Как выбрать газовую горелку

Применение газовых горелок

Применение газовых горелок

Данные устройства предназначены для экономичного и эффективного сжигания газообразного топлива, чтобы получить тепло. Газовые горелки используют в котлах, зерносушилках, сушильных барабанах, промышленных печах, теплогенераторах и других тепловых агрегатах. Горелки на газе нашли широкое применение в сфере отопления, а также технологических процессах.

Принцип работы и устройство газовой горелки

Что такое газовая горелка? Это прибор, в котором смешиваются газ и кислород, находящийся в окружающем воздухе. Полученная смесь подается к выходным отверстиям, где воспламеняется с помощью искры от пьезоэлемента или электричества. В результате появляется постоянное факельное пламя.

Типы газовых горелок

Классификация газовых горелок по типу регулирования мощности:

• Одноступенчатые газовые горелки — работают на одной, предварительно настроенной мощности, из диапазона, возможного для данной горелки. Одноступенчатые газовые горелки используют в котлах, печах и агрегатах малой мощности. Принцип работы — включение и выключение горелки котла или теплогенератора для поддержания заданного уровня температуры в системе.
• Двухступенчатые газовые горелки — имеют 2 режима работы — на 100% и на 50% всей мощности. Переход с одного режима работы на другой производится автоматической системой. Указанные уровни мощности также могут быть настроены из возможного диапазона для данной горелки.
• Плавно-двухступенчатые газовые горелки — также имеют 2 режима работы, но переход из одного режима в другой осуществляется плавно. Большинство таких горелок могут быть переведены в модулируемые с помощью установки специального блока автоматики.
• Трехступенчатые газовые горелки – могут работать в трех режимах мощности.
• Модулируемые газовые горелки — позволяют плавно менять мощность по температуре или давлению в котле отопления или паровом котле, теплогенераторе, печи, сушильном барабане в зависимости от использованного датчика.

У нас Вы можете заказать двухступенчатые и модулируемые горелки Ecoflam BLU, одноступенчатые, двухступенчатые и модулируемые газовые горелки Lamborghini, купить газовую горелку Unigas и FBR любого типа.

В зависимости от длины пламенной головы выпускаются газовые горелки с короткой, средней, длинной и универсальной пламенной головой. Длина пламенной головы подбирается в зависимости от толщины двери топки.

Как выбрать газовую горелку?

Основными параметрами при подборе газовой горелки являются её мощность и количество ступеней. Они определяются параметрами агрегата и технологического процесса (режима), в котором должна работать горелка. Мощность горелки должна быть не меньше топочной мощности агрегата (или полной его мощности) с учетом сопротивления топки выхлопным газам (противодавления). Для учета этих параметров используется диаграмма мощности горелки.

На вертикальной оси мы видим противодаление топки, которое измеряется в миллибарах (мбар). 1 мбар = 0,1 кПа. На горизонтальной — мощность в киловаттах (кВт). Возьмите точку, где пересекаются эти 2 параметра. Если она находится внутри рабочей области горелки, эта горелка вам подходит. Если точка правее и выше — вам нужна горелка большей мощности. Если левее, то вам нужна горелка меньшей мощности.

Если устройство находится в горах или морском побережье, то необходимо корректировать расчеты с учетом атмосферного давления. Если это необходимо, специалисты компании «Энергомир» помогут сделать расчеты.

После определения мощности и режима работы (количества ступеней), необходимо учесть толщину передней стенки, или дверки, котла, теплогенератора, печи, чтобы подобрать необходимую длину сопла горелки, а также размеры топочной камеры.

Длина огневой головы горелки на газовом топливе должна быть подобрана таким образом, чтобы быть больше толщины стенки агрегата, но не более, чем на 100 мм. Если толщина стенки слишком мала, чтобы подобрать подходящую горелку, пользуются специальными проставками, изготавливаемыми на заказ.

Размеры камеры сгорания определяют возможный диапазон размера факела газовой горелки. Неподходящий по размерам факел может привести, в лучшем случае, к неоптимальным параметрам работы агрегата, а в худшем – к расплавлению его стенок или самой горелки.

Ещё одним важным параметром является диаметр отверстия под газовую горелку. Не получится установить выбранную модель, если диаметр её сопла больше диаметра отверстия. Чаще всего горелка устанавливается на специальную плиту, которую можно заменить, но это доступно не всегда.

