Горелки полного предварительного смешения газа с воздухом

Указанные горелки бывают двух типов: без огнеупорного насадка и с огнеупорным насадком. Примеры устройства горелок без огнеупорного насадка представлены на рис. 11.1 и 11.2.

Рис. 11.1. Инжекционная горелка с коллектором:

1 – сопло; 2 – смеситель; 3 – коллектор; 4 – отверстия;

Г – газ; В – воздух

Инжекционная горелка (рис. 11.1) содержит: сопло – 1, смеситель – 2 и цилиндрический коллектор – 3, в котором выполнены огневые отверстия – 4.

Газ подводится к соплу и истекает из него с большой скоростью. Струя газа создает разряжение, и атмосферный воздух поступает (инжектируется) в смеситель, где происходит смешение газа и воздуха. Готовая смесь истекает из огневых отверстий и сгорает в виде отдельных факелов.

Рис. 11.2. Инжекционная горелка с пластинчатым стабилизатором:

1 – сопло; 2 – смеситель; 3 – стабилизатор;

Г – газ; В – воздух; а) и б) – виды с торца

Горелка (рис. 11.2) содержит: сопло – 1, смеситель – 2 и пластинчатый стабилизатор – 3. Металлические пластины в стабилизаторе устанавливаются как параллельно друг другу (вид – а), так и перпендикулярно – (вид – б).

Работа горелки осуществляется аналогичным образом. Пакет пластин создает эффективный охлаждающий пояс, предотвращающий проскок пламени в горелку. В то же время пластины нагревают выходящую смесь, и тем самым предотвращается отрыв пламени. Известно применение вместо пакета пластин пакета трубок и металлических спиралей.

Горелки этой группы дают несветящийся факел, поэтому эффективно применение вторичных излучателей. На рис. 11.3 изображена инжекционная горелка с огнеупорным насадком.

Рис. 11.3. Инжекционная горелка с огнеупорным насадком:

1 – сопло; 2 – смеситель; 3 – насадок;

Г – газ; В – воздух

Инжекционная горелка (рис. 11.3) содержит: сопло – 1, смеситель – 2 и цилиндрический насадок – 3, выполненный из огнеупорного материала. Смеситель имеет суживающееся устье, которое размещено в насадке. Затем насадок имеет расширяющуюся часть для развития факела.

Газ подводится к соплу и истекает из него. Струя газа создает разряжение, и атмосферный воздух поступает в смеситель. Готовая смесь истекает из устья и сгорает частично в насадке и частично в топке. Насадок представляет собой туннельный стабилизатор. В туннеле создаются зоны обратных токов (рециркуляции) или завихрений продуктов горения, воспламеняющих вытекающую из устья смесь. Проскок пламени, предотвращается конструктивно путем сужения устья смесителя.

Горелки полного предварительного смешения газа с воздухом просты по устройству, надежны в эксплуатации, обеспечивают полное сгорание газа при высоких температурах пламени, обладают свойством саморегулирования, т.е. поддерживают постоянным соотношение «газ – воздух» при изменении расхода газа. Из недостатков следует отметить низкую устойчивость пламени и шум при работе мощных горелок.

Особо следует отметить выделить горелки инфракрасного излучения, которые имеют перфорированный огнеупорный насадок. Образцы инфракрасных горелок изображены на рис. 11.4, 11.5 и 11.6.

Рис. 11.4. Горелка инфракрасного излучения:

1 – корпус; 2 – рефлектор; 3 – сетка; 4 – насадок; 5 – сопло;

6 – смеситель; 7 – распределительная камера

Горелка инфракрасного излучения (рис. 11.4) содержит: корпус – 1, рефлектор – 2, металлическую сетку – 3, керамический перфорированный насадок – 4, сопло – 5, смеситель – 6 и распределительную камеру – 7. Смеситель размещен внутри корпуса. Насадок выполнен с каналами диаметром ≈ 1 мм. Сетка размещена над насадком.

Горелка работают следующим образом: струя газа истекает из сопла 5 и эжектирует в смеситель 6 необходимое количество воздуха (α = 1,02 ÷1,07). Газовоздушная смесь направляется в распределительную камеру 7. Из камеры 7 смесь через отверстия керамического насадка 4 выходит на его поверхность, где сгорает в тонком слое: примерно 1 – 1,5 мм. Пламя не видно, поэтому эти горелки называют еще беспламенными.

При горении газа значительная часть теплоты пламени передается керамическим плиткам и сетке, поверхность которых нагревается до температуры 800 – 950 °С. Поверхность насадка и сетки становится мощным источником инфракрасного излучения. Стенки рефлектора 2 не только отражают попадающие на них лучи, но и сами, нагреваясь, также излучают, но в длинноволновом спектре.

На рис. 11.5 представлена инфракрасная горелка «Звездочка».

Излучающая панель горелки «Звездочка» содержит три керамических плитки размером 70 х 110 х 12 мм с диаметром каналов 1 мм. Над матрицей на расстоянии 10 мм размещена нихромовая сетка 5 с размерами ячеек 5 х 5 мм.

Рис. 11.5. Горелка ГИИ – 1,85 «Звёздочка»:

1 – корпус; 2 – распределительная камера; 3 – эжектор;

4 – сопло; 5 – сетка; 6 – керамические плитки

Для использования инфракрасных горелок на открытых площадках разработана ветроустойчивая горелка, которая показана на рис. 11.6.

Рис. 11.6. Ветроустойчивая горелка:

1 – камера; 2 – рефлектор; 3 – керамический излучатель;

4 –сетка; 5 – корпус; 6 – кожух; 7 – эжектор

Ветроустойчивая горелка имеет стабилизирующую камеру 1, которая образована корпусом 5 кожухом 6, а в рефлекторе выполнены отверстия для забора воздуха над излучающей поверхностью.

Поскольку горение газ в инфракрасных горелках происходит при относительно низких температурах, то в продуктах сгорания образуется минимальное количество токсичных оксидов азота.

Горелки инфракрасного излучения широко применяются для отопления крупных промышленных, общественных и сельскохозяйственных зданий. Автономные местные системы отопления с газовыми инфракрасными обогревателями эффективно экономят энергоресурсы и повышают уровень теплового комфорта потребителей.