Газові пальники

Газовими пальниками називаються пристрої, що забезпечу­ють стійке спалювання газоподібного палива і регулювання процесу горіння.

Газовий пальник повинен забезпечувати можливість підве­дення в зону горіння необхідної кількості газу і займання газо­повітряної суміші, а також гарантувати за правильної експлу­атації практично повне згоряння горючого газу і створення необхідної температури в зоні горіння і камері згоряння.

Робота пальника вважається стійкою, якщо тривале горіння газу відбувається без відриву і проскакування полум'я. Швидкість процесу горіння, висота і форма полум'я залежать від способу і швидкості змішування газу з повітрям.

Розрізняють три основні способи змішування пального газу з повітрям: дифузійний (зовнішнє змішування), дифузійно - кінетичний (часткове попереднє змішування) і кінетичний (повне попереднє змішування). Характер газового полум'я залежить від способу змішування горючого газу з повітрям, складу газоповітряної суміші і конструкції пальника.

Найвища температура полум'я (до 1500 °С) і найменша дов­жина його полум'я досягаються повним попереднім змішуван­ням горючого газу з повітрям. У разі спалювання горючого газу, попередньо не змішаного з повітрям, полум'я значно подов­жується, а максимальна температура його не перевищує 1100 °С. Пояснюється це поступовим утворенням газоповітряної суміші. З початку процесу за нестачі повітря відбувається неповне згоряння газу, що призводить до виділення водню і вуглецю. Наявність вуглецю в складі полум'я спричиняє свічіння останнього. Потім завдяки інжекційним властивостям факела в зону горіння надходять нові порції повітря, що забезпечує догорання водню, вуглецю і незгорілого горючого газу.

За характером і кольором полум'я можна судити про пра­вильність горіння газу. У разі нестачі повітря полум'я сильно подовжується і в ньому з'являються жовті язики, що коптять і свідчать про неповне згоряння газу. У разі правильного (по­вного) згоряння газу і незначного надлишку повітря полум'я майже прозоре, з синьо-фіолетовим відтінком і чітким блакитнувато-зеленуватим внутрішнім конусом у кожного факела.

За значного надлишку повітря полум’я різко коротшає і стає майже безбарвним.

Якщо цілком підготовлену газоповітряну суміш спрямувати на розігріті до температури 1200 °С керамічні чи металеві верхні, то згоряння її буде відбуватися у факелі граничної величини. Такий спосіб спалювання газу називається безполуменевим.

Класифікація та будова газових пальників

Газові пальники класифікують за такими ознаками: спосо­бі подавання повітря, номінальним тиском газу і повітря, теплотою згоряння газу, номінальною тепловою потужністю, ожиною факела (калібра) і методом стабілізації (створення стійкості) факела.

За способом подавання повітря розрізняють пальники

· зовнішнього змішування — дифузійні (газ змішується з повітрям одночасно спалюється)

· внутрішнього змішування (в ка­ру згоряння подається газоповітряна суміш уже повністю або частково підготовлена).

Пальники, в які повітря всмоктується завдяки енергії струменя газу, називаються інжекційними.

Розрізняють інжекційні газові пальники з частковим і повним попереднім змішуванням горючого газу з повітрям. В інжекційних пальниках змішується з повітрям усередині пальника. Повітря, що уходить, поділяється на первинне (30-60 %) та вторинне.

У безполуменевих інжекційних пальниках усмоктується повітря, необхідне для спалювання газу. В апаратах підприємств громадського харчування використовуються інжекційні пальники низького тиску з частковим і середнім змішуванням газу з повітрям.

Рис.Принципові схеми інжекційних газових пальників:

а — полуменевий багатосопловий; б — полуменевий односопловий; в — без­полуменевий; 1 — сопло; 2 — змішувач газу з повітрям; 3 — насадка; 4 — регулятор первинного повітря

Усі інжекційні газові пальники мають конструктивні відмінності, але будова у них майже однакова.

Інжекційні газові пальники мають такі основні елементи: сопло, регулятор пер­шого повітря, змішувач і насадку. Сопло призначене для давання газу в пальник зі швидкістю 30-50 м/с, що забезпечує інжекцію повітря. Під час виходу із сопла швидкість газу значно збільшується, тому що діаметр сопла в багато разів менший за діаметр газопроводу. Виходячи із сопла з великою швидкістю, газ створює у змішувачі розрідження, у результаті якого і всмоктується первинне повітря.