Наши специалисты могут сделать все расчеты и помогут учесть нюансы. Просто позвоните или напишите в интернет-магазин горелок и котлов «Энергомир».

Как правильно выбрать рампу для газовой горелки?

Важнейшие параметры подбора газового мультиблока – доступное давление природного или сжиженного газа, а также состав автоматики. Газовая рампа подбирается таким образом, чтобы сопротивление её газового тракта было не больше, чем доступное давление в газовой трубе, иначе газ до горелки просто не доберется. В состав газовой рампы обязательно входят фильтр-стабилизатор и реле минимального давления газа, которое отключит горелку при пропадании давления в трубе. Это необходимо, чтобы исключить выход газа после нештатного погасания горелки. Реле максимального давления защищает от внезапного увеличения мощности горелки в случае скачка давления в газовой системе, а блок герметичности клапанов защищает от проникновения газа в помещение, где горелка установлена.

Как установить газовую горелку?

Монтаж газовой горелки — это сложный технологический процесс, требующий специальной подготовки в виду большой опасности любых газовых объектов, поэтому мы не рекомендуем устанавливать газовые горелки самостоятельно. В компании «Энергомир» работают аттестованные производителями специалисты, способные выполнить монтаж оборудования быстро и качественно.

Если вы не нашли ответа на свой вопрос, пожалуйста, оставьте его в комментариях под статьей — и мы обязательно ответим вам.

Выбор горелки

Материал из ТеплоВики — энциклопедия отоплении

В этой статье не хватает ссылок на источники информации.

Для выбора горелки необходимо знать несколько параметров агрегата:

• мощность;
• аэродинамическое сопротивление (противодавление);
• требования производителя агрегата к монтажу горелки;
• диапазон регулирования;
• размеры камеры сгорания.

Содержание

Мощность горелки

Понятно, что мощность горелки выбирается, исходя из необходимости обеспечить нужное теплопотребление, определяемое условиями технологического процесса или потребностью поддержания заданной температуры в помещении.

При этом следует учитывать, что величина теплопотребления — это полезное тепло, которое всегда меньше затраченного или введенного тепла. Мощность горелки оценивается по введенному теплу, т. е. по произведению количества топлива В_г на его теплоту сгорания Q_i r :

Обычно в этом выражении количество газообразного топлива записывается в м³/с, а теплота сгорания — в МДж/м³. Если используется твердое или жидкое топливо, то количество топлива принимается в кг/с, а теплота сгорания — в МДж/кг. В обоих случаях тепловая мощность горелки получается в МДж/с, т. е. в МВт.

Если же использовать широко распространенные единицы расхода топлива м³/ч (кг/ч), а теплоту сгорания Q_i r определять в ккал/м³ (ккал/кг), то тепловая мощность горелки будет рассчитываться в ккал/ч (при этом получается цифра с большим количеством нулей, поэтому чаще используют более крупную единицу мощности — Гкал/ч).

Любой топливоиспользующий агрегат (паровой или водогрейный котел, воздухонагреватель, сушильная или технологическая печь и т. д.) кроме полезно используемого тепла Q₁ характеризуется тепловыми потерями. Применительно к котельным установкам это в первую очередь потери с уходящими газами, связанные с тем, что продукты сгорания, покидающие установку, не удается охладить до той же температуры, которую имел использованный для горения воздух. Эту составляющую потерь называют Q₂.

В некоторых установках не удается (или не требуется) полностью сжечь топливо. Это приводит к появлению химического недожога Q₃ и механического недожога Q₄ (последний имеет место только при сжигании твердого топлива или низкокачественного жидкого топлива).

Любой топливоиспользующий агрегат даже при хорошей наружной изоляции имеет температуру выше температуры окружающего воздуха. Следовательно, неизбежны потери в окружающую среду, которые обозначают как Q₅. Таким образом, получаем следующий тепловой баланс:

Если левую и правую часть этого равенства разделить на количество введенного тепла Q_г и умножить на 100, то получаем:

В двух последних уравнениях Q₁ и q₁ — это полезно используемое тепло, только Q₁ — величина в МВт или Гкал/ч, a q₁ — величина в %. По существу q₁ — это и есть η — коэффициент полезного действия (КПД) котла или другого топливоиспользующего агрегата, так как η = КПД = q₁ = Q₁/Q_г × 100%.

