6.4. Газовые горелки

Классификация горелок:

По способу сжигания газа горелки делятся на четыре группы:

1. Горелки полного предварительного смешения газа с воздухом ( кинетические горелки). Подготовленная смесь газа с воздухом имеет избыток воздуха, α>1. Сгорание такой газовоздушной смеси называется кинетическим процессом горения или одноступенчатым. Этот процесс характеризуется малой устойчивостью и требует искусственной стабилизации пламени.

2.Горелки предварительного смешения газа с частью воздуха, необходимой для горения, α₁<1. Эта часть воздуха называется первичным воздухом. Недостающая для полного сжигания газа часть воздуха ( вторичный воздух) поступает из окружающей среды ( принудительно или из атмосферы). Такой способ сжигания газа называют двухступенчатым. В таких горелках при ламинарном потоке пламя такое же, как в горелке Бунзена ( см. разд. 6.2)

3.Горелки с незавершенным предварительным смешением газа с воздухом. При этом способе газ предварительно смешивается только с частью воздуха, необходимой только для возниконовения начала горения. Остальная часть воздуха поступает непосредственно к факелу. Процесс сжигания газа называется диффузионно-кинетическим.

4.Горелки без предварительного смешения газа с воздухом работают по диффузионному способу.

По способу подачи воздуха горелки подразделяются на три группы:

1. Эжекционные ( инжекционные), в которых воздух засасывается из атмосферы в смесительное устройство (эжектор) в результате разряжения, вызванного кинетической энергией газовой струи.

2. Бездутьевые, в которых воздух атмосферы поступает непосредственно в топку вследствие разряжения.

3. Дутьевые- с подачей воздуха в топку принудительно, с помощью вентилятора.

По давлению газа горелки делятся на две группы:

1. Горелки низкого давления ( до 5 кПА).

2. Горелки среднего давления (5… 300 кПа). Отметим, что горелки с более высоким давлением газа не получили широкого применения.

Грелки полного предварительного смешения газа с воздухом

Такие горелки бывают двух типов: с огнеупорными туннельными насадками ( см.рис.6.6) и металлическими стабилизаторами (см.рис.6.4). Они используются для обогрева промышленных печей и производственно-отопительных котлов и других целей. Горелки дают несветящийся факел. Для увеличения излучения теплоты, передаваемой поверхностям нагрева, используются вторичные излучатели – твердые тела ( огнеупорные стенки, дырчатые перегородки и др.).На рис.6.8 показана конструкция эжекционной горелки среднего давления для природного газа с огнеупорным насадком.

Рис. 6.8 Эжекционная горелка с огнеупорным насадком: 1- эжектор; 2- корпус; 3- регулирующий диск; 4- огнеупорный насадок.

Такие горелки изготовляются в двух вариантах: прямые (тип I) и угловые ( тип II ). Газ подается через штуцер диаметра d₁ и поступает в эжектор 1 через сопло диаметром D₁<d₁. Воздух под давлением подается в корпус 2, откуда через зазор, образуемый регулировочным диском 3, входит в эжектор 1. В сопле энергия давления газа преобразуется в кинетическую энергию, создающую разряжение и повышающую энергию воздуха. Эжектор обеспечивает полное предварительное смешение газа с воздухом при α= 1,05. Горение газовоздушной смеси начинается на выходе из горелки, в сечение с диаметром d₀ и продолжается в огнеупорном насадке 4.

К этому же типу относятся горелки инфракрасного излучения (ГИИ), которые используются для обогрева рабочих мест, зон производственных помещений, открытых площадок ( перроны, спортивные сооружения ) и др. Такое название горелки получили потому, что длина волны тепловых излучений, испускаемых нагреваемой поверхностью горелок, близка длине волн видимых красных лучей.