах с особо высокотемпературным режимом (мартеновские, стекловаренные и т.п.), где воздух приходится подогревать до 800-1000° С и более, тоже используют в основном диффузионные горелки: предварительное смешение газа с воздухом, нагретым до этих температур, приведёт к воспламенению смеси в горелки до выхода в топку.

В котлах диффузионные горелки с принудительной подачей воздуха также нашли применение: при переводе котлов с твердого на газовое топливо для обеспечения равномерности распределения тепловых потоков – подовые горелки, при необходимости сохранения резервного твердого топлива – вертикальные щелевые и др.

Выбираем оптимальный вариант

При выборе газовой горелки не забудьте о нюансах.

Для туризма хорошо подходят простейшие факельные горелки без наддува. Произвести розжиг костра или подогреть пищу помогут даже дешевые китайские изделия, которые не особо жалко сломать или потерять.
Для быта и мелкого ремонта предпочтительны инструменты любительской серии. Конструкция полупрофессиональных горелок более сложна, и в ней нет недостатков, как, к примеру, оплавление пластиковой обкладки мундштука или сбой пьезорозжига.
Дополнительным аргументом против средних цен является практически повсеместное отсутствие нормального клапана регулировочного, который может быть важным и в случае грубых работ.
Если с помощью аппарата планируется выполнять тонкую работу, пайку или сварку, дополнительно должно уделяться внимание балансировке и эргономике. Эти работы подразумевают частое включение и выключение горелки, следовательно, форма корпуса и размещение элементов управления должны позволять одной рукой осуществить розжиг и регулировку.
Выбор мощности диктует толщина и материал обрабатываемых деталей. Горелки мощностью 500−700 Вт вполне годны для пайки медных проводов или обжигания краски. Стальные изделия и трубки из цветных металлов толщиной до 3 мм хорошо прогреются горелкой мощностью порядка 1200−1500 Вт. Горелки в 2−3 кВт используются для нагрева и гибки арматуры толщиной до 14 мм.
И еще об одной особенности: пламя качественных мощных горелок можно отрегулировать для более тонкой работы, но маломощной горелкой прогреть массивную деталь не удастся.

Горелки с принудительной подачей воздуха и предварительной подготовкой газовоздушной смеси

Горелка комбинированная ГБЛ-1,2 КОМБИ

Горелки с принудительной подачей воздуха и предварительной подготовкой смеси имеют наибольшее распространение. Расход газа через эти горелки может быть очень малым (доли кубометра в час) и очень большим (5000 м3/ч и более). В горелках этого типа можно обеспечить заранее заданное качество подготовки смеси до выхода её в амбразуру или топку. Для ускорения процесса смешения газ чаще всего подается через ряд щелей или отверстий, оси которых направлены под углом к потоку воздуха. При подаче газовых струй в поток воздуха от центра к периферии горелки называют «с центральной подачей газа», при подаче от периферии к .

Во многих горелках воздух подают к месту смешения с газом закрученным потоком. Наиболее распространенные устройства для крутки: направляющие лопаточные аппараты с постоянным или регулируемым углом установки лопаток, улиточная форма корпуса горелки, тангенциальная подача воздуха в цилиндрический корпус. В горелках для котлов большой производительности применяют также тангенциальные лопаточные закручиватели. Увеличение степени крутки интенсифицирует процессы смесеобразования и горения топлива, но при этом возрастает сопротивление горелки и расход электроэнергии.

В зависимости от конструкции горелки качество смешения газа с воздухом может быть самым различным: в смесительной камере может только начинаться подготовка газовоздушной смеси, заканчиваясь вместе с процессом горения, а может быть в ней полностью подготовлена для сгорания. Смесительная камера горелки обычно имеет небольшой объем, а скорость вылета смеси из устья при номинальной тепловой мощности 10-50 м/с.

Комбинированные горелки — газомазутные и пылегазовые, как правило, имеют принудительную подачу воздуха. Мазутная форсунка располагается по оси горелки и в зависимости от принятой конструкции во время работы на газе удаляется или отодвигается от устья во избежания перегрева. Для сжигания мазута используется воздух, поступающий через те же воздухонаправляющие устройства, которые служат при работе на газовом топливе.