Таким образом, при выборе мощности горелки Q_г необходимо учитывать не только количество потребного тепла Q₁ но и КПД топливоиспользующего агрегата η:

В некоторых европейских странах для расчета КПД теплогенератора пользуются упрощенной формулой, которая основана на эмпирических коэффициентах:

где P_s — сумма потерь теплоты с дымовыми газами, %. Если известна концентрация кислорода в продуктах сгорания, то

А если известна концентрация С0₂, то можно определить сумму потерь по другой формуле:

В двух последних уравнениях Т_г и Т_в — соответственно, температура дымовых газов и воздуха, подаваемого на горение (°С), а В, А₁, и А₂ — эмпирические коэффициенты, зависящие от вида сжигаемого топлива:

Топливо	А1	А2	В
Метан	0,66	0,38	0,010
Сжиженный нефтяной газ	0,63	0,42	0,008
Дизельное топливо	0,68	0,5	0,007
Мазут	0,68	0,52	0,007

Зная мощность горелки, легко подсчитать расход топлива. Если, например, горелка мощностью 0,516 Гкал/ч (600 кВт) должна работать на природном газе с теплотой сгорания 8000 ккал/м3 (33,49 МДж/м3), то расход топлива составит:

В_г = 516 Мкал/ч : 8 Мкал/м³ = 64,5 м³/ч, или В_г = 600 кВт : 33490 кДж/м³ = 0,018 м³/с ≈ 64,56 м³/ч

В заключение повторим еще раз: подбор горелки осуществляется по мощности агрегата. Мощность агрегата дает нам расход топлива. Многие производители оборудования приводят в технических характеристиках полезную мощность Q₁. Следовательно, необходимая мощность горелки с учетом КПД агрегата определяется по вышеприведенной формуле:

Диапазон регулирования

Кроме максимальной мощности горелки, для которой мы рассчитали расход топлива, нужно знать еще и минимальную мощность, необходимую для удовлетворения технологических нужд. Обычно минимальная мощность (и, соответственно, минимальный расход топлива) в несколько раз меньше максимальной. Среди характеристик любой горелки отношение последней к первой является одной из важнейших и называется коэффициентом рабочего регулирования К_р.р. Максимальный К_р.р. имеют обычно газовые горелки с принудительной подачей воздуха без предварительного смешения, а также инжекционные горелки с частичной подачей первичного воздуха. У таких горелок К_р.р. = 5, т. е. они позволяют работать в диапазоне мощностей от 20 до 100% номинальной. Менее привлекательны в этом отношении газовые излучающие горелки (К_р.р. = 2) и жидкотопливные горелки с форсунками механического распыливания (К_р.р.= 1,5).

Учет конструкции камеры сгорания

Кроме максимальной и минимальной нагрузок имеется еще один параметр, который необходимо знать при выборе горелки. Этот параметр — противодавление в камере сгорания. Сравнительно крупные отопительные и промышленные котлы оборудованы, как правило, дымососами и благодаря этому работают с «уравновешенной тягой», т. е. в топочной камере таких котлов поддерживается небольшое разрежение (обычно от 2 до 5 мм вод. ст.). Но имеется большое количество топливосжигающих устройств, в том числе большинство водогрейных отопительных котлов, в которых эвакуация продуктов сгорания осуществляется за счет небольшого наддува в камере сгорания. Поэтому противодавление в камере сгорания должно обязательно учитываться при выборе горелки.

В предлагаемом каталоге для подавляющего большинства газовых, жидкотопливных и газомазутных горелок приведны диаграммы «Область работы горелок». На таких диаграммах показан диапазон мощности, в котором может эксплуатироваться горелка, и противодавление в камере, допустимое в этом диапазоне нагрузок <рис. 27).

Мощность горелки на подобных графиках приводится обычно в кВт, но может быть использован и расход определенного топлива на горелку: кг/ч для жидкотопливных и м³/ч для газовых горелок. Давление в камере сгорания приводится в мбар или в Па.

Часто на одном графике изображают рабочий диапазон не одной горелки, а целого модельного ряда, т. е. семейства горелок одного типа, но с разным диапазоном мощностей.

