Природный газ, несомненно, – самый удобный, обладающий чрезвычайно высокими потребительскими качествами вид органического топлива. И тем не менее он требует внимательного отношения к организации топочного процесса.
Конструкция горелки должна обеспечить: смешение газа с определенным количеством воздуха, необходимым для его полного сгорания; надежность воспламенения; стабильность горения; полное сжигание при изменении нагрузки в широком диапазоне и т.д.
Все перечисленные требования могут быть реализованы только при использовании правильно сконструированной и установленной горелки. Кроме того, признаками хорошей горелки являются простота изготовления и монтажа, долговечность и безопасность в работе, отсутствие сильного шума и вибрации. Если горелка рассчитана на 2–3 вида топлива, она должна допускать возможность быстрого перехода с одного из них на другой. В последние годы появилось еще одно немаловажное требование: конструкция горелки должна обеспечивать «малотоксичное» сжигание, т.е. при горении природного газа (как и в случае сжигания других видов топлива) в дымовых газах должно быть как можно меньше токсичных оксидов азота (NOx) и монооксида углерода (СО). Горение газообразного топлива в значительной степени определяется способом и быстротой смешения газа с воздухом, в состав которого входит кислород (О2). Для небольших отопительных котлов, как и в прежние годы, чаще всего используют атмосферные, а также вентиляторные горелки.
Атмосферными называются горелки с предварительным перемешиванием топлива и воздуха (типа Premix). Они не требуют дутьевого вентилятора и фактически повторяют (правда, в другом масштабе) широко распространенные в промышленной энергетике подовые горелки. Как и подовые горелки, они представляют собой набор полых стержней, в которые через эжектор подается газообразное топливо. Струя газа инжектирует воздух из окружающего пространства. Затем топливовоздушная смесь поступает в камеру сгорания через отверстия, распределенные по верхней образующей этих стержней. Электроды зажигания обеспечивают воспламенение топливовоздушной смеси и в камере горения, на некотором расстоянии от стержней образуется большое число факелочков с относительно низкой температурой.
Такие газовые горелки устанавливаются как настенные, так и на напольные отопительные котлы. У настенного котла turboMAX фирмы Vaillant, в верхней части которого располагается атмосферная горелка с набором газовой арматуры, электродами розжига и контроля пламени. Принципиально такая же конструкция атмосферных горелок используется и рядом других производителей: «начинка» камеры сгорания настенного отопительного котла Logamax (Buderus).
В нижней части камеры размещается компактное горелочное устройство, не требующее дутьевого вентилятора. Газ и в этом котле сжигается в виде отдельных факелов, пламя не контактирует с трубами – стержнями, которые благодаря этому не нагреваются и не нуждаются в частой замене. Горелочными устройствами такой конструкции оснащают свои «настенники» компания Protherm. Газ, проступающий в такую горелку через расположенные в два ряда инжекторы, увлекает за собой воздух. Сжигание образовавшейся смеси происходит на плоской поверхности с равномерно распределенными по ней сопловыми отверстиями;
К сожалению так не могут работать дизельные горелки. при этом к факелам дополнительно поступает небольшое количество воздуха.
Особенностью данной горелки является также использование для ее охлаждения обратной воды. Примененные технические решения позволили не только повысить эффективность горения, но еще и снизить эмиссию токсичных компонентов (СО и NOx): котлы Eolo Eco @ попали в разряд, который, в соответствии со стандартами Европейского Союза (UNIEN 297 и EN 483), присваивается самым экологически чистым установкам. Подобными горелками оснащает некоторые модели настенных котлов и компания Viessmann. Совершенно по другому организовано горение в случае использования вентиляторных горелок (тип Jet, струйные).
Они отличаются принудительной (при помощи вентилятора) подачей воздуха, с точным регулированием его количества и применяются (обязательно) в котлах с закрытой камерой сгорания, часто работающей под наддувом. В таких горелках топливо смешивается с воздухом уже после выхода из горелки. Отличительная особенность современных вентиляторных горелок – высокая степень автоматизации и блочное исполнение (собственно горелка и дутьевой вентилятор с приводом).
