Газовая горелка - техническое устройство, предназначенное для сжигания газообразного топлива как в быту, так и в топливосжигающих устройствах.

В зависимости от способа подачи воздуха в горелку они бывают: диффузионные; инжекционные; смесительные с принудительной подачей воздуха и комбинированные - газомазутные, пылегазовые и пылегазомазутные.

В зависимости от давления газа перед горелкой их подразделяют на горелки низкого давления, у которых давление газа перед горелкой до 0,005 МПа; среднего давления - от 0,005 до 0,3 МПа и горелки высокого давления - от 0,3 до 0,6 МПа.

Газовые горелки бывают:

- кинетические - полного предварительного смешения (газ с воздухом смешивается до выхода из горелки);

- диффузионно-кинетические – частичного предварительного смешения;

- диффузионные – внешнего смешения.

По способу подачи воздуха горелки делятся на инжекционные и смесительные с принудительной подачей воздуха.

На рис.15.5 показаны основные принципиальные схемы газовых горелок.

Диффузионная горелка - металлическая трубка, установленная в топке с просверленными в ней отверстиями диаметром 0,5 - 2 мм, к которой подводится только газ.

Воздух подсасывается в топку за счет разряжения, создаваемого дымовой трубой, и эжектирующего действия газовой струи.

Инжекционная горелка - техническое трубчатое устройство, состоящее из газовой форсунки (сопла), регулятора поступающего воздуха, смесителя и горелочного насадка.

При истечении газа из сопла его скорость увеличивается, а давление падает. Вокруг сопла создается разрежение и в это пространство подсасывается необходимый для горения воздух. В смесителе газ с воздухом превращается в однородную смесь, которая в насадке разбивается на газовоздушные струи, поступающие в топку и сгорающие в атмосфере вторичного воздуха, поступающего мимо горелки.

Смесительная горелка с принудительной подачей воздуха - горелка, состоящая из корпуса цилиндрической формы, воздушной и газовой камер и двух патрубков для подвода газа и воздуха.

Воздух, необходимый для горения подают в горелку под давлением с помощью вентилятора, а газ по газопроводным трубам с соплами на концах труб. Газ и воздух внутри горелки проходят по отдельным каналам, смешиваясь только в устье горелки. При этом газ поступает несколькими струями под углом к направлению завихренного потока воздуха. Завихрение воздух получает при тангенциальном подводе в воздушную камеру и при последующем прохождении его между ребрами установленными по направлению движения.

Основные преимущества камерных топок заключаются в следующем:

1) возможность экономичного использования практически всех сортов угля, в том числе и низкокачественных, которые трудно сжигать в слое;

2) хорошее перемешивание топлива с воздухом, что позволяет работать с небольшим избытком воздуха (α=1,2-1,25);

3) возможность повышения единичной мощности котельного агрегата:

4) относительная простота регулирования режима работы и, следовательно, возможность полной автоматизации топочного процесса.

Сжигание твердого топлива в факеле. Большое значение для работы пылеугольных топок имеет конструкция применяемых горелок. Горелки должны обеспечивать хорошее перемешивание топлива с воздухом, надежное зажигание аэросмеси, максимальное заполнение факелом топочной камеры и легко поддаваться регулированию по производительности в заданных пределах.

Сжигание мазута и газов в топках. Жидкое топливо, сжигаемое в топках, подвергается предварительному распылению с помощью форсунки, являющейся элементом горелки. Пол горелкой в общем случае понимается агрегат, включающий помимо форсунки воздухонаправляющий аппарат, запальное устройство и механизм управления.

Важнейшая теплотехническая характеристика топочных устройств, основываясь на которой решают вопросы их конструкции и оценивают интенсивность работы, - тепловое напряжение объема топочного пространства. Оно выражается отношением и представляет собой количество теплоты, выделившейся при сжигании определенного количества топлива в единицу времени В и приходящейся на 1 куб.м объема топочного пространства, т.е.: .Единицей измерения q для является Вт/м3.

Если значение q будет превышать определенную числовую величину, установленную практически, то за время нахождения в топке топливо не сгорит полностью. Опыт эксплуатации котельных агрегатов показал, что для различных видов топлива, способов сжигания и конструкций топок допустимое значение q изменяется в широких пределах. Например, для слоевых топок с неподвижной решеткой и ручным забросом топлива q = 290 – 350 кВт/м3, у слоевых механизированных топок qх =290 – 465 кВт/м3, для камерных топок при сжигании угольной пыли q = 145 – 230 кВт/м3, а при сжигании в них газа или мазута qх = 230 – 460кВт/м3.

В слоевых топках, в которых часть топлива сгорает в слое, а другая часть в топочном пространстве, применяют еще одну характеристику интенсивности тепловой работы топки, называемую тепловым напряжением зеркала горения и имеющую вид: .

Единицей измерения для qR является Вт/м2; В – кг/с; Qрн – Дж/кг и для - R м3.

Эта характеристика представляет собой количество теплоты, выделившейся при сжигании определенного количества топлива в единицу времени и приходящейся на 1 м2 площади поверхности зеркала горения. Установлено, что чем больше qR, тем больше потеря теплоты от механического недожога вследствие уноса из пределов топки мелких, не успевших сгореть частиц топлива. Значения теплового напряжения зеркала золы, конструкции топки и т.д. и изменяются в широких пределах – от 350 до 1100 кВ/м2. Очевидно, что чем больше значение qu иqR для заданных размеров топки и одного и того же вида топлива, тем интенсивней (форсированней) протекает работа топки, т.е. больше сжигается топлива в единицу времени и больше вырабатывается теплоты. Однако форсировать топку можно лишь до определенного предела, ибо в противном случае возрастают потери от химической и механической неполноты сгорания и снижается КПД.