Рабочий диапазон горелки устанавливается по результатам испытаний горелки на стенде в соответствии с методами, предусмотренными европейским законодательством:

• стандарт EN 267 для жидкотопливных горелок;
• стандарт EN 676 для газовых горелок.

На рис. 28 приведен график, который позволяет установить размеры испытательного стенда для определения рабочего диапазона вентиляторных горелок на жидком топливе и на газе.

И еще один параметр, который необходимо учитывать при выборе горелок, — длина факела. При максимальной нагрузке она не должна превышать глубину камеры сгорания. Если факел будет касаться сравнительно холодных поверхностей нагрева, это приведет к образованию сажи даже при сжигании природного газа. Еще больших неприятностей можно ожидать при сжигании серосодержащих жидких топлив.

Поперечное сечение камеры сгорания также должно быть достаточным, чтобы раскрытие факела после выхода их горелки не привело к касанию поверхностей нагрева.

Другие параметры горелочных устройств

Еще одно важное условие при выборе газовой горелки: располагаемое давление газа в системе должно быть достаточным для преодоления сопротивления самой горелки, а также противодавления в камере сгорания. Для большинства горелок в каталоге приведены диаграммы зависимости давления газа от расхода. По такой диаграмме, зная расход газа при номинальной нагрузке (м³/ч), легко определить снижение давления газа в системе (мбар). К полученному таким образом перепаду давления нужно прибавить, как уже говорилось, давление в камере сгорания, а сумму сравнить с располагаемым давлением газа перед клапаном. Если располагаемое давление окажется меньше, то горелка при данном сопротивлении клапанов на входе не сможет обеспечить требуемую тепловую мощность.

В случае сжигания жидкого топлива большое значение имеет выбор форсунки, которой оборудуется горелка. Форсунка должна быть рассчитана на пропуск нужного количества мазута или дизтоплива, а головка форсунки должна располагаться в том месте, которое рекомендовано инструкцией изготовителя котла или другого топливоиспользующего оборудования.

Что касается топлива, то его выбор, как правило, зависит от наличия природного газа при гарантии его бесперебойного поступления. Становится очевидным, что природный газ по своим потребительским свойствам опережает все другие топлива: он избавляет от необходимости иметь запас топлива и в значительной степени решает экологические проблемы.

При невозможности обеспечить надежную поставку газа можно рекомендовать пропан-бутановые смеси (сжиженный нефтяной или природный газ) или легкое жидкое топливо. В случае использования топочных мазутов появляются дополнительные сложности с приемкой и хранением топлива, с эксплуатацией горелок и всей котельной установки, а также с загрязнением атмосферы продуктами сгорания (рис. 29)-

Понятно, что при выборе топлива окончательное решение зависит от наличия того или иного топлива, от его стоимости, условий поставки, продолжительности отопительного сезона и т. д.

Общие рекомендации по выбору горелок

На рынках наблюдается огромный выбор различных типов горелок, имеющих одинаковые показатели по мощности и виду топлива. И вместе с тем почти каждый тип горелок, выпускаемый отечественными или зарубежными производителями, имеет свои особенности. Поэтому окончательный выбор горелочного устройства должен определяться максимальным удовлетворением требований технологии, экологии и надежности всей системы теплоиспользования. Требования технологии, в свою очередь, включают эффективность сжигания топлива, удобство монтажа и профилактических ремонтов, простоту эксплуатации. Было бы неправильно утверждать, что какой-то определенный тип горелки является универсальным, т. е. имеет явное превосходство над остальными. Вообще, не существует абсолютно хороших и абсолютно плохих горелок, есть только подходящие и неподходящие горелки для данных конкретных условий.

На основе опыта эксплуатации можно высказать некоторые соображения о том, какие характеристики улучшают конструкцию горелки:

• горелка при всей своей сложности не должна иметь подвижных частей, воспринимающих тепловое излучение факела; практика показала, что эти устройства при эксплуатации себя не оправдывают и быстро выходят из строя под действием высоких температур в топочной камере;
• сечения для прохода газа и воздуха в горелке и конфигурацию клапанов следует выбирать так, чтобы сопротивление было минимальным; давление газа и воздуха в основном должно быть использовано для создания таких скоростей в выходном сечении горелки, которые нужны для более полного смешения топлива с воздухом;
• для стабилизации горения предпочтительнее использовать аэродинамические методы, т. е. создавать зону рециркуляции высокотемпературных продуктов сгорания к корню факела.

