Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Hořáky pro spalování zemního plynu (II)

3. Ejekční hořáky

Ejekční hořáky jsou hořáky, u nichž se spalovací vzduch nasává do směšovače ejekčním účinkem zemního plynu, vytékajícího z trysky. Tyto hořáky tedy ke své funkci nepotřebují zdroj spalovacího vzduchu.

Nízkotlaké ejekční hořáky, nazývané také atmosférické hořáky, jsou součástí převážné většiny domácích plynových spotřebičů, ale používají se i pro nejrůznější ohřevy v průmyslu. Atmosférické hořáky nasávají do směšovače pouze část celkového potřebného množství spalovacího vzduchu (n < 1). Zbylá část spalovacího vzduchu se přivádí do plamene hořáku tahem spotřebiče.

Středotlaké ejekční hořáky (injektorové hořáky) se používají převážně pro otop plynových pecí v různých průmyslových odvětvích. Injektorové hořáky nasávají díky vyššímu tlaku plynného paliva do směšovače veškerý potřebný spalovací vzduch (n > 1).

Mezi ejekční hořáky patří i hořáky s proudovými směšovači, u nichž je aktivním (sacím) médiem spalovací vzduch, který svým ejekčním účinkem nasává do směšovače plynné palivo.

3.1 Konstrukce ejekčních hořáků

Na obr. 1 je znázorněno funkční schema ejekčního hořáku. Zemní plyn s přetlakem Δp1 vytéká z plynové trysky rychlostí w1p a vytváří ve směšovači podtlak (Δp2 < 0). Spalovací vzduch je vlivem tohoto podtlaku nasáván z okolního prostředí (Δpv = 0) do směšovače.


Obr. 1

3.1.1 Plynové trysky ejekčních hořáků

Plynová tryska je část plynového hořáku, ve které se tlaková energie zemního plynu přeměňuje na energii kinetickou. V tab. 1 jsou uvedena různá provedení trysek plynových hořáků, s hodnotami rychlostních součinitelů trysek, které vyjadřují účinnost přeměny tlakové energie zemního plynu na výtokovou rychlost plynu z trysky.

Tvar plynové trysky l/D1 Rychlostní součinitel plynové trysky φ Tvar plynové trysky l/D1 Rychlostní součinitel plynové trysky φ
R1=R2=D1 0,97 1,5 0,9
1,5 0,94 1,5 0,89
1,5 0,92 1,5 0,87
1,5 0,91 1,5 0,82
1,5 0,905 0,5 0,75

Tab. 1



V tabulce 2 jsou uvedeny průměry plynových trysek D1 [mm] plynových hořáků v závislosti na výkonu hořáku PH a na přetlaku tranzitního zemního plynu Δp1 (při φ=0,92)

