Инжекционные горелки: обзор газовых инжекторных горелок для горна, устройство и принцип работы, назначение

Читайте статью «Инжекционные горелки» в категории «Газовое оборудование промышленных предприятий». Роспайп производит компенсаторы для трубопроводов с доставкой по России

Инжекционная горелка Казанцева

1 — стабилизатор; 2 — насадок; 3 — конфузор; 4 — форсунка; 5 — регулятор первичного воздуха

Регулятор первичного воздуха горелки одновременно выполняет функции глушителя шума, который создается за счет повышенных скоростей движения газовоздушной смеси. Пластинчатый стабилизатор обеспечивает устойчивую работу горелки без отрыва и проскока пламени в широком диапазоне нагрузок. Стабилизатор состоит из стальных пластин толщиной 0,5 мм при расстоянии между ними 1,5 мм. Пластины стабилизатора стягивают между собой стальными стержнями, которые на пути движения газовоздушной смеси создают зону обратных токов горячих продуктов сгорания и непрерывно поджигают газовоздушную смесь. В горелках с огнеупорными насадками природный газ сгорает с образованием малосветящегося пламени. В связи с этим передача теплоты излучением от факела горящего газа оказывается недостаточной.

В современных конструкциях газовых горелок значительно повысилась эффективность использования газа. Малая светимость факела газа компенсируется излучением раскаленных огнеупорных материалов при сжигании газа методом беспламенного горения.

Газовоздушная смесь у этих горелок приготавливается с небольшим избытком воздуха и поступает в раскаленные огнеупорные каналы, где она интенсивно нагревается и сгорает. Пламя не выходит из канала, поэтому такой процесс сжигания газа называется беспламенным. Это название условное, так как в каналах пламя имеется. Газовоздушная смесь подогревается от раскаленных стенок канала. В местах расширения каналов и вблизи от плохо обтекаемых тел создаются зоны задержки горячих продуктов сгорания. Такие зоны — устойчивые источники постоянного подогрева и зажигания газовоздушной смеси.

На рисунке ниже показана беспламенная панельная горелка. Поступающий в сопло из газопровода газ инжектирует необходимое количество воздуха, регулируемое регулятором первичного воздуха. Образовавшаяся газовоздушная смесь через инжектор поступает в распределительную камеру, проходит по ниппелям и поступает в керамические тоннели. В этих тоннелях происходит сжигание газовоздушной смеси. Распределительная камера теплоизолирована от керамических призм слоем диатомовой крошки, что сокращает теплоотвод из реакционной зоны.

Устройство и принцип работы

Инжекционная газовая горелка представляет собой устройство, в котором смесь газа и воздушных масс образуется, благодаря энергии газовой струи. Основу таких приспособлений представляют инжекторы, что доставляют воздух из внешней среды во внутреннюю часть горелки. От ее функционирования зависит образование металлического угара во время его нагревания под ковку, а также образование окалины, общий объем потребленного газа. Особенность конструкции инжекторной горелки способствует скорости перемешивания горючего, что влечет за собой повышение показателя КПД.

В приспособлении инжекционного типа осуществляется сжигание пропана, что поступает из баллона либо газопровода. Газ смешивается с воздухом путем инжекции, а именно – подсасывается внутрь горелки под влиянием струи газа. На заборном участке возникает разжижение, благодаря чему воздух движется в определенном направлении.

В корпусе происходит смешивание, после чего рабочая смесь освобождается наружу и тем самым создает правильный режим температуры.

В конструкции инжекторного приспособления важное место принадлежит таким элементам:

  • регулятору первичной воздушной подачи;
  • соплу;
  • конфузору;
  • горловине;
  • диффузору;
  • распределительному коллектору;
  • отверстиям.

Плюсами инжекционных приспособлений можно назвать такие характеристики:

  • простой конструкционный состав;
  • устойчивое функционирование, даже если меняется нагрузка;
  • высокое качество, легкость использования.