По материалам книги «Сжигание газов в топках котлов и печей и обслуживание газового хозяйства предприятий» Чепель В. М., Шур И. А. 1980 г.

Всё о горелках

Сжигая природные ископаемые в виде: нефти, угля, газа, торфа, сланца происходит химическая реакция окисления с выделением тепла. Для этого используются горелки различных типов, как для газообразного, так для жидкого и твёрдого топлива

Функции горелок

Чтобы узнать, для чего нужны горелки, необходимо рассмотреть их функции, у них их несколько:

Прежде всего, горелка подготавливает топливо и кислород, находящийся в воздухе или в баллоне к горению придавая им нужное направление и скорость
В горелке горючее вещество (газовое топливо смешивается с воздухом, жидкое распыляется а затем смешивается с воздухом) смешивается с воздухом и тем самым идёт подготовка к эффективному горению
Идет эффективная подача подготовленной горючей смеси в топку
Топливо легко воспламеняется

Газообразное топливо при сжигании проходит три основные стадии:

чтобы топливо воспламенялось, его смешивают с воздухом,
для эффективного горения горючую смесь подогревают до температуры воспламенения,
процесс горения или окисления топлива кислородом.

Процесс сжигания топлива в основном зависит от первых двух стадий, они в первую очередь определяют весь процесс сжигания, характеристики факела и распределения температуры в топочной камере. Поэтому разработчики горелок отдают предпочтение требованиям технологий. При классификации горелок учитывается процесс смешения топлива с окислителем (воздухом), методы подачи, характер истекающих потоков и другие технологические особенности для эффективного горения.

Характеристика горелок и классификационные признаки

По способу подачи воздуха и топлива

Имеются инжекционные горелки, в которых струи газа, инжектируют воздух, напорные – в них воздух подаётся принудительно при помощи встроенного вентилятора. В промышленных печах используются горелки воздух, в которых подаётся за счёт разряжения в рабочей камере. Но, как правило, и в промышленности чаше всего используются инжекционные (атмосферные) горелки.

По степени подготовки горючей смеси

Горелки делятся на три вида: без предварительного смешения (воздух смешивается с топливом после выхода из горелки, в объеме топочной камеры), с неполным предварительным смешением (в горелке с топливом смешивается только часть воздуха, называемого первичным, и с полным предварительным смешением (в топку поступает уже перемешанная газовоздушная смесь и как вы понимаете в последнем случае речь идёт о газовых горелках, а для жидкого топлива применяются горелки без предварительного смешивания.

Горелки различаются по характеру потока

Поток идущий в топочную камеру может быть прямоточным или закрученным. В закрученном потоке различают неразомкнутый и разомкнутый факел, в которых имеется зона рециркулирующих продуктов сгорания.

Тип размещения сопловых отверстий у вихревые горелок

Вихревые горелки имеют комбинированную подачу газа, центральную и периферийную.

В горелках отсутствует или имеется возможность регулирования характеристик факела. Это важный параметр для классификации горелок. Многие конструкции позволяют изменения количества воздуха (то есть пропорционального соотношения воздуха, и топлива в горючей смеси). Однако котлы небольшой мощности оборудуют нерегулируемыми горелками.

Важным моментом при классификации горелок является возможность подогрева воздуха перед его смешиванием с топливом.

Для удобства обращения с горелками их начали оснащать автоматикой. Все операции совершаются простым нажатием кнопки и в последнее время всё реже и реже встречаются горелки с ручным или полуавтоматическим управлением.

И, наконец, нужно сказать о главном отличии всех горелок – это вид топлива, на который она рассчитана. Котлы малой мощности оборудуют дизельными или газовыми горелками. Потому что их, как правило, используют в домах и на дачах. На промышленных котлах чаще всего устанавливают мазутные горелки, а также двухтопливные горелки для использования солярки, газа или мазута. На крупных предприятиях используются не только газовые или мазутные горелки, но и пылеугольные в которых используется измельченное твёрдое топливо – сланцы, торф, уголь.