Výkon hořáku
PH [kW]
Přetlak tranzitního zemního plynu
Δp1
1,5 1,8 2,0 2,5 4,0 5,0 100
1 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,25
2 1,1 1,05 1,0 0,95 0,9 0,8 0,4
3 1,35 1,3 1,25 1,2 1,1 1,0 0,5
4 1,6 1,55 1,5 1,4 1,25 1,2 0,55
5 1,75 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 0,6
6 1,9 1,85 1,8 1,7 1,5 1,4 0,65
7 2,1 2,0 1,9 1,8 1,6 1,5 0,75
8 2,2 2,15 2,1 1,95 1,75 1,6 0,8
9 2,3 2,25 2,2 2,1 1,8 1,7 0,85
10 2,5 2,4 2,3 2,2 1,95 1,8 0,9
12 2,7 2,65 2,5 2,4 2,15 2,0 0,95
14 2,9 2,8 2,7 2,6 2,3 2,2 1,05
16 3,15 3,05 2,9 2,75 2,5 2,3 1,1
18 3,35 3,25 3,1 2,95 2,6 2,5 1,2
20 3,5 3,35 3,2 3,1 2,8 2,6 1,25
22 3,7 3,6 3,4 3,25 2,9 2,7 1,3
24 3,85 3,7 3,6 3,4 3,0 2,8 1,35
26 4,0 3,9 3,7 3,55 3,15 3,0 1,4
28 4,15 4,0 3,8 3,7 3,3 3,1 1,45
30 4,3 4,1 4,0 3,8 3,4 3,2 1,5
32 4,4 4,2 4,1 3,9 3,5 3,3 1,55
34 4,5 4,3 4,2 4,0 3,6 3,4 1,6
36 4,7 4,5 4,4 4,1 3,7 3,5 1,65
38 4,8 4,6 4,5 4,2 3,8 3,6 1,7
40 4,9 4,7 4,6 4,3 3,9 3,7 1,75
42 5,0 4,8 4,7 4,5 4,0 3,8 1,8
44 5,2 4,9 4,8 4,6 4,1 3,9 1,85
46 5,3 5,0 4,9 4,7 4,2 3,95 1,9
48 5,4 5,2 5,0 4,8 4,25 4,0 1,95
50 5,5 5,3 5,1 4,9 4,3 4,1 2,0

Tab. 2

Pro stanovení průměrů plynových trysek, případně výkonu hořáků PH, je také možno použít nomogramu na obr. 2. Nomogram je konstruován pro tranzitní zemní plyn a rychlostní součinitel plynové trysky φ = 0,92.


Obr. 2

Příklad 4

Stanovit výkon nízkotlakého atmosférického hořáku s přetlakem zemního plynu Δp 1 = 1,8 kPa a průměrem plynové trysky D1 = 2 mm.

Řešení:
Hodnota přetlaku Δp1 = 1,8 kPa na škále tlaků plynu se spojí s hodnotou průměru plynové trysky D1 = 2,0 mm. Na škále výkonů se odečte výkon hořáku PH = 7 kW. (Srovnej s tab. 2)

4. Hořáky s nuceným přívodem spalovacího vzduchu

Hořáky s nuceným přívodem spalovacího vzduchu tvoří druhou hlavní skupinu plynových hořáků a používají se převážně pro technologické ohřevy v průmyslových pecích (hořáky se společným ventilátorem) nebo jako zdroj tepla pro energetické kotle (blokové s vestavěným ventilátorem a hořáky velkých energetických bloků). Hořáky s nuceným přívodem vzduchu pracují s nízkým přetlakem zemního plynu (Δp1p < 5 kPa) a s přetlakem spalovacího vzduchu Δp1v = 1 až 5 kPa.

Zdrojem spalovacího vzduchu je obvykle radiální ventilátor. Spalovací vzduch je do hořáků přiváděn buď studený nebo předehřátý v rekuperátoru, případně v regenerátoru. Do této skupiny hořáků patří i rekuperační a regenerační hořáky, které mají výměník pro ohřev spalovacího vzduchu teplem spalin, odcházejících z pracovního prostoru pecí, vestavěný v tělese hořáku.

Podle způsobu směšování zemního plynu a vzduchu, podle tvaru a charakteru plamene se hořáky s nuceným přívodem spalovacího vzduchu dělí na tyto základní typy:

  • polovířivé hořáky se středně dlouhým plamenem
  • vířivé hořáky s krátkým plamenem
  • impulzní hořáky s vysokou rychlostí spalin
  • sálavé hořáky
  • sálavé trubky se spalováním v uzavřeném prostoru

5. Přehled hlavních typů hořáků pro spalování zemního plynu

5.1 Hořáky domácích spotřebičů

Domácí spotřebiče a spotřebiče v podnicích veřejného stravování, výrobnách potravin, komunálních službách, zdravotnických zařízeních apod. jsou vybaveny převážně nízkotlakými atmosférickými hořáky (viz Plynové spotřebiče (I),(II) a (III)).