Змішувач пальника служить для змішування газу з первин­ним повітрям, а також вирівнювання концентрації і швидкості руху газу і повітря в усьому обсязі газоповітряної суміші. В інжекційних пальниках змішувачам зазвичай надають форму трубки Вентурі. Такий змішувач має мінімальний гідравлічний опір і складається зі звуженої (конфузор), циліндричної (горло­вина) і розширеної (дифузор) частин.

Конфузор призначений для організованого підсмоктування повітря за мінімального опору завдяки розрідженню, створю­ваному струменем газу, що виходить із сопла. Для цього його виконують у вигляді зрізаного конуса з кутом 30°.

Горловина потрібна для вирівнювання швидкості газу і повітря в усьому обсязі газоповітряної суміші, дифузор —для вирівнювання концентрації газу і повітря в газоповітряній суміші гальмуванням струменя і зменшенням швидкості руху останнього по пальнику, що створює додатковий напір (тиск), необхідний для подолання опору під час проходження газо­повітряної суміші через отвори насадки.

Насадка сприяє рівномірному розподілу газоповітряної су­міші по вихідних отворах, а також створює форму і розміри факела, що відповідають формі і розмірам поверхні нагрівання або камері згоряння апарата. Регулятор первинного повітря ре­гулює кількість повітря, що надходить у змішувач пальника.

Пальники відрізняються один від одного тепловою потуж­ністю, а також конструкцією насадки, змішувача, регулятора повітря і сопла.

Інжекційні полуменеві пальники прості у виготовленні, не потребують додаткових пристроїв для подавання повітря. Їх позитивною якістю є коротке полум'я з високою температу­рою, в якому відсутні незгорілі частинки вуглецю завдяки попередньому перемішуванню газу з повітрям.

Кожен пальник має на­садку, а саме:

конфорковий — конічної форми з ковпачком для підведення вторинного повітря;

трубчастий — трубчасту різної форми (Н-подібний, П- подібний);

кільцевий — у вигляді кільця, по колу та радіусу якого розташовані отвори для виходу газоповітряної суміші; щілинний — у вигляді вузької щілини;

факельний — у вигляді короткої трубки, що закінчується ко­нічним отвором, і може бути виконана з кожухом або без нього;

Рис. Полуменеві інжекційні пальники:

а — конфорковий; б — факельний; в — запальниковий; г — щілинний; д — кільцевий; є — трубчастий багатосопловий; ж — трубчастий Н-подіб- ний; з — безполуменевий; 1 — сопло; 2 — змішувач; 3 — регулятор пер­винного повітря; 4 — насадка; 5 — рефлектор; 6 — розподільна коробка

Запальники є різновидом газового пальника і призначені для розпалювання пальників у важкодоступних місцях;

У безполуменевих інжекційних пальниках на відміну від полуменевих газ згоряє тонким шаром на поверхні випромі­нювальної насадки (без видимого факела). Таке спалювання можливе завдяки тому, що в безполуменевих пальниках як первинне інжектується все повітря, необхідне для згоряння газу. Цілком підготовлена газоповітряна суміш з невеликим тиском (20—30 Па) надходить у розподільну коробку і прохо­дить через керамічну насадку, що складається з вогнетривких плиток з великою кількістю циліндричних каналів малого діаметра. Невелика швидкість виходу газоповітряної суміші з отворів насадки (0, 1—0, 16 м/с) забезпечує згоряння її в по­верхні насадки у верхній частині каналів.

Насадки безполуменевих пальників виготовляють з кера­мічних плиток розмірами, мм: довжина — 69, ширина — 47, висота (товщина) — 12. Кожна плитка має 682 циліндричні отвори діаметром 1, 5 мм. Сумарна площа всіх отворів стано­вить 45—48 % загальної площі плитки.

Безполуменеві пальники у порівнянні з полуменевими мають такі переваги: більшу повноту згоряння газу, мож­ливість установлення в будь-якому положенні (вертикально­му, горизонтальному — насадкою догори чи донизу) у каме­рах згоряння мінімальної висоти. Проте через повну попе­редню підготовку газоповітряної суміші ці пальники мають високу чутливість до змін параметрів горючого газу, тому втрачають стійкість у роботі у разі зміни тиску газу перед соплом, що знижує їхні експлуатаційні показники.