CC BY
31
-т
SCIENCE TIME
ГОРЕЛКИ ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА
Темников Александр Александрович, Баромыченко Алина Андреевна, Белгородский государственный технологический университет, г. Белгород
E-mail: 79087830367@yandex.ru
Аннотация. Данная статья посвящена вопросу классификации газогорелочных устройств. Рассмотрены процессы, протекающие в газовых горелках и перечислены преимущества и недостатки работы газогорелочных устройств различного типа.
Ключевые слова: газовая горелка, горение газа, процесс смешивания.
Природный газ, бесспорно, является одним из самых удобных видов органического топлива. Однако, при всех своих преимуществах он очень требователен к правильности организации топочного процесса горения в горелках разной направленности.
Все требования к процессу горения газообразного топлива выполняют современные горелки. Их главной задачей является обеспечение устойчивого сжигания газообразного топлива и возможность регулирования процесса горения. Также конструкция современной горелки должна обеспечивать так называемое малотоксичное сжигание, при котором содержание угарного газа и оксидов азота в продуктах сгорания минимально.
Горение газа в горелке состоит из трех последовательно протекающих процессов. Первым является процесс смесеобразования, в результате которого происходит смешивание природного газа и воздуха; вторым-процесс подогрева смеси до температуры воспламенения; третьим- процесс химической реакции, т.е. горения.
Если газо-воздушная смесь готовиться заранее, то горение протекает по кинетическому принципу. Сгорание смеси происходит в коротком прозрачном факеле. Кинетический процесс горения характеризуется малой устойчивостью, поэтому при сжигании газа нужно применять методы искусственной стабилизации горения.
Если газ и воздух предварительно не перемешивают, а подают в горелочное
устройство отдельно друг от друга, то смесеобразование протекает одновременно с горением, такое горение называют диффузионным. При диффузионном процессе смешивание газа с воздухом происходит за счет диффузии молекулярной либо в отдельных случаях турбулентной. Особенностью такого процесса является: высокая устойчивость, сравнительное постоянство температур по всей высоте пламени, возможность распределения пламени по большим поверхностям любых форм, большое свечение пламени [2].
В соответствии с ГОСТ 21204-97 по способу подачи воздуха (окислителя) и коэффициенту избытка первичного воздуха а1 различают горелки: диффузионные с а1 =0, инжекционные с а1 >1 и а1 <1 , и принудительной подачей воздуха (дутьевые) [4].
Диффузионные горелки - это наиболее простые устройства, представляющие собой трубку с просверленными отверстиями. Газ вытекает из отверстий, а необходимый для горения воздух поступает полностью из окружающей среды. Достоинствами данного типа горелок являются: малогабаритность и простота конструкции, удобство и безопасность эксплуатации, высокая устойчивость пламени, высокая степень черноты пламени, широкий диапазон регулирования тепловой мощности. К недостаткам относятся: повышенный коэффициент избытка воздуха, плохие условия догорания газа и выделение при сжигании углеводородных газов продуктов неполного сгорания.
Инжекционные (кинетические) горелки - это горелки, в которых необходимый для горения воздух поступает полностью ( а1 > 1) ,если воздух поступает частично (а1 < 1) в качестве первичного, такие горелки называются диффузионно-кинетические. Подача его осуществляется за счет кинетической энергии струи газа, вытекающего из сопла. Процессы смешивания газа с воздухом и горения разделены, при этом обеспечивается хорошее смешивание газа с воздухом. Процесс сжигания происходит по кинетическому принципу -получение короткого пламени с высокой температурой. В горелке автоматически обеспечивается соотношение газа и воздуха в рабочем диапазоне. Такие горелки имеют низкую устойчивость к образованию проскока и отрыва пламени, поэтому требуют применения стабилизаторов. Инжекционные горелки с а1 > 1 работают на газе среднего давления (10-90 кПа), а горелки а1 < 1 работают на газе низкого давления (до 2 кПа). Инжекционные горелки с а1 < 1 применяют в бытовых газовых плитах, проточных и емкостных водонагревателях, ресторанных плитах, секционных отопительных котлах.
Горелки с принудительной подачей воздуха отличаются, тем что воздух необходимый для горения подается вентилятором. Газ из сопла попадает в закрученный поток воздуха, и происходит их смешивание. Горелки данного типа оснащены стабилизаторами и клапаном блокировки подачи газа при
SCIENCE TIME
прекращении подачи воздуха. Процесс смешивания газа с воздухом зависит от конструкции смесителя. При полном предварительном смешивании процесс горения кинетический, пламя образуется короткое с высокой температурой [1].
Рис. 1 Схемы горелок а - диффузионная; б - инжекционная с ( а1 > 1); в - инжекционной с ( а1 > 1);
г - с принудительной подачей воздуха; 1 - воздушная заслонка; 2 - сопло; 3 - инжектор; 4 - горловина; 5 - диффузор; 6 - насадок; 7 - огневое отверстие; 8 - коллектор; 9 - газораспределительное устройство; 10 - завихритель; 11 - отверстие для выхода газа; 12 - корпус
•—-
485
SCIENCE TIME
Современные газогорелочные устройства отвечают всем требованиям сжигания углеводородных газов и имеют ряд преимуществ по сравнению с жидкостными: более высокий КПД, 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 [3] . Газовые горелки всех типов постоянно усовершенствуются в направлениях: повышения температуры горения газа, качественного смешивания газо-воздушной смеси, повышения устойчивости горения, улучшения условий догорания газа и снижению концентрации оксида углерода (СО) и NOx в продуктах сгорания.
Литература:
1. В.А. Жила, М.А. Ушаков, О.Н. Брюханов «Газовые сети и установки» Москва Издательский центр «Академия» , 2003г. - 272с.
2. А.И. Плужников, В.А. Жила, М.А. Ушаков. «Газоснабжение» Москва Издательский центр «Академия» , 2008г. - 448с.
3. Ионин А.А., Жила В.А., Архитихович В.В., Пшоник М.Г. Газоснабжение: Учебник Изд-во АСВ, 2012г.-472 с.
4. ГОСТ 21204-97 «Горелки газовые промышленные. Общие технические требования» (с Изменениями N 1, 2)