5.1.1 Vařidlový hořák plynového sporáku


Obr. 3

Vařidlový hořák je atmosférický plynový hořák, používaný jako topný prvek plynových sporáků a vařičů.

Primární spalovací vzduch je do hořáku nasáván ejekčním účinkem plynného paliva a jeho množství se seřizuje regulačním šroubem (obr. 3). Sekundární spalovací vzduch je přiveden do plamene hořáku v oblasti ústí hořáku, které je z důvodu snadného čistění provedeno jako snímatelné.

Vařidlové hořáky moderních plynových sporáků jsou vybaveny zapalovacími elektrodami a případně i pojistkami plamene.

Plynové sporáky jsou obvykle vybaveny čtyřmi vařidlovými hořáky různých výkonů.

Parametry vařidlových hořáků sporáků MORA pro spalování tranzitního zemního plynu, od roku výroby 1987:

Hořák Ø trysky
[mm]
Hodinová spotřeba
[m3.h-1]
Výkon hořáku
[kW]
1x malý 0,75 0,096 0,90
2x střední 1,0 0,175 1,6
1x velký 1,3 0,280 2,6

5.1.2 Troubový hořák plynového sporáku

Troubový hořák je atmosférický plynový hořák, určený k otopu pečicí trouby plynového sporáku.

Primární spalovací vzduch je do hořáku nasáván ejekčním účinkem plynného paliva a jeho množství se seřizuje regulačním šroubem (obr. 4). Sekundární vzduch je přiveden do plamene v oblasti ústí hořáku.

Obr. 4:
1 - regulační šroub primárního vzduchu,
2 - zapalovací trubka
3 - troubový hořák
Obr. 5:
1 - troubový hořák
2 - čidlo pojistky plamene

Troubové hořáky plynových sporáků jsou vybaveny dvoucestným plynovým termostatem a termoelektrickou pojistkou plamene (obr. 5).

Parametry troubového hořáku sporáku MORA od r. výroby 1987:

Průměr trysky
[mm]
Hodinová spotřeba
[m3.h-1]
Výkon hořáku
[kW]
1,4 0,34 3,2

5.2 Hořáky plynových kotlů

5.2.1 Atmosférické hořáky

Na obr. 6 je znázorněn atmosférický hořák, používaný pro otop teplovodních kotlů ústředního vytápění.
Ústí hořáku je tvořeno perforovanou planžetou, zhotovenou ze žáruvzdorného plechu tloušťky cca 0,1 mm, s velkým počtem štěrbinových otvorů se šířkou 0,4 až 0,6 mm. Jednotlivé hořáky se sestavují do skupin podle požadovaného výkonu spotřebiče.


Obr. 6

Obr. 7 znázorňuje skupinový atmosférický hořák teplovodního kotle s devíti atmosférickými hořáky podle obr. 6 a s regulačními a zabezpečovacími armaturami s celkovým výkonem 120 kW.

Skupinové hořáky v provedení podle obr. 7 se dvěma až dvanácti atmosférickými hořáky se používají i pro otop dalších plynových spotřebičů:

  • průtokových a zásobníkových ohřívačů užitkové vody
  • varných kotlů v zařízeních hromadného stravování
  • plynových praček a vyvářecích kotlů na prádlo
  • varen piva aj.


Obr. 7
1 - plynové šroubení,
2 - plynový manostat,
3 - ragulátor tlaku plynu,
4 - hlavní elmg. ventil,
5 - elmg. ventil zapal. hoř.,
6 - zařízení pro kontrolu těsnosti,
7 - atmosferický hořák,
8 - plynová trubka,
9 - hořáková deska,
10 - bezpečnostní elmg. ventil,
11 - kabel kontroly těsnosti,
12 - kabel aut. regulace,
13 - kabel aut. regulace,
14 - odběr tlaku plynu,
15 - kabel el. zapalování
 
 
Reklama