Что касается удобства эксплуатации, то в этом отношении лучше других зарекомендовали себя автоматизированные блочные горелки (АБГ). Эти горелки имеют встроенные вентиляторы, сложную автоматику, которая позволяет исключить влияние человеческого фактора из процесса обслуживания котлов или других топливосжигающих установок.

Главным достоинством АБГ является возможность осуществления контроля работы котельных установок с центрального диспетчерского пункта. В конструкцию АБГ уже заложена оптимизация работы горелок при разных нагрузках, что устраняет необходимость в квалифицированном обслуживающем персонале.

Кроме того, АБГ отличаются компактностью, они удобны при осмотрах, а также при замене отдельных частей и узлов. К тому же практически все АБГ имеют привлекательный внешний вид (рис. 30). Конструкция горелки позволяет производить очистку некоторых деталей без разборки узла подвода топлива и демонтажа горелки. Заменяемые детали таких горелок обычно исключают возможность неправильной сборки, самопроизвольного перемещения или разъединения деталей.

Автоматика горелки не только обеспечивает пуск АБГ по заданной программе и регулирование тепловой мощности, но и выключает горелку при недопустимых отклонениях контролируемых параметров. В целях безопасности в таких горелках не допускается подача газа в горелку, пока не устранена неисправность.

Экологичность горелок

Токсичные вещества в продуктах сгорания

При сжигании малосернистого жидкого топлива дымовые газы содержат небольшие количества сернистого ангидрида S0₂, оксидов азота NO_x и продуктов неполного При сжигании природного газа единственными загрязнителями атмосферы являются NO_x и СО. Эти вещества токсичны, при повышенной концентрации в приземном слое воздуха они наносят большой вред здоровью людей, животному и растительному миру. Поэтому уже многие годы в России, как и в других развитых странах, существует законодательное ограничение по допустимой концентрации токсичных компонентов (NO_x, S0₂, СО) в продуктах сгорания органического топлива.

Выбросы сернистого ангидрида определяются содержанием серы в исходном топливе, а вот количество NO_x и СО во многом зависит от конструкции горелки и режима работы.

Количество выбрасываемых токсичных загрязнителей оценивается обычно по концентрации этих веществ в продуктах сгорания (мг/м³) или по удельной величине выбросов на единицу введенного через горелку тепла. В России такой единицей измерения служит г/МДж, а в большинстве европейских стран — мг/кВт-ч. Приборы, измеряющие концентрацию токсичных и нетоксичных компонентов в продуктах сгорания, часто имеют градуировку в ppm (part per million). Соотношение между объемной концентрацией в ppm и массовой концентрацией в мг/м³ определяется удельной плотностью токсичных компонентов:

• 1 ppm оксида углерода = 1,25 мг/м³
• 1 ppm оксида азота = 1,34 мг/м³
• 1 ppm диоксида азота = 2,05 мг/м³
• 1 ppm диоксида серы = 2,86 мг/м³

Соотношение между удельными выбросами, выраженными в г/МДж и мг/кВт-ч, для всех одинаково: г/МДж = 3600 мг/кВт-ч и мг/кВт-ч = 0,278-10’3 г/МДж

Объемную концентрацию любого компонента можно снизить, разбавив продукты сгорания воздухом. Поэтому концентрацию СО, NO_x и S0₂ принято пересчитывать на стандартный избыток воздуха. В Западной Европе стандартным считается избыток воздуха, соответствующий 0₂ = 3%, в России — 0₂ = 6% (т. е. а = 1,4). На практике, измерив концентрацию, например, NO_x при 0₂ изм отличном от 6%, нужно пересчитать измеренную концентрацию NO_x на стандартную:

В Западной Европе формула для приведения концентраций к стандартной будет другой:

Допустимые выбросы оксидов азота

При выборе горелки (например, на природном газе) необходимо принимать во внимание Изменение № 1 к ГОСТ Р 50591 — 93 «Горелки газовые промышленные. Предельные нормы концентрации NO_x в продуктах сгорания» (табл. 5). Этот государственный стандарт, основанный на статье 32 Закона РФ «Об охране окружающей среды», носит межотраслевой характер и является обязательным для всех владельцев котельных установок на газе, работающих на территории РФ.

