По способу подачи воздуха и коэффициенту избытка воздуха a1 горелки делятся на:

— Диффузионные (a1=0);

— Инжекционные (a1>0 и a1<0);

— С принудительной подачей воздуха.

1.2 Особенности и устройство горелок с принудительной подачей воздуха

Основной особенностью данного типа горелок является принудительная подача воздуха, необходимого для горения, при помощи вентилятора, воздуходувки или компрессора. Обобщенная схема горелки показана на рис.1.

Воздух, необхо­димый для горения, нагнетается в горелки принудительно вентилятором, воздуходувкой или компрессором. Газ из газопровода подается в газораспределительное устройство, а из него через сопла вытекает в закрученный поток воздуха. Здесь происходит смешение газа с воздухом. Подготовленная газовоз­душная смесь выдается через насадок к месту сжигания.

Рисунок 1 – Схема дутьевой горелки

1 – насадок; 2 – газораспределительное устройство; 3 – завихритель; 4 – отверстия для выхода газа; 5 – корпус.

Эти го­релки, как и инжекционные горелки с а1>1, оснащены стабили­заторами пламени. К особенностям горелок этого типа относятся:

— возможность создавать горелки на любые расходы газа;

— воз­можность использовать теплоту предварительно подогретого (пода­ваемого для горения) воздуха;

— возможность обеспечить сжига­ние газа как по кинетическому, так и по промежуточному принципу (в зависимости от вида смесителя);

— возможность работать при любом давлении в топке;

— необходимость устанавливать клапан блокировки, отключающий подачу газа при прекращении подачи воздуха;

— наличие воздуховодов (кроме газопроводов) в системе обвязочных коммуникаций теплоагрегата;

— необходимость в ра­бочем режиме регулирования соотношения расходов газа и воздуха Для поддержания заданного коэффициента избытка воздуха;

— меньшая удельная металлоемкость по сравнению с инжекционными го­релками;

— обладание, как правило, большим коэффициентом предельного регулирования.

Смешение газа с воздухом зависит от конструкции как самой горелки, так и ее смесителя. Имеются горелки с хорошим предва­рительным смешением газа с воздухом. Такие горелки обеспечивают горение газа, близкое к кинетическому, и имеют в топке короткое пламя с высокой температурой. Для получения более Длинного пламени применяют внешнее смешение газа с воздухом, иногда переносимое в топочное устройство.

Регулировать длину пламени можно, изменив качество смешения газа с воздухом. Чтобы сократить длину пламени, надо обеспечить хорошее предварительное смешение. Это достигается за счет удлинения участка смешения; увеличения разности скоростей газа и воздуха, а также поверхности соприкосновения газовых струй с воздушным потоком; направления потоков газа и воздуха под углом; выдачи газовых струй в закрученный поток воз­духа.

1.3 Схемы горелок с принудительной подачей Воздуха

Рисунок 2 – Схемы горелок с принудительной подачей воздуха

На рис.2 приведены различные схемы горелок с принудительной подачей воздуха. По схеме I газ и воздух к месту сгорания подаются раздельно, параллельными широкими потоками при­мерно с равными скоростями. Смешение происходит крайне мед­ленно. Горение близко к диффузионному. Пламя длинное, при сжигании углеводородных газов светящееся, имеет невысокую температуру. В схеме II поверхность соприкосновения потоков газа и воздуха увеличена за счет подачи газа внутри воздушного потока (горелка типа «труба в трубе»). Длина пламени сокра­щается. Еще большее сокращение длины пламени достигается, если обеспечить некоторое предварительное смешение газа с воз­духом (схема ///). Улучшение предварительного смешения газа с воздухом достигается установкой в горелке завихрителя, закручивающего поток воздуха (схема IV). Для увеличения площади соприкосновения газа с воздухом вместо одного крупного газовыпускного отверстия делают много мелких под углом к предвари­тельно закрученному потоку воздуха (схема V). Это приводит к образованию более равномерной газовоздушной смеси, что обеспечивает горение, близкое к кинетическому, а также короткое пламя с высокой температурой. Смешение можно еще более улучшить, если газ в закрученный поток воздуха подавать не только с центра, но и с периферии (схема VI), обеспечивая равномерно распределение газовых струй в сносящем потоке воздуха. Закручивание воздушного потока может осуществляться лопаточным направляющим аппаратом, улиткой, тангенциальным подводом к горелке и др.

Горелки с принудительной подачей воздуха (иногда их еще называют дутьевыми или двухпроводными) в зависимости от кон­струкции работают на газе низкого или среднего давления. Их применяют в основном для промышленных теплоагрегатов: котлов, печей, сушилок и др. Горелки этого типа позволяют использовать теплоту отработанных дымовых газов за счет подогрева в теплообменниках (рекуператорах, регенераторах и др.) воздуха, подаваемого для горения, что позволяет повысить КПД теплоагрегатов.

Недостатками рассматриваемых горелок являются: значительные затраты электроэнергии на дутьевые вентиляторы; усложнение инженерных коммуникаций теплоагрегата из-за наличия воздуховодов, устройств регулирования соотношения газ/воздух и клапанов, отсекающих подачу газа к горелкам при остановке вентилятора.