ВЕНТИЛЯТОРНЫЕ ГОРЕЛКИ

Кроме рассмотренных ранее диффузионных и инжекционных, на промышленном газоиспользующем оборудовании широко применяют горелки с принудительной подачей воздуха. Другие используемые наименования: смесительные, двухпроводные, вентиляторные. Устройство для нагнетания воздуха для горения может быть встроено в горелку или располагаться отдельно. В последнем случае необходим воздуховод.

У смесительных горелок образование газовоздушной смеси начинается в самой горелке и завершается в топке. Газ сгорает коротким и малосветящимся пламенем. Для увеличения интенсивности процесса сжигания применяют подачу газа в виде мелких струек под углом к потоку газа, закручивание воздуха различными приспособлениями, встроенными в горелку.

Чаще всего смесительные горелки работают на газе и воздухе низкого давления. Однако некоторые конструкции можно использовать и при среднем давлении газообразного топлива.

Рис. 1. Горелка с принудительной подачей воздуха

Обычная применяемая конструкция горелки с принудительной подачей воздуха с отдельно расположенным вентилятором представлена на рисунке 1. Газ низкого давления выходит по центру из сопла через восемь отверстий, которые расположены под углом 30^° к оси горелки. В корпусе горелки устроены специальные ребра, которые придают воздуху вращение. Мелкие струйки газа пересекаются с закрученным потоком воздуха, образуется хорошо перемешанная газовоздушная смесь. Горелка заканчивается керамическим туннелем с отверстием для установки запальника. Сам туннель необходим для стабилизации процесса горения.

Смесительные горелки работают с коэффициентом избытка воздуха 1,05 ÷ 1,1. К их основным преимуществам относятся большие объемы сжигаемого газа и широкий диапазон регулирования производительности. Недостаток — усложнение конструкции ввиду наличия вентилятора.

Немного про радиальные вентиляторы

Для подачи воздуха на горение используют радиальные вентиляторы — машины, служащие для перемещения воздуха. Они находят широкое применение в системах вентиляции, кондиционирования и отопления.

Вентилятор (рис. 2) имеет кожух в форме улитки, в котором располагается рабочее колесо. На нем закреплены загнутые лопатки. Движение воздуха происходит при вращении рабочего колеса, приводимого в действие электродвигателем. Войдя во входной патрубок, воздух благодаря центробежной силе перемещается в корпусе вентилятора, в дальнейшем покидая его через выходной патрубок.

Рис. 2. Радиальный вентилятор

Источник:  https://www.mashprom.org/upload/iblock/871/8715d4bb251e7f0ce738186dae4d11b9.JPG.

От вентиляторов воздух поступает к горелкам по воздуховодам, которые выполняют надземными или подземными. Первые изготавливают из стали толщиной до 1 мм. Подземные представляют собой каналы прямоугольного сечения из кирпича или бетона.

Автоматизированные блочные горелки

В блочные горелки уже встроен вентилятор для подачи воздуха на горение, что позволяет создать компактное устройство, обладающее всеми преимуществами горелок с принудительной подачей воздуха.

Рис. 3. Основные узлы автоматизированной блочной горелки

Источник: https://bstudy.net/971692/tehnika/avtomatizirovannye_blochnye_gorelki.

Блочная горелка состоит из различных узлов (рис. 3), которые обеспечивают подачу газа и воздуха на горение и последующее образование смеси. Воздух поступает от радиального вентилятора, приводимого в действие электродвигателем. Объем воздуха изменяет воздушная заслонка, управляемая сервоприводом. Подачу газа регулирует газовый дроссель, управляемый собственным сервоприводом. Изменение подачи компонентов смеси производится в зависимости от режима работы газогорелочного устройства. Обеспечение необходимого соотношения «газ — воздух» является обязательным условием устойчивой и экономичной работы горелки.

Рис. 4. Смесительная часть горелки

В смесительном устройстве автоматизированной блочной горелки образуется газовоздушная смесь (рис. 4). Воздух поступает по пламенной трубе. На его пути расположена подпорная шайба, которая разбивает поток на струи и улучшает перемешивание компонентов смеси. Газ поступает по трубе, расположенной в центре. Воспламенение газовоздушной смеси производится искрой от электрода розжига, за наличием факела следит электрод ионизации.

Контроль наличия пламени является обязательным условием безопасной работы горелок, установленных на газоиспользующем оборудовании. Загазование топки может привести к взрыву газовоздушной смеси, сопровождающемуся разрушением котла (печи).

Ионизационный метод основан на использовании электрических свойств пламени. При горении образуются заряженные частицы, электроны и ионы, которые проводят ток. На электрод ионизации подается электрическое напряжение, которое приложено между ним и металлическими узлами горелки. При отсутствии пламени между электродом и горелкой находится воздух, являющийся диэлектриком. Тока нет. После розжига появляется ток ионизации, который служит для автоматики сигналом о наличии пламени. Если электрод ионизации в течение нескольких секунд не фиксирует пламя, то клапаны безопасности закрываются, подача газа на горелку прекращается.

Работа автоматизированной блочной горелки

Управляет процессом сжигания газа автоматика, которая обеспечивает розжиг и выключение горелки, а также безопасную работу. При возникновении аварийной ситуации подача газа прекращается, горелка выключается. Автоматика регулирования изменяет производительность горелки в зависимости от потребности в тепле.

Горелки RS 70/М производит фирма RIELLO (Италия). Согласно программе автоматика производит розжиг горелки, выводит ее на требуемый режим работы, следит за работой, в аварийных ситуациях отключает горелку. При модуляционном режиме работы горелка изменяет производительность в зависимости от требуемого количества теплоты.

Рис. 5. Подключение горелки RS 70/М к газопроводу

Газ в горелку RS 70/М поступает через блок подачи газа (рис. 5), состоящий из фильтра F, регулятора давления R и двух электромагнитных клапанов: предохранительного VS и регулировочного VR.

Цикл пуска горелки длится 122 сек. При розжиге первым включается вентилятор. Через 6 секунд серводвигатель полностью открывает воздушную заслонку, идет предварительная вентиляция топки с максимальным расходом воздуха в течение 32 сек. Далее воздушная заслонка устанавливается на минимальную производительность, заслонка газа открывается на минимальный расход. На электроде розжига в течение 9 сек проскакивает искра. При этом открываются клапаны: предохранительный VS и регулировочный VR. Пламя зажигается на минимальной мощности. Если розжига не произошло, то в течение 3 секунд после открытия клапанов горелка блокируется, подача газа прекращается.