В конструкцию большинства типов горелок зарубежных производителей заложены технические решения, обеспечивающие сравнительно низкие концентрации NO_x и СО в дымовых газах за котлом. В Германии, например, уже более 20 лет существует знак экологичности «Голубой ангел», который присваивается только таким горелкам, которые обеспечивают чрезвычайно низкий уровень концентрации NO_x в дымовых газах. Последний раз Министерство экологии Германии пересматривало нормы «Голубого ангела» в 1998 г. <рис. 33)- В соответствии с этими нормами для получения знака экологичности распылительные горелки для жидкого топлива должны обеспечивать концентрацию NO_x не более 86 мг/м³ (в пересчете на N0₂ в сухой пробе дымовых газов при стандартных условиях: 0°С, 101,3 кПа, 6% 02, т. е. при а = 1,4). При сжигании природного газа низкоэмиссионные блоки котел-горелка должны иметь концентрацию NO_x Допустимые выбросы оксида углерода

Оксид углерода часто называют угарным газом. Это безвкусный газ, без цвета и запаха. Он плохо рассеивается, т. к. его плотность (р = 1,25 кг/м3) близка к плотности воздуха. Как и другие токсичные газы, оксид углерода опасен только при определенной его концентрации в воздухе. Большое значение имеет также время, в течение которого человек дышит воздухом, содержащим СО.

Для наглядности рис. 34 приведены кривые, характеризующие степень физиологического воздействия различных концентраций СО на организм человека. Из рисунка видно, что при концентрации оксида углерода менее 0,01% (т. е. 125 мг/м³) влияние загазованности помещения будет незначительным в течение нескольких часов. Но если концентрация СО достигает, например, 0,02% (250 мг/м³), то уже через 3 ч начинаются головные боли и тошнота.

Для обеспечения санитарно-гигиенических норм по допустимой концентрации СО в воздухе приходится ограничивать содержание оксида углерода в продуктах сгорания. Если рассматривать эту проблему применительно к промышленным и отопительным котлам, то наиболее представительным документом является Изменение № 4 к ГОСТ 10617-83 (табл. 6).

Выбросы диоксида серы

Выбросы сернистого ангидрида, как уже отмечалось выше, целиком определяются содержанием серы в исходном топливе. Режим сжигания и тем более — конструкция горелки практически не оказывают влияния на концентрацию S0₂ в продуктах сгорания. Исключением можно считать только котлы, сжигающие в пылевидном состоянии сланцы или бурые угли Канско-Ачинского бассейна. В минеральной массе этих топлив содержится много оксида кальция, который частично связывает S0₂. Интенсивность процесса связывания зависит от температуры в топочной камере, поэтому в какой-то степени можно говорить о влиянии конструкции горелки на выбросы S0₂. Но относится это только к горелкам пылеугольных котлов, сжигающих твердое топливо с повышенным содержанием СаО в минеральной массе.

Если же говорить о других серосодержащих топливах (главным образом — о мазуте), то практически единственным средством обеспечения разрешенных выбросов S0₂ является использование малосернистых жидких или твердых топлив. Так, при сжигании мазута с содержанием серы 2,3% (по массе) в дымовых газах концентрация S0₂ будет составлять примерно 4000 мг/м³. При переходе на малосернистый мазут (S_r = 0,5%) концентрация сернистого ангидрида в дымовых газах уменьшится до 700-800 мг/м³ (в пересчете на а = 1,4).

Уровень шума в вентиляционных горелках

Важной экологической характеристикой вентиляционных горелок является шум, источниками которого могут быть: насосы в насосном отделении, вентилятор для подачи воздуха на горелки, факел. Первичный и основной источник шума в блочных горелках — отдельно устанавливаемый вентилятор.

Прежде чем рассматривать методы борьбы с шумом, полезно разобраться в природе этого явления. Итак, шум — этj нежелательный звук в акустическом диапазоне с частотой on 20 до 20000 Гц, который вызывает раздражение и наносит ущерб здоровью. Звук — это совокупность механических колебаний в упругих средах и телах. Излучение звука определенным источником является излучением энергии, которая при делении на время дает звуковую мощность. Мощность звука W измеряется в ваттах (Вт), а уровень звуковой мощности L_w — в децибелах (дБ). В качестве примера приведем несколько цифр: мощность звука работающего отбойного молотка равна 1 Вт, а уровень звуковой мощности — 120 дБ; мощность звука крупного центробежного вентилятора — 0,1 Вт, а уровень его звуковой мощности — 110 дБ.

