Из предыдущих параграфов мы знаем, что перед сжиганием топливо должно быть смешано с кислородом. Через горелку в нужных пропорциях подаются горючий газ и необходимый для горения воздух. Они смешиваются, и в камере сгорания происходит контролируемое горение.
Газовые горелки можно классифицировать по двум критериям.
Первый зависит от того, каким образом в горелку подаётся поток воздуха, необходимого для горения. Согласно этому критерию можно выделить следующие типы горелок:
В горелке с естественной тягой воздуха используется принцип инжекции, т.е. часть воздуха подсасывается из атмосферы за счёт разрежения, создаваемого при движении потока газа через горелку. При этом воздух смешивается с горючим газом.
Как правило, в горелках с естественной тягой поток воздуха, попадаемый в горелку по принципу инжекции (первичный воздух), достигает не более 50% от того значения, которое необходимо для достижения идеального горения. Поэтому требуется наличие дополнительного количества воздуха в камере сгорания (вторичный воздух).
Инжекционные горелки крайне чувствительны к снижению разрежения в камере сгорания (тяга). Чем больше величина разрежения, тем большее количество воздуха всасывается внутрь и смешивается с газообразным топливом и наоборот, слишком маленькое разрежение является причиной горения при недостатке воздуха. В результате чего образуется крайне опасное токсичное вещество CO (угарный газ). Для предотвращения образования угарного газа в горелках с естественной тягой горение происходит при избытке воздуха (100% и более).
В горелках с форсированной тягой для обеспечения постоянства рабочих условий и безопасного (с точки зрения санитарно-гигиенических норм) горения применяется вентилятор, который обеспечивает подачу необходимого для горения воздуха в закрытую камеру сгорания. При этом количество первичного воздуха может достигать 100% от того значения, которое необходимо для идеального горения.
Первые две категории горелок, как правило, применяются в бытовых напольных и настенных котлах.
В вентиляторных горелках подача воздуха осуществляется напорными вентиляторами. Эти вентиляторы обеспечивают более или менее постоянные напор и производительность в не зависимости от тяги.
Использование вентиляторов позволяет добиться:
В горелках с принудительной тягой, газообразное топливо движется в том же направлении что и создаваемый вентилятором поток воздуха. При движении через головку горелки часть воздуха (первичный воздух) смешивается с газом и в виде газовоздушной смеси выходит через сопла горелки. Оставшийся воздух (вторичный воздух) подмешивается уже после выхода газовоздушной смеси из сопел. И. (по сравнению с атмосферными осадками) потерь давления на соплах, давление газа на входе в вентиляторную горелку обычно выше чем в атмосферной.
Второй критерий, по которому можно классифицировать горелки, зависит от процентного содержания в смеси воздуха, участвующего в горении, и топлива, до того, как стабилизируется пламя. Предшествующее смешиванию процентное содержание можно разделить на следующие группы:
В первых двух случаях смешивание газа и воздуха частично или полностью происходит до того, как смесь попадет в камеру сгорания. Поэтому горелки с форсированной тягой являются также и горелками с предварительным смешиванием.
Предварительное смешивание дает более быструю реакцию окисления, вследствие чего пламя у таких горелок короче. Кроме того, при постоянно устойчивом соотношении газ-воздух горение происходит тише.
В диффузионных горелках образование и горение газовоздушной смеси происходят более или менее одновременно. Для того, чтобы обеспечить экологически чистое горение с минимальным количеством избыточного воздуха, необходима повышенная турбулентность. Однако чем больше турбулентность потока, тем больше потери давления со стороны воздуха.
Горелки с принудительной тягой могут относится к типу горелок с предварительным смешиванием, и к типу диффузионных горелок.
Газообразное топливо может создавать с воздухом взрывоопасную смесь. Это происходит тогда, когда концентрация горючего газа достигает определённого значения, которое отличается у разных видов топлива. Чтобы исключить возможность образования взрывоопасной концентрации газовоздушной смеси и её взрыва в камере сгорания теплогенератора или дымоходе, в конструкции горелок с принудительной тягой предусмотрен предварительный этап вентиляции, который длится столько времени, сколько требуется для смены воздуха в камере сгорания.
