Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Промышленные горелки — это устройства, в которых топливо смешивается с воздухом и сжигается с заданной тепловой мощностью, формой факела и нормируемой полнотой сгорания. По типу топлива различают газовые, жидкотопливные и комбинированные горелки, а по принципу подготовки смеси — диффузионные, инжекционные и с принудительной подачей воздуха. Ниже разобраны типы промышленных горелок, принцип сжигания, способы регулирования мощности, требования безопасности и критерии выбора со ссылкой на действующие стандарты.
Задача горелочного устройства — организовать устойчивое и полное сгорание топлива с передачей теплоты рабочему телу (воде, пару, технологической среде) или нагреваемому материалу. Для этого горелка должна выполнять три функции: подать топливо и воздух в нужном соотношении, подготовить горючую смесь и стабилизировать фронт пламени. Терминология по газовым, жидкотопливным и комбинированным горелкам установлена ГОСТ действующий ГОСТ 17356-89.
Полнота сгорания определяется соотношением воздуха и топлива. Теоретически для полного окисления нужен строго определённый объём воздуха (стехиометрический); на практике подают его с некоторым запасом, который характеризуют коэффициентом избытка воздуха α — отношением действительного расхода воздуха к теоретически необходимому. При α меньше единицы возникает химический недожог (CO, сажа), при чрезмерном избытке растут потери теплоты с уходящими газами.
CH₄ + 2O₂ + 7,52N₂ → CO₂ + 2H₂O + 7,52N₂
2 + 7,52 = 9,52 м³
α = 1,10
9,52 × 1,10 ≈ 10,5 м³
Управление сжиганием сводится к поддержанию правильного соотношения «газ — воздух» во всём диапазоне рабочих мощностей; именно это обеспечивает полноту сгорания и минимум вредных выбросов.
Газовые промышленные горелки классифицируют по совокупности признаков, приведённых в ГОСТ 21204-97: по способу подачи компонентов, степени подготовки горючей смеси, скорости истечения и характеру потока продуктов сгорания, давлению газа, возможности регулирования факела и коэффициента избытка воздуха, локализации зоны горения, использованию теплоты продуктов сгорания и степени автоматизации. Ниже сведены основные признаки.
Классификация по ГОСТ 21204-97 относится к газовым горелкам; жидкотопливные и комбинированные устройства описывает терминологический ГОСТ 17356-89. Практический «бытовой» язык (атмосферные, наддувные, модулируемые) — это сочетание признаков «способ подачи воздуха» и «регулирование мощности».
Газовое топливо не требует распыления и испарения, поэтому газовые горелки конструктивно проще жидкотопливных. Их принципиальное различие — в способе подготовки смеси.
Газ и воздух подаются раздельно, а смешение происходит непосредственно в зоне горения за счёт диффузии. Факел длинный, светящийся, устойчивый в широком диапазоне; такие горелки нечувствительны к проскоку пламени. Применяются там, где нужен протяжённый равномерный нагрев.
Струя газа, истекая из сопла, за счёт эжекции подсасывает воздух (полностью или частично). При полном предварительном смешении горелка работает без принудительного дутья, но требовательна к стабильности давления газа. При частичной подаче первичного воздуха остаток (вторичный воздух) поступает в зону горения из окружающего пространства.
Воздух нагнетается вентилятором — невстроенным или встроенным (тогда горелка называется блочной). Это позволяет точно дозировать воздух, работать на повышенном противодавлении в топке и держать малый избыток воздуха. Требования к газовым автоматическим горелкам с принудительной подачей воздуха установлены ГОСТ ISO 22967-2015 и ГОСТ EN 676-2016. Конструкции с принудительной подачей рассчитывают на работу с подогретым воздухом температурой не менее 300 °C.
Жидкое топливо (лёгкое — дизельное, тяжёлое — мазут) перед сжиганием необходимо распылить на мелкие капли и испарить: чем мельче распыл, тем больше поверхность контакта с воздухом и полнее сгорание. Тяжёлые топлива предварительно подогревают, снижая вязкость до значений, при которых обеспечивается качественное распыление. Требования к жидкотопливным автоматическим горелкам с принудительной подачей воздуха устанавливает ГОСТ EN 267-2016.
Сопла, форсунки и завихрители засоряются и подлежат периодической очистке; по ГОСТ 21204-97 такие детали должны быть доступны для очистки и замены без полного демонтажа горелки.
Комбинированные горелки (газомазутные, пылегазовые, многогазовые) рассчитаны на работу на двух и более видах топлива — раздельно или совместно. Они позволяют переключаться на резервное топливо без остановки агрегата. По ГОСТ 21204-97 автоматические комбинированные горелки должны обеспечивать безопасный и безостановочный переход с одного вида топлива на другой; при сжигании только газа системы управления и безопасности по газу не должны зависеть от аналогичных систем для альтернативного топлива.
Для горелок паровых и водогрейных котлов (газовых, газомазутных, пылегазовых) общие требования к приёмочным испытаниям задаёт ГОСТ Р 55851-2013. В таких устройствах газовая и мазутная части имеют собственные топливные тракты и устройства контроля пламени, объединённые общей системой управления.
Промышленные процессы редко требуют постоянной мощности, поэтому горелки регулируют по нагрузке. По способу регулирования различают одноступенчатые (включено/выключено), двух- и многоступенчатые и модулируемые (плавное регулирование). Глубину регулирования характеризуют коэффициентом рабочего регулирования Kр.р — отношением номинальной (максимальной) тепловой мощности к минимальной устойчивой. Минимально допустимые значения по ГОСТ 21204-97 приведены ниже.
