Горелки¶

Горелки — устройства для сжигания газообразного, жидкого или твёрдого топлива с целью получения высокотемпературного факела пламени. Применяются в промышленности (нагрев, плавка, сварка), в энергетике (котлы, турбины), в быту (туристические плиты, паяльные лампы) и в специальных областях (сварочные работы, утилизация отходов). Основными элементами любой горелки являются смесительная камера, система подачи топлива и окислителя (воздуха или кислорода) и стабилизатор пламени.

¶Устройство и принцип работы

Конструкция горелки зависит от типа топлива и назначения. В общем виде процесс горения включает три стадии: подготовку топливовоздушной смеси, её воспламенение и поддержание устойчивого факела.

• Газовые горелки — наиболее распространённый тип. Работают на природном газе, пропане, бутане или ацетилене. Смешивание газа с воздухом происходит либо за счёт естественной тяги (атмосферные горелки), либо принудительно с помощью вентилятора (дутьевые горелки). Ключевой параметр — соотношение «газ-воздух», от которого зависит полнота сгорания и температура пламени (до 2000 °C для пропан-кислородной смеси).
• Жидкотопливные горелки — используют дизельное топливо, мазут, керосин или отработанные масла. Топливо распыляется форсункой под давлением или центробежным диском, после чего испаряется и сгорает во взвешенном состоянии. Применяются в котельных установках и на морских судах.
• Твердотопливные горелки (пеллетные, пылеугольные) — сжигают измельчённое топливо (древесные гранулы, угольную пыль) в потоке воздуха. Отличаются сложной системой подачи и золоудаления.

¶Классификация

По способу организации горения горелки делятся на:

• Диффузионные — топливо и окислитель подаются раздельно, смешение происходит непосредственно в зоне горения. Дают длинный, коптящий факел, используются редко (например, в некоторых типах форсунок).
• Кинетические (инжекционные) — топливо и воздух предварительно перемешиваются в камере. Обеспечивают короткое, высокотемпературное пламя без сажи. Типичный пример — горелка паяльной лампы.
• Смешанные — комбинируют оба принципа.

По регулировке мощности выделяют одноступенчатые (вкл/выкл), двухступенчатые и модулируемые (плавное изменение пламени). По способу поджига — с ручным (спичка, пьезоподжиг) и автоматическим (электрод) розжигом.

¶Применение

¶Промышленность и энергетика

В металлургии горелки используются в доменных и мартеновских печах, при термической резке и сварке (ацетилено-кислородные горелки). В энергетике — в топках паровых котлов тепловых электростанций. Современные промышленные горелки оснащаются системами автоматического контроля пламени и датчиками утечки газа.

¶Бытовая сфера

Туристические газовые горелки (цанговые, резьбовые) работают от сменных баллончиков с пропан-бутановой смесью. Компактные модели весят от 50 граммов и развивают мощность до 3 кВт. Бытовые горелки также применяются для кровельных работ (наплавление рубероида) и в ювелирном деле.

¶Специальные области

• Горелки для пайки — создают узкое пламя с температурой до 1300 °C для соединения медных труб.
• Горелки для утилизации — сжигают горючие отходы, попутный нефтяной газ на факельных установках.
• Горелки для стеклодувных работ — дают длинное «мягкое» пламя для разогрева стекла.

¶Техника безопасности

Работа с горелками требует соблюдения правил: проверки герметичности соединений, использования редукторов для баллонов, обеспечения вентиляции (при сгорании выделяется угарный газ). Запрещается эксплуатировать неисправные устройства и использовать горелки вблизи легковоспламеняющихся веществ. В России эксплуатация газового оборудования регламентируется нормами МЧС и Ростехнадзора.

¶Историческая справка

Прообразом горелки считается паяльная лампа, запатентованная в 1870-х годах. Газовая горелка для сварки была изобретена в 1903 году французскими инженерами Э. Фуше и Ш. Пикаром на основе ацетилена. В середине XX века с развитием газовой промышленности появились автоматические дутьевые горелки для котлов. Современные модели оснащаются электронным управлением и системами самодиагностики.

¶Интересные факты

• Максимальная температура пламени газовой горелки (смесь ацетилена с кислородом) достигает 3100 °C — этого достаточно для резки стали.
• Самая маленькая горелка в мире (для микроэлектроники) создаёт пламя диаметром менее 1 мм.
• В горелках для факельных установок сжигается до 150 млрд м³ попутного газа ежегодно — это сопоставимо с годовым потреблением газа во Франции.

¶Источники

• ГОСТ 17356-89 «Горелки газовые. Термины и определения».
• Справочник «Промышленные горелочные устройства» под ред. В. П. Алексеева, 2008.
• Материалы НПО «Газстройдеталь» о классификации газогорелочных устройств.