Недостатки в применении данных устройств наблюдаются из-за крупных в длину габаритов и шумности.

Основные преимущества газовых горелок:

  • надежность и простота в эксплуатации, в сравнении с такими устройствами, как мазутные горелки или горелки на жидком топливе;
  • газ является наиболее доступным с финансовой точки зрения видом топлива, если есть газовая магистраль, то никаких проблем с доставкой газа не будет;
  • современные модели газовых горелок комплектуются автоматизирующими их работу системами, что значительно улучшает эксплуатационные характеристики оборудования, делая его более безопасным, удобным, безотказным в работе;
  • большой диапазон мощностей горелок: среди представленного на современном рынке многообразия можно без труда найти и купить горелки для домашнего использования или, к примеру, горелки для крупных промышленных предприятий.

Однако о тех или иных достоинствах горелок уместно говорить только в том случае, если модель выбрана правильно. Подобрать необходимое оборудование позволяет четкое представление о том, какой тип горелки оптимален для использования в определенных условиях. Если учитывать существующую классификацию газовых горелок, сориентироваться будет проще.

4. Резка металла. Оборудование и инструмент для кислородной резки

Для
металла и применяют следующие виды
сварки: кислородную, кислородно-флюсовую,
плазменно-дуговую, дуговую с электродом
и др. Наибольшее распространение получила
кислородная и плазменная резка, которая
подразделяется на разделительную, цель
которой – отделить одну часть металла
от другой, и поверхностную (огневую),
цель которой – срезать слой металла.

Процесс
газоплазменной кислородной резки
основан на сжигании металла в среде
кислорода, при котором пламя доводит
металл до температуры горения, а мощная
струя кислорода сжигает его и удаляет
образовавшийся шлак. Количество
выделяемого тепла при сжигании металла
достаточно велико. Это позволяет горячему
стекающему шлаку разогревать лежащие
ниже слои металла (более 1 мм).

Металл,
подлежащий кислородной резке, должен
удовлетворять следующим условиям:

температура
воспламенения металла в кислороде
должна быть ниже температуры его
плавления. Этому условию удовлетворяют
стали, содержащие до 0,7 % углерода.
Обычная резка металлов с большим
содержанием углерода невозможна. То
же происходит и при резке легированных
сталей,
с увеличением содержания примесей
ухудшаются условия резки даже при малом
содержании углерода;

температура
плавления окислов металла должна быть
ниже температуры плавления основного
металла. Чугуны и цветные металлы не
удовлетворяют этому условию, а,
следовательно, обычным способом не
режутся;

разрезанный
металл должен обладать минимальной
теплопроводностью.

Для
резки используется такое же оборудование,
как и для сварки, за исключением горелки,
вместо которой применяется резак
(рис.4.5).

Рисунок 4.5.
Кислородный резак

В
резаке конструктивно объединены
подогревающая часть и режущая.
Подогревающая часть аналогична сварочной
горелки. Режущая часть состоит из
дополнительной трубки 4 для подачи
режущего кислорода. В мундштуке находится
два концентрически расположенных
отверстия для выхода подогревающего
пламени 1 и режущей струи 2. Мундштук
резака 3 образует прямой угол со стволом.
При замене ацетилена другими горючими
газами в резаке увеличивают сечения
каналов инжектора и смесительной камеры.
Ручная резка вследствие неравномерности
перемещения резака и вибрации режущей
струи не обеспечивает высокого качества
поверхности реза, поэтому полость реза
механически обрабатывают.

По
назначению резаки подразделяются на
универсальные, позволяющие производить
разделительную резку различных фигур
в любом направлении, и специальные,
предназначенные для определенных
операций (для вырезки отверстий и т.п.),
а также для поверхностной резки.