Чем шире диапазон регулирования, тем реже горелка работает в тактующем режиме «пуск-останов», что снижает термоудары, расход топлива на продувки и износ. Указанные коэффициенты не распространяются на блочные горелки со ступенчатым регулированием и запальные горелки — для них значения задают в документации на конкретный тип. Номинальная тепловая мощность каждой горелки должна выдерживаться с предельным отклонением ±5 %.
Избыток воздуха — компромисс: слишком малый даёт недожог и CO, слишком большой охлаждает факел и уносит теплоту с дымовыми газами. ГОСТ 21204-97 нормирует предельные значения α при номинальной мощности в зависимости от класса горелки.
Допускаемое увеличение коэффициента избытка воздуха в диапазоне рабочего регулирования (кроме пусковых режимов) не должно превышать 0,2. Полноту сгорания дополнительно нормируют по содержанию оксида углерода и потерям теплоты от химического недожога: концентрация CO в сухих продуктах сгорания, приведённая к α = 1,0, не должна превышать 0,05 % об. на выходе из камеры горения, а потери теплоты от химической неполноты сгорания в диапазоне рабочего регулирования — 0,4 % (для газовой части газомазутных горелок мощных котлов — 0,2 %).
Главные нормируемые продукты неполного и побочного окисления — оксид углерода CO и оксиды азота NOx. Оксиды азота образуются преимущественно при высоких температурах в зоне факела (термические NOx), поэтому методы их снижения направлены на понижение пиковой температуры и концентрации кислорода в зоне горения. Предельные нормы концентраций NOx для промышленных газовых горелок устанавливает ГОСТ Р 50591-93.
Основные конструктивные приёмы снижения NOx — ступенчатая подача топлива или воздуха (растягивание зоны горения), рециркуляция дымовых газов и предварительное смешение. ГОСТ 21204-97 прямо учитывает применение высокой рециркуляции дымовых газов (до 30 %) для обеспечения нормативов по выбросам NOx у горелок мощных котлов. Горелки, реализующие эти приёмы, в отраслевой практике называют горелками с пониженным выбросом NOx (Low-NOx).
Автоматическая горелка выполняет розжиг по программе (с обязательной предварительной продувкой камеры и дымоходов), переводит себя в рабочий режим, регулирует мощность, контролирует параметры безопасности и выполняет защитное выключение при недопустимых отклонениях. Ключевые требования ГОСТ 21204-97 к автоматике и арматуре сведены ниже.
Автоматические горелки, работающие без газорегуляторного пункта, дополнительно оснащают фильтром (ячейка не должна пропускать калибр размером 1 мм) и регулятором давления газа. Защитное выключение должно происходить также при недостатке воздуха для горения, неполадках отвода продуктов сгорания и недопустимом отклонении давления газа; повторный самопроизвольный пуск после срабатывания защиты не допускается.
Перечисленные требования относятся к газовой части. Состав и классы защитной и регулирующей арматуры (газовой рампы), отсечных клапанов и устройств контроля регламентируют отдельные стандарты серии ГОСТ ISO 23550 и ГОСТ ISO 23551, а также правила безопасности систем газораспределения и газопотребления.
Выбор начинают от теплового агрегата и режима его работы, а не от самой горелки: горелка должна соответствовать топке по мощности, противодавлению и геометрии факела.
По топливу — газовые, жидкотопливные и комбинированные. По подготовке смеси — диффузионные (газ и воздух смешиваются в зоне горения), инжекционные (газ подсасывает воздух) и с принудительной подачей воздуха от вентилятора. Принцип общий: подать топливо и воздух в нужном соотношении, подготовить смесь и стабилизировать факел.
В атмосферных (инжекционных) горелках воздух поступает без вентилятора — за счёт эжекции газом и тяги. В наддувных (дутьевых) воздух нагнетает вентилятор, что даёт точное дозирование воздуха, работу на противодавлении в топке и малый избыток воздуха. Дутьевую горелку со встроенным вентилятором называют блочной.
Это отношение действительного расхода воздуха к теоретически необходимому для полного сгорания. По ГОСТ 21204-97 при номинальной мощности он составляет около 1,05 для горелок с полным предварительным смешением и до 1,10–1,15 для горелок без предварительного смешения и для мощных котлов.
Это отношение номинальной мощности к минимальной устойчивой — глубина регулирования. По ГОСТ 21204-97 он должен быть не менее 3–5 в зависимости от класса горелки. Чем он выше, тем плавнее горелка подстраивается под нагрузку и реже тактует.
Тремя основными способами: механическим (напорным) — подачей топлива под давлением через форсунку; пневматическим — струёй пара или сжатого воздуха; ротационным — кромкой вращающейся чаши. Тяжёлые топлива предварительно подогревают для снижения вязкости.
Она работает на двух видах топлива (например, газ и мазут) раздельно или совместно и позволяет переходить на резервное топливо без остановки агрегата. Автоматические комбинированные горелки обеспечивают безопасный и безостановочный переход между видами топлива.
Устройство контроля пламени постоянно отслеживает факел. По ГОСТ 21204-97 при погасании контролируемого пламени подача газа прекращается за время не более 2 с, после чего самопроизвольный повторный пуск не допускается.
Понижением пиковой температуры и концентрации кислорода в зоне факела: ступенчатой подачей топлива или воздуха, рециркуляцией дымовых газов (по ГОСТ 21204-97 — до 30 % для мощных котлов) и предварительным смешением. Такие устройства называют горелками с пониженным выбросом NOx.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.