Классификация горелок по виду топлива

foto_gb034[1]

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 горелки 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  горелок очень проста. Ее запуск занимает доли секунды и работаут такие газовые  горелки 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  горелок, их разделение ведется в зависимости от используемого метода образования горючей смеси (состоящей из топлива и воздуха). Различают атмосферные (инжекторные) и наддувные (вентиляционные) газовые горелки. 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 жидкотопливных горелках 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).  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.

Предлагаем газовые горелки следующих моделей:

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 горелка и жидкотопливная горелка. Таким образом, комбинированная горелка объединяет в себе все достоинства газовые и жидкотопливные 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.

Типы горелок

Тип горелки   обозначается посредством букв и цифр:
Г-горелка газовая;
ГМ — газомазутная горелка;
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 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 диффузионными горелками, 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 приборах промежуточного типа смешение частично осуществляется в самой горелке и из нее в топку входит поток воздуха, пронизанный отдельными струями смеси, богатой газом.
В котлах получили  распространение т. н. подовые газовые горелки, 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 принудит, дутья.

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 аппаратах сжигания 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 .
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, воздушной 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 телескопическим устройством с винтовым приводом, позволяющим убирать внутрь трубу, по которой подаётся в топку воздушно-пылевая смесь при работе котлов на газовом топливе. Телескопическое устройство препятствует попаданию пыли в щели между передвижной и стационарной частями трубы.

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 приборах 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 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 газовых смесей 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.
Инжекционная горелка имеет следующие достоинства: 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.

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.

Инжекционная  горелка серии  ознакомиться с техническими харктеристиками.

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.

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.

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  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.

Принципы работы горелок

В горелках без предварительного смешения топливо и воздух подаются непосредственно в горелки. Но в самом устройстве потоки подаваемых сред не контактируют, а только приобретают необходимые скорости и направления истечения в рабочий объем агрегата. Смешение потоков и горение смеси происходит в рабочем объеме по ходу движения струй. Горелки с улучшенным смешением позволяют почти полностью провести смешение в пределах горелки. В результате этого горение начинает развиваться уже в горелочном туннеле, а в рабочем пространстве или топке оно лишь завершается.
Горелки с регулируемым смешением позволяют за счет подвижных или сменных элементов изменять характеристики факела в зависимости от требований технологического процесса в печи. В горелках с полным предварительным смешением топливо смешивается с воздухом либо в выносном специальном смесителе, либо непосредственно внутри горелочного устройства.Полное сгорание газа происходит в пределах горелочного туннеля. В рабочее пространство поступают только продукты сгорания. Горелки такого типа большой тепловой мощности выполняют, как правило, с водяным охлаждением выходных элементов, что снижает вероятность проскока пламени из горелочного туннеля в смеситель.
Исходя из этих характеристик, можно определить предпочтительные области применения основных типов горелок. Диффузионные горелки рекомендуется применять в тех случаях, когда необходимо использовать для горения воздух, который подается в тепловой агрегат с технологической целью, например охлаждать обожженный материал (известняк, окатыши) или готовые изделия (кирпичи).
Горелки без предварительного смешения рекомендуется применять в тех случаях, когда необходимо:

  • обеспечить концентрированный подвод тепла с помощью небольшого числа крупных горелок, особенно при сжигании газа с высокой теплотой сгорания;
  • получить широкие пределы регулирования;
  • работать попеременно на газовом топливе различных видов или на газе и мазуте попеременно или одновременно;
  • подогревать компоненты сгорания до высокой температуры.

Горелки с улучшенным смешением следует применять в тех случаях, когда допустимая длина факела ограничена и требуется концентрированный подвод значительного количества тепла при сравнительно небольших размерах горелки либо требуется создать факел специальной формы.
Горелки с регулируемым смешением следует применять в тех случаях, когда желательно изменять тепловыделение по длине факела, при установке одиночных и мощных горелок.
Горелки с полным предварительным смешением целесообразны для осуществления высокотемпературного нагрева при сжигании газов с низкой теплотой сгорания, а также при рассредоточенной подаче тепла большим числом горелок с целью достижения высокой равномерности нагрева. Радиационные горелки используют для агрегатов, в которых необходимо получить особо равномерный нагрев по поверхности изделия с обычной или повышенной скоростью. Горелки этого типа не дают факела, направленного только на нагреваемое изделие, а образуют излучающие поверхности с равномерным распределением температур.
Радиационные горелки по своим характеристикам близки к нагревателям, так как значительную часть тепла они передают нагреваемым изделиям излучением от поверхности горелочного камня и футеровки печи. Продукты сгорания топлива, поступающие в рабочее пространство, в этом случае участвуют в переносе тепла в меньшей степени, чем в других горелочных устройствах. Радиационные горелки позволяют осуществлять высокотемпературный нагрев или высокоскоростной нагрев при большом перепаде температур, так как керамическая излучающая поверхность дает возможность развивать более высокие температуры, чем материал нагревателей (в настоящее время нагреватели в большинстве случаев изготавливают из жаропрочных металлов и сплавов). Радиационные горелки работают обычно на газе с теплотой сгорания не ниже 16,8 МДж/м3, так как для их нормальной работы необходимо, чтобы топливо надежно загоралось при низких температурах и устойчиво и быстро сгорало.
Скоростные горелки позволяют организовать усиленную циркуляцию продуктов сгорания и обеспечить тем самым высокую равномерность температур в рабочем пространстве печи и повышение интенсивности теплоотдачи к нагреваемым изделиям.
Горелки с переменным избытком воздуха обеспечивают необходимую температуру продуктов сгорания в рабочем пространстве печи при низкотемпературных процессах.