Такие комплексы , получившие название «автоматизированные блочные горелки газовые» (АБГ), устанавливают на автономных котельных установках мощностью от 5 кВт и выше, что позволяет практически исключить участие человека в управлении работой отопительных устройств. Автоматика горелки обеспечивает не только включение горелки, но и контроль безопасной эксплуатации: при возникновении аварийной ситуации горелка выключается автоматически, а повторный пуск возможен только после устранения неисправности. Каждая АБГ имеет газовый мульти блок (газовую рампу горелки). Кроме чисто внешней разницы между атмосферными и вентиляторными горелками, имеется еще и существенное различие в качестве топочного процесса. При их использовании мы имеем дело с диффузионным горением; его скорость определяется скоростью смешения топлива и воздуха. Атмосферные горелки сполным предварительным перемешиванием топлива и воздуха создают кинетическое горение, скорость которого целиком зависит от уровня температур.
Промежуточное положение между атмосферными и вентиляторными занимают горелки с неполным или частичным предварительным смешением, когда до выхода в топку газ смешивается только с частью необходимого для полного сгорания топлива, а остальной воздух подается в факел уже в камере горения. Этот режим часто называют диффузионно-кинетическим. В практическом плане способ смешивания топлива с воздухом приводит к следующим результатам: при диффузионном и диффузионно-кинетическом режимах горения получается вытянутый светящийся факел. Более длинный факел наблюдается у горелок без предварительного смешения. В отличие от этого, горелки с полным предварительным смешением газа и окислителя дают короткий, а в некоторых конструкциях – практически невидимый факел. Такие горелки даже условно называют беспламенными. Если процесс перемешивания топлива с воздухом полностью или частично происходит в камере сгорания, немаловажное значение имеет характер воздушного потока: по этому признаку вентиляторные горелки делятся на прямоточные и вихревые. В первых структура факела зависит от формы устья горелки, которая может быть прямоточной, щелевой или круглой. Вихревые горелки могут иметь только круглое выходное сечение, но степень крутки будет определяться конструкцией лопаточного аппарата (последний может иметь тангенциальный или аксильный подвод воздуха, а угол наклона горелок определяет степень «раскрытия» вихревого факела).такие горелки можно найти у немецкой фирмы Giersch.
В последние годы в связи с обострением конкуренции на мировом рынке отопительного оборудования ведущие изготовители газовых горелок и отопительных котлов ищут новые оригинальные идеи, стараясь заинтересовать потенциальных потребителей всё более удобным и эффективным оборудованием. Широкое применение находят также горелки дизельные. Так, например, бельгийская фирма ACV свои новые напольные котлы оборудует газовыми атмосферными горелками с частичным предварительным смешением серия BG 2000S.
Наличие этих стержней в зоне максимального тепловыделения повышает стабильность воспламенения и улучшает экологические характеристики котла. Модель atmoVITexclusive с двухступенчатой горелкой такого типа имеет нормативный КПД 94 % и низкие (не более 70 мг/м3) выбросы оксидов азота. Фирма Viessmann (Германия) предлагает новую серию газовых настенных котлов, оборудованных модулируемыми горелками оригинальных конструкций: цилиндрическая горелка с предварительным смешением из нержавеющей стали, которой оснащаются настенные конденсатные котлы Vitodens 200. Область модуляции у этой горелки – 1 : 3. Кроме того, она отличается очень низкими выбросами оксидов азота, позволяющими выполнять требования стандарта «Голубой ангел». Другой пример – модулируемая горелка MatriX-сompact с каталитическим покрытием Ею оборудуются газовые конденсатные «настенники» Vitodens 300 и Vitodens 333. Горелка представляет собой сетчатую полусферу из нержавеющей стали на плоской платформе. Реакции горения происходят в непосредственной близости от сетчатой полусферы, которая одновременно является ее стабилизатором. Горелка выполнена в комплекте с вентилятором, газовой комбинированной арматурой, топочным автоматом и реле давления воздуха. Она может работать в широком (1 : 4) модулируемом диапазоне и обладает высокой эксплуатационной надежностью. Главные же ее достоинства (с учетом использования в настенных котлах) – компактность и низкие удельные выбросы токсичных загрязнителей: NOx – не более 19 мг/м3 и СО – не более 7 мг/м3.


Материал подготовлен техническими специалистами интернет-магазина TermoShop.ru