Разница между давлением в присутствии звука и давлением при отсутствии звука в определенной точке пространства называется звуковым давлением. Измеряется звуковое давление в паскалях (Па), а уровень звукового давления — в децибелах.

Еще несколько цифр для примера: оператор пневматического механизма подвержен уровню звукового давления 130 дБ при звуковом давлении 63 Па; токарь при работе станка испытывает шум 90 дБ при звуковом давлении 0,63 Па.

В открытом пространстве, когда волны от источника звука двигаются во всех направлениях, уровень звукового давления понижается по мере удаления от источника излучения. Это снижение составляет примерно 6 дБ при каждом удвоении расстояния от источника излучения до точки замера.

В помещении, где обычно устанавливают теплогенератор с горелкой, многое зависит от коэффициента поглощения стен этого помещения λ. Так, например, если стены помещения отделаны штукатуркой, коэффициент λ. меняется от 0,02 до 0,04 (в зависимости от центральной полосы частот). Если же стены помещения покрыты минеральной ватой толщиной 5 см, то λ = 0,38-0,86. Достаточно высокое значение коэффициента поглощения может быть получено при покрытии стен эластичным пенополиуретаном плотностью 30 кг/м3. Особенно эффективно покрытие РИ 3 (λ = 0,25-0,70) толщиной 50 мм или РИ 5, у которого 30 мм — это основание и еще 20 мм — ячеистые элементы.

Теперь рассмотрим мероприятия, которые могут ограничить шум, создаваемый вентиляторными горелками. Наиболее эффективный метод — установка горелки в звукоизолирующий кожух. Для моноблочных горелок фирмы Riello, например, используется кожух из звукопоглощающего материала, который снижает шум от вентилятора, топливного насоса и частично — от факела.

Дополнительное снижение шума обеспечивается при установке вентилятора на антивибрационные подставки. Соединения вентилятора и воздуховодов выполняют из антивибрационных переходников. Сечение воздуховодов не должно меняться в непосредственной близости от вентилятора, а угол перехода не должен превышать 15°. Шибера, заслонки или воздухоподогреватели следует устанавливать на расстоянии не ближе трех диаметров от вентилятора.

Топливные насосы для снижения шума рекомендуется устанавливать на эластичные виброгасители, отдельно от горелки.

В тех случаях, когда требуется очень сильно снизить шум, внутри всасывающего воздуховода можно установить специальные глушители. Они представляют собой перегородки из звукопоглощающего материала. При этом, конечно, нужно учесть потерю давления из-за дополнительного сопротивления воздушного тракта.

Безопасность горелок

Сами по себе горелки не представляют серьезной опасности для владельцев топливоиспользующих агрегатов, а также для ремонтного и эксплуатационного персонала. Но через горелки в камеру сгорания или в топку котельной установки подаются топливо и воздух. Неправильная организация процесса горения способна привести к взрыву, последствия которого могут быть катастрофическими.

В чем опасность горючей смеси

Известно, что горючие вещества характеризуются определенной температурой воспламенения и образуют с воздухом взрывоопасные смеси, причем каждое вещество имеет нижний и верхний пределы воспламеняемости. Если концентрация горючего в воздухе слишком мала, можно не опасаться взрыва и если она слишком велика — опасности тоже нет. Для метана, например, который является основной составляющей природного газа, температура самовоспламенения составляет (по разным источникам) от 537 до 645°С, нижний предел воспламеняемости — 5,3% по объему в воздухе, а верхний предел — 14%.

Следует помнить, что взрыв фактически представляет собой сгорание топлива с большой скоростью, при котором выделяется очень большое количество энергии за короткий промежуток времени. При этом происходит весьма быстрое увеличение объема газов, что и приводит к разрушению топливоиспользующего агрегата. В водотрубных промышленных котлах при взрывах повреждаются стенки корпуса, огнеупорная кладка, а в случае повреждения поверхностей нагрева образуется значительный объем пара, что еще больше усугубляет последствия взрыва. В жаротрубно-дымогарных котлах самым слабым местом при взрыве оказывается узел присоединения горелки. Срыв крепежных болтов может привести к выбросу горелки, что особенно опасно для обслуживающего персонала.

