Горелка — устройство, с помощью которого осуществляются образование смесей газообразного, пылевидного или жидкого топлива с воздухом или кислородом и подача их к месту сжигания. Они предназначены для ввода газа и окислителя (обычно воздуха) в печь или топку, смешения потока до начала горения или в самом процессе горения и для стабилизации факела. В данном случае под стабилизацией понимается создание условий, обеспечивающих надежное горение факела без погасаний, пульсаций или отрыва от горелки. За очень редким исключением это достигается путем создания такого аэродинамического режима, при котором образующиеся при сгорании раскаленные продукты непрерывно подмешиваются к свежей топливовоздушной смеси, обеспечивая ее зажигание.
По принципу смесеобразования газовые горелки можно разделить на две большие группы: инжекционные
и смесительные. К первой относятся, в частности, горелки бытовых газовых плит. Газ с избыточным давлением в несколько килонаскалей, вытекая из сопла в смеситель, выполненный в форме эжектора, подсасывает в него нужное количество воздуха из окружающей среды и смешивается с ним. Количество инжектируемого воздуха примерно пропорционально расходу эжектирую-щего газа, поэтому при изменении тепловой мощности горелки (путем увеличения или уменьшения расхода газа с помощью вентиля или крана) соотношение газ — воздух, т. е. коэффициент избытка воздуха, остается приблизительно постоянным. Для его изменения при настройке горелки на линии подвода воздуха устанавливают заслонку или шайбу регулируемого сопротивления.
Инжекционные горелки не требуют установки вентилятора для подачи воздуха, но нуждаются в большом давлении газа. В крупных печах, особенно в котельных топках, чаще используются двухпроводные смесительные горелки, в которых газ и воздух подводятся под давлением и частично или полностью смешиваются в самой горелке или на выходе из нее. Интенсивное смешение можно организовать на небольшой длине, а ухудшая его, т. е. приближая горение к диффузионному, можно увеличить при необходимости длину факела. Стабилизация горения осуществляется обычно путем закручивания большей части подаваемого на горение воздуха (так называемого вторичного), создающего мощную циркуляцию к устью горелки раскаленных продуктов сгорания, поджигающих вытекающую из горелки газовоздушную смесь.
Ниже описан принцип работы горелки, широко используемой в крупных паровых котлах Таганрогского котельного завода. Из кольцевого газового коллектора газ со скоростью более 100 м/с подается через радиальные отверстия в воздушный поток. Основное количество воздуха (вторичный воздух) подводится через лопаточный завихритель (регистр), закручивающий поток для создания вихря на выходе из горелки и улучшения смешения. Часть воздуха (первичный воздух) проходит, минуя регистр, через регулирующий шибер, изменяющий длину факела. Скорость выхода газовоздушной смеси из горелки в топку составляет около 30 м/с. Данная горелка рассчитана на сжигание не только газообразного, но и жидкого топлива (мазута). Для этого в ней предусмотрена возможность установки мазутной форсунки. Оба топлива могут сжигаться совместно или раздельно. Га-зомазутные горелки современных паровых котлов имеют высокие производительности — до 3,1 м3/с по газу и 2,8 кг/с по мазуту. Газовые и газомазутные горелки устанавливают на стенах, потолке или поде камерной топки, представляющей собой камеру, форма которой определяется ее назначением. Предварительно подготовленная газовоздушная смесь сгорает очень интенсивно.
В ряде технологических процессов образуются горючие газы, содержащие к тому же вредные вещества, которые нельзя выбрасывать в атмосферу. Эти отходы можно разделить на две группы. В первую входят газы, нормальная скорость горения которых превышает 10— 15 см/с, а теплота сгорания Q£j > = =3 МДж/м3 (коксовый и доменный газы, газы ферросплавных печей и конвертеров, отбросные сероводородные газы нефтепереработки и т. д.). Эти газы сжигают так же, как и природный, однако при низких значениях Qfj желательно предварительно подогревать воздух, а иногда и сам газ (например, доменный) и использовать специальные горелки.
Газы, у которых QJ- < 3 МДж/м3 (отходящий газ сажевых заводов, большинство ваграночных газов, вентиляционные выбросы сушильных и других аппаратов, содержащие пары органических растворителей, например толуола, и т. д.), по существу, не являются горючими, а многие из них содержат и кислород, что делает их взрывоопасными и исключает их подогрев. В этом случае применяют огневое обезвреживание таких выбросов, сжигая их в топке вместе с природным газом. Вентиляционные выбросы, т. е. воздух, содержащий пары растворителя, часто используют просто в качестве дутьевого воздуха в топках и печах. При этом исключается загрязнение атмосферного воздуха и используется теплота сгорания выбросов.
Разновидность горелки — форсунка.