Инжекторные горелки

Инжекторная горелка горелка, в которой подача горючего газа в смесительную камеру осуществляется за счет подсоса его струей кислорода, вытекающего с большой скоростью из отверстия сопла. Этот процесс подсоса газа более низкого давления струей кислорода, подводимого с более высоким давлением, называется инжекцией, а горелки данного типа — инжекторными. Для нормальной работы инжекторных горелок необходимо, чтобы давление кислорода было 0,15-0,5 МПа, а давление ацетилена значительно ниже — 0,001- 0,12 МПа. Схема инжекторной горелки представлена на рисунке 1, а. Кислород из баллона под рабочим давлением через ниппель, трубку и вентиль 5 поступает в сопло инжектора 4. Выходя из сопла инжектора с большой скоростью, кислород создает разрежение в ацетиленовом канале, в результате этого ацетилен, проходя через ниппель 6, трубку и вентиль 7, подсасывается в смесительную камеру 3. В этой камере кислород, смешиваясь с горючим газом, образует горючую смесь. Горючая смесь, выходя через мундштук 1, поджигается и, сгорая, образует сварочное пламя. Подача газов в горелку регулируется кислородным вентилем 5 и ацетиленовым 7, расположенными на корпусе горелки. Сменные наконечники 2 подсоединяются к корпусу горелки накидной гайкой.

Рисунок 1 — Схема инжекторной горелки (а) и инжекторного устройства (б)

Инжекторное устройство состоит из инжектора 1 и смесительной камеры 2. Для нормальной инжекции большое значение имеют правильный выбор зазора между коническим торцом инжектора 1 и конусом смесительной камеры 2 и размеров ацетиленового 3 и кислородного 4 каналов. Нарушение работы устройства приводит к возникновению обратных ударов пламени, снижению запаса ацетилена в горючей смеси и др. кислород подаются примерно под одинаковым давлением 0,05-0,1 МПа. В них отсутствует инжектор, который заменен простым смесительным соплом, ввертываемым в трубку наконечника горелки. Схема безынжекторной горелки приведена на рисунке. Кислород по резиновому рукаву через ниппель 4, регулировочный вентиль 3 и специальные дозирующие каналы поступает в смеситель горелки. Аналогично через ниппель 5 и вентиль 6 поступает в смеситель и ацетилен. Из смесительной камеры горючая смесь, проходя по трубке наконечника 2, выходит из мундштука 1 и, сгорая, образует сварочное пламя.

Для образования нормального сварочного пламени горючая смесь должна вытекать из канала мундштука горелки с определенной скоростью. Эта скорость должна быть равна скорости горения. Если скорость истечения больше скорости горения, то пламя отрывается от мундштука и гаснет. Когда скорость истечения газовой смеси меньше скорости горения, горючая смесь загорается внутри наконечника. Следовательно, безынжекторные горелки менее универсальны, так как работают только на горючем среднего давления. Для нормальной работы безынжекторных горелок сварочный пост дополнительно снабжают регулятором равного давления, автоматически обеспечивающим равенство рабочих давлений кислорода и ацетилена.

Как выбрать и настроить ацетиленовую горелку

Ацетиленовая горелка — специальное устройство для сварки, в котором происходит перемешивание ацетилена с О2 из воздуха и одновременно образуется газосварочное пламя.

Подобная технологическая схема дает возможность добиться хорошего качества сварных соединений, поэтому ее используют при монтаже трудоемких и ответственных строительных конструкций, к примеру, на ТЭЦ и АЭС.

Поэтому на протяжении нескольких десятилетий, ацетиленовая горелка под пропан считается самым главным инструментом газосварщика.

Инжекционные атмосферные газовые горелки


Рис. 1: а – низкого давления, б – горелка для чугунного котла, 1 – регулятор подачи первичного воздуха, 2 – сопло, 3 – конфузор, 4 – горловина, 5 – диффузор, 6 – распределительный коллектор, 7 – отверстия

Газовоздушная смесь из диффузора перемещается в распределительный коллектор б, распределяющий ее по отверстиям 7. Форма коллектора и расположение отверстий зависят от типа и назначения горелок.

