Что необходимо знать о горелках

Источником энергии в большинстве теплотехнических процессов является химическая теплота ископаемых видов углеводородного топлива: угля, нефти с ее производными, природного газа, а также торфа, сланцев и т. п. Высвобождение химической теплоты топлива осуществляется в процессе сжигания его в смеси с окислителем, в большинстве случаев – с кислородом воздуха, реже – с чистым (техническим) кислородом. Для сжигания топлива применяются различные горелки.

Классификация горелок

Для эффективного сжигания топлива горелочное устройство выполняет следующие функции:

подготавливает топливо и воздух для горения, придавая им требуемые направления и скорости движения (в некоторых случаях в горелке происходит предварительный подогрев газа или воздуха)

подготавливает горючую смесь (смешивает газовое топливо и воздух или распыляет жидкое топливо и смешивает его с воздухом)

осуществляет подачу подготовленной горючей смеси в рабочее пространство или топку

стабилизирует воспламенение

В зависимости от типа горелочное устройство может предназначаться для выполнения только части перечисленных функций.

Процесс сжигания газообразного топлива можно условно разделить на три основные стадии:

смешение топлива с воздухом для горения

подогрев топливовоздушной смеси до температуры воспламенения;

собственно процесс горения, т. е. реакция окисления горючих компонентов топлива кислородом воздуха, которая протекает практически мгновенно.

Первые две стадии требуют гораздо больше времени, и по этой причине организация смешения в значительной степени определяет весь процесс сжигания, характеристики факела, а следовательно – распределение температур в рабочем пространстве топочной камеры.

Поскольку при разработке систем отопления предпочтение отдается требованиям технологии, в основу классификации горелочных устройств положены степень развития в них процесса смешения топлива с воздухом для горения, способы подачи топлива и воздуха, характер истекающих потоков и другие технологические особенности.

Классификационные признаки горелок и их характеристики, регламентированные стандартом, можно представить в следующем виде:

Горелки делятся по способу подачи воздуха и топлива. Различают инжекционные грелки, в которых струи газа инжектируют воздух, и дутьевые (или напорные), в которых воздух подается принудительно, при помощи автономного дутьевого вентилятора или встроенного вентилятора (в так называемых блочных горелках). В весьма редких и специфических случаях (например, в барабанных сушилках на цементных или металлургических предприятиях) встречаются горелки, в которых воздух подается за счет разрежения в рабочем объеме (в барабанной сушилке). Однако в отопительных и промышленных котлах используют, как правило, дутьевые или инжекционные (атмосферные) горелки.

По степени подготовки горючей смеси все горелочные устройства можно разделить на горелки без предварительного смешения (воздух смешивается с топливом после выхода из горелки, в объеме топочной камеры; в Европе они называются горелками типа jet), 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; premix). Понятно, что в последнем случае речь идет только о газовых горелках, а все виды жидкого топлива предполагают использование горелок без предварительного смешения.

Горелки различаются по характеру потока, вытекающего в топочную камеру. Этот поток может быть прямоточным или закрученным. В последнем случае различают неразомкнутый и разомкнутый факел, в котором имеется приосевая зона рециркулирующих продуктов сгорания. Кроме того, вихревые грелки отличаются по типу размещения сопловых отверстий: имеются горелки с центральной, периферийной и комбинированной подачей газа.

Классификационным признаком горелки можно считать также возможность (или отсутствие возможности) регулировать характеристики факела (его протяженность, крутку и т. д.).

Большинство конструкций крупных горелок для промышленных котлов допускают возможность изменения коэффициента избытка воздуха (т. е. соотношения воздух–топливо). Однако отопительные котлы небольшой мощности оборудуют, как правило, горелками с нерегулируемым (оптимальным по условиям горения) коэффициентом избытка воздуха. Этот параметр (т. е. возможность или невозможность регулировать избыток воздуха) также является важным классификационным признаком горелочных устройств.

Вместе с топливом в горелки подается воздух, который может быть холодным (когда он подается непосредственно от дутьевого вентилятора) или подогретым (при подаче его также от высоконапорного дутьевого вентилятора, но только через трубчатый или регенеративный воздухоподогреватель). Таким образом, можно классифицировать горелки и по температуре воздуха на входе.

Еще один классификационный признак – степень автоматизации горелки. Можно говорить о полностью автоматизированных устройствах, на которых все пусковые операции совершаются от нажатия кнопки; о горелках с ручным управлением, когда оператор все операции по пуску и останову котла должен выполнять самостоятельно, в строго определенной последовательности; и о горелках полуавтоматических, где объем ручного управления сведен до минимума, но все же превосходит простое нажатие кнопки «пуск» или «останов».

И конечно, главный классификационный признак любой горелки – это вид топлива, на который она рассчитана. Небольшие отопительные котлы оборудуют чаще всего газовыми или дизельными горелочными устройствами. На более крупные отопительные и промышленные котлы устанавливают мазутные горелки. Часто встречаются двухтопливные горелки (например, солярка–газ или мазут–газ). Крупные промышленные и энергетические котлы оборудуют не только газовыми или мазутными горелками, но и пылеугольными, через которые в топку поступает измельченное твердое топливо (уголь, торф, сланцы).

дизайн освещения конференц зала