В качестве пассивной защиты на промышленных и крупных отопительных котлах используют взрывные клапаны. Срабатывание таких клапанов при аномальном повышении давления предотвращает разрушение корпуса котла. Но самым надежным средством защиты котла от взрыва является недопущение образования взрывоопасных смесей.

Как исключить возможность взрыва

В случае использования газообразного топлива важно не допускать попадания газов через систему клапанов в неработающую камеру сгорания (разумеется, при отсутствии горения). Поэтому клапаны подачи газа как на пилотную (растопочную), так и на основную горелку выполняют сдвоенными, а между ними устанавливают клапан для выхлопа в атмосферу. При таком решении возможная утечка газа через первый клапан будет уходить в окружающую среду, а не в топочную камеру. И даже при наличии данной схемы перед пуском установки требуется тщательная вентиляция камеры горения и газоходов.

При использовании жидкого топлива опасная ситуация возникает по-другому. Если солярка или мазут попадают в топку неработающего котла, их нельзя удалить обычной вентиляцией. Жидкое топливо после остановки котла продолжает испаряться, образуя смесь, которая может воспламениться при относительно умеренных температурах.

При плохой работе форсунки даже наличие фотоэлемента, контролирующего состояние факела, не спасает от попадания жидкого топлива на под топочной камеры: из-за грубого распыливания (например, при низком давлении) капельки мазута падают на стенки и затем скапливаются в нижней части камеры сгорания. При этом фотоэлемент фиксирует наличие факела и не сигнализирует о возможных неприятностях.

Итак, для исключения взрыва необходимо, чтобы все топливо, поступающее в топку, обязательно сгорало. А добиться этого можно только при правильном выборе горелки, соответствующей подготовке топлива и исправном состоянии всей горелочной установки.

Включение горелки — ответственный момент

Как бы ни были мы уверены в герметичности арматуры на топливоподающей линии, перед включением горелки все же необходимо произвести тщательную вентиляцию котла. Вентиляция обычно считается достаточной, если через всю установку прошел объем воздуха равный 6-8-кратному объему камеры сгорания и газоходов. Причем интенсивность вентиляции должна быть максимальной, чтобы удалить оставшиеся газы из всех газоходов.

Только после завершения вентиляции зажигают пилотную (запальную) горелку, подавая на нее природный или сжиженный газ с нужным количеством воздуха. Надежное зажигание осуществляется в том случае, если искра между эяектродами запальной горелки возникает вблизи зажигаемой смеси или непосредственно в потоке горючей смеси.

Тепловая мощность стационарной запальной горелки непрерывного действия не должна превышать 5% номинальной тепловой мощности основной горелки. Переносная запальная горелка может иметь тепловую мощность не более $0 кВт. Не разрешается использовать электрическое устройство запальной горелки для розжига основной горелки. На рис 35 показано запально-защитное устройство для дистанционного розжига газомазутных горелок типа ГМГм и для контроля наличия пламени при помощи сигнализатора горення с фотодатчиком.

Если промышленный котел имеет несколько горелок с ручным управлением и факел одной из этих горелок обеспечивает зажигание пламени других горелок, то допускается оснащение запальной горелкой только одной (растопочной) горелки.

И еще несколько правил, которые необходимо соблюдать для одиночно установленных жидкотопливных автоматических горелок. Если мощность такой горелки не превышает 0,35 МВт, то продувка камеры сгорания может быть обеспечена или естественной вентиляцией в течение 30 с, или принудительной вентиляцией длительностью не менее 5 с при номинальном расходе воздуха.

Если мощность одиночно установленной жидкотопливной горелки больше 0,35 МВт, то количество продувочного воздуха должно быть не менее утроенного суммарного объема всей установки или пятикратного объема камеры сгорания. Обычно это условие соблюдается, если продувка котельной установки перед ее растопкой длиться 15 с и расход воздуха при этом соответствует его расходу при номинальной нагрузке горелки.

И последнее требование к безопасности горелок: температура елементов, предназначенных для ручного управления не должна превышать 45°С при изготовлении из неметаллических материалов и 40°С, если эти элементы горелок изготовлены из металла.