Классификация горелок

Основные функции газовых горелок:

  • подача газа и воздуха к фронту горения газа;
  • смесеобразование;
  • стабилизация фронта воспламенения;
  • обеспечение требуемой интенсивности процесса горения газа.

Горелки можно классифицировать по:

  • методу сжигания газа,
  • способу подачи воздуха,
  • давлению газа,
  • излучающей способности горелки,
  • расположению горелки в топочном пространстве.

По способу подачи воздуха горелки подразделяются:

  • на бездутьевые, в которых воздух поступает в топку за счет разрежения в ней;
  • инжекционные, в которые воздух засасывается за счет энергии струи газа;
  • дутьевые, в которых воздух подается в горелку или топку с помощью вентилятора.

Горелки могут работать при различных давлениях газа:

  • низком – до 5000 Па,
  • среднем – от 5000 Па до 0,3 МПа,
  • высоком – более 0,3 МПа.

Наибольшее распространение имеют горелки, работающие на низком и среднем давлениях газа.

Важная характеристика горелки – ее тепловая мощность, кДж/ч:

где QH– низшая теплотворная способность газа, кДж/м 3 ; Vч – часовой расход газа горелкой, м 3 /ч.

Различают максимальную, минимальную и номинальную тепловые мощности газовых горелок.

Максимальная тепловая мощность достигается при длительной работе горелки с большим расходом газа и без отрыва пламени.

Минимальная тепловая мощность возникает при устойчивой работе горелки при наименьших расходах газа без проскока пламени.

Номинальная тепловая мощность горелки соответствует режиму работы с номинальным расходом газа, то есть расходу, обеспечивающему наибольший КПД при наибольшей полноте сжигания газа. В паспортах горелок указывают номинальную тепловую мощность. Максимальная тепловая мощность горелки должна превышать номинальную не более чем на 20 %. Если номинальная тепловая мощность горелки по паспорту 10000 кДж/ч, то максимальная должна быть 12000 кДж/ч.

Важная характеристика горелки – предел регулирования тепловой мощности n = 2–5:

где Qrmin – минимальная тепловая мощность горелки; Qrmax – максимальная тепловая мощность горелки.

Общие требования для всех горелок: обеспечение полноты сгорания газа, устойчивость при изменениях тепловой мощности, надежность в эксплуатации, компактность, удобство обслуживания.

Достоинства и недостатки инжекционных горелок

К достоинствам инжекционных горелок относятся:

  • простота конструкции;
  • устойчивая работа горелки при изменении нагрузок;
  • надежность работы и простота обслуживания;
  • отсутствие вентилятора, электродвигателя для его привода, воздухопроводов к горелкам;
  • возможность саморегулирования, т. е. поддержания постоян ного соотношения газ—воздух.

К недостаткам инжекционных горелок относятся:

  • значительные габариты горелок по длине, особенно горелок увеличенной производительности (например, горелка ИГК-250-00 номинальной производительностью 135 м3/ч имеет длину 1 914 мм);
  • высокий уровень шума у инжекционных горелок среднего давления при истечении газовой струи и инжектировании воздуха;
  • зависимость поступления вторичного воздуха от разрежения в топке (для инжекционных горелок низкого давления), плохие условия смесеобразования в топке, приводящие к необходимости увеличения общего коэффициента избытка воздуха доос=1,3…1,5 и даже выше для обеспечения полного сгорания топлива.

Горелки полного смешения газа с воздухом работают обычно в диапазоне давлений от 2 кПа до 6 кПа. С помощью повышенного давления газа обеспечивается инжекция необходимого для полного сгорания газа воздуха. Этот вид горелок еще называют инжекционные горелки среднего давления. Применение эти горелки нашли в основном в отопительных котлах и для обогрева промышленных печей. Тепловая мощность горелок полного смешения обычно не превышает 2 МВт. Громоздкость смесителей и борьбы с проскоком пламенем является основной помехой повышения их мощности.

Самодельная газовая горелка, делаем своими руками

Что такое газовая горелка? Многих интересует точный ответ на данный вопрос. Если вкратце, то это самодельное пропановое устройство, которое имеет огромное количество преимуществ перед своими аналогами. В данной статье мы попытаемся в точности разобраться во всём, что касается самодельной газовой горелки, а также ответим на вопрос «Как сделать газовую горелку своими руками?»
Во-первых, хочется отметить основные особенности данной конструкции. К ним можно отнести:

  • предельно просты в применении;
  • никаких неприятных и вредных запахов, следов копоти и тому подобного;
  • компактность, позволяющая использовать газовую горелку практически везде.

Конструкция самодельной газовой горелки

В устройство самодельной газовой горелки включаются:

  • металлический корпус;
  • редуктор;
  • форсунка;
  • регулятор подачи топлива;
  • головка;
  • узел для закрепления газового баллона.

Металлический корпус включает в себя специальный стакан, с помощью которого механизм избавляется от возможности задувания пламени. Сюда также входит металлическая или другая рукоятка, которая не превышает 100 сантиметров. Поверх рукоятки устанавливается деревянный держатель и газовый шланг. С помощью редуктора и трубки с вентилем регулируется уровень подачи газа, а также его длина соответственно. Форсунка служит для розжига топлива, в данном случае последним является пропан.

Вид топлива, на котором работает горелка

Как говорилось ранее, газовая горелка также называется пропановой. Отсюда несложно сделать вывод, что, как правило, в виде топлива используется именно пропан либо смесь пропана и бутана.

Данным топливом заполняется специальный баллон, который крепится к горелке.

Производство газовой горелки своими руками

Как вы могли понять из списка элементов всей конструкции приспособления, она является предельно простой и не имеет каких-либо сложных деталей, на которые нужно тратить большое время.
Для того чтобы сделать агрегат своими руками, потребуется немного времени и сил. И если правильно изучить материал, представленный в данной статье, а также со всей серьезностью и аккуратностью подойти к процессу (поскольку работа ведется с огнеопасными веществами), то он обязательно будет выполнен.

Как показывает практика и множество живых примеров, в среднем человек, который никогда не занимался созданием самодельных газовых горелок, через 40-45 минут после прочтения инструкции уже смог похвастаться горелкой, сделанной своими руками.

Как сделать газовую горелку своими руками

Вот мы и подошли к самому интересному процессу. К изготовлению горелки. Ниже будет подробно описан весь процесс создания данного агрегата, с учетом всех нюансов и советов.

Итак, начать следует с самого простого, но не менее интересного. С изготовления рукоятки горелки. В принципе, материал можно использовать любой. Кстати, более разумным будет просто использовать готовую рукоятку от какого-нибудь старого и ненужного паяльника. Подводящая трубка изготавливается исключительно из стали.

Не забывайте обращать огромное внимание на размеры всех деталей. Например, диаметр подводящей трубки горелки не должен превышать одного сантиметра, а его толщина должна колебаться в районе 2 — 2.5 мм. Эта трубка вставляется в ручку и фиксируется с помощью клея или другого качественного материала, подходящего для выполнения данной цели.

Корпус

Корпус горелки, как ни странно, изготавливается также из стали. Лучше всего использовать латунный прут, ширина которого должна составлять примерно 2 сантиметра. Рассекатель можно изготовить также из него.
Далее проделывается несколько отверстий для того, чтобы создать циркуляцию кислорода в агрегате. Ведь, как известно любому: огонь не может существовать без кислорода. В общем количестве таких дырок должно быть четыре: каждая диаметром порядка 1 миллиметра. Делаются они в самом стержне рассекателя горелки.

Следующим шагом необходимо силой запрессовать рассекатель, с которым производились работы немного ранее, в корпус газового приспособления. Внутренний фланец должен быть установлен с некоторым зазором порядка половины сантиметра. С помощью этой щели в будущем будет тормозиться огромный поток газа, подходящий к запальнику.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...