База знаний
16.04.2021

К истории разработки и использования газовых горелок инфракрасного излучения

М. С. Недлин, к.э.н., советник генерального директора АО «Гипрониигаз»

Одним из наиболее эффективных способов передачи тепловой энергии от источника к нагреваемому объекту является тепловое излучение, особенно в инфракрасном диапазоне. Инфракрасное излучение обладает большой проницаемостью, а инфракрасные лучи в чистом воздухе практически не подвержены атмосферному поглощению, что позволяет тепловой энергии без существенных потерь достигать обогреваемой поверхности.

Такие свойства инфракрасных нагревателей способствуют их применению в промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве для отопления больших помещений и открытых площадок, термической обработки материалов и изделий. Широкому индустриальному применению инфракрасного нагрева способствовало появление газовых горелок инфракрасного излучения (ГИИ), которые оказались долговечнее и экономичнее своих электрических аналогов.

Первые ГИИ были разработаны и запатентованы в Германии еще до начала второй мировой войны. В Советском Союзе исследования газового инфракрасного нагрева и конструирование ГИИ началось в середине 50-ых годов прошлого столетия, что было обусловлено началом массовой газификации.

Наиболее масштабные в те годы научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области разработки и исследования ГИИ проводились в Саратовском институте «Гипрониигаз», институте «Мосгазпроект», ЦКБ Киевского совнархоза, институте использования газа АН УССР, Академии коммунального хозяйства им. Памфилова.

В 1959 году институту «Гипрониигаз» было поручено разработать опытные образцы ГИИ, работающих на природном газе низкого давления и пропан-бутане, а также исследовать возможность применения ГИИ в промышленности и городском хозяйстве.

Первые отечественные ГИИ имели излучающую поверхность, собранную, из керамических перфорированных плиток, внешний вид которых показан на рис. 1 (размеры плитки 70х47х11,5 мм; диаметр огневого отверстия – 1,55 мм; количество огневых отверстий – 682 шт.). Такие численные параметры, полученные в результате расчетов и экспериментальных исследований, обеспечивали малое гидравлическое сопротивление при сгорании газа, равномерность прогрева и высокую теплонапряженность поверхности. На рис. 2, а–е представлены фотографии первых ГИИ конструкции института «Гипрониигаз». Одновременно с исследованиями керамических насадок, специалисты института много экспериментировали с излучающими элементами из металлической сетки, которые затем широко применялись при серийном производстве ГИИ.

Рис. 1. Керамическая плитка для горелки инфракрасного излучения

С точки зрения современной классификации первые советские ГИИ относились к горелкам «светлого» типа, температура излучающей поверхности которых составляет 800–1000ºC, а продукты сгорания газа отводятся непосредственно в помещение. ГИИ «темного» типа с закрытой камерой сгорания (температура излучающей поверхности до 600 ºC и искусственное удаление продуктов сгорания газа за пределы помещения) также прорабатывались нашими учеными, но широкого применения в СССР не получили из-за более сложной конструкции и высокой стоимости изделий. Хотя, конечно, «темные» ГИИ имели существенно лучшие санитарно-гигиенические и экологические характеристики. Зарубежные компании, кстати, всегда равномерно развивали производство и «светлых», и «темных» ГИИ, поэтому в 90-ых «темные» горелки массово стали поступать в Россию из других стран.

Работа в области газовых ГИИ в СССР развивалась по следующим основным направлениям:

Огромный вклад в реализацию указанных направлений внесли такие известные специалисты в области газогорелочных устройств как А. М. Левин, А. К. Родин, М. А. Маевский, О. Н. Брюханов, Е. В. Крылов, Г. М. Оксюта и др.

Периодом наиболее массового исследования и внедрения ГИИ следует считать временной отрезок с 1960 г. по 1990 г. Газовые ГИИ выпускались в большом количестве и самой широкой номенклатуры.

Наибольшее распространение ГИИ получили при отоплении промышленных и, особенно, сельскохозяйственных зданий (коровников, свинарников, теплиц и т.п.). Институтом «Гипрониигаз» были разработаны многочисленные методики расчета количества и размещения ГИИ для отопления помещений различного назначения, а также соответствующие программные продукты для ЭВМ. Нормативные требования по проектированию систем лучистого отопления на базе ГИИ были включены в соответствующие строительные нормы и правила.

Кроме того, достаточно масштабное применение ГИИ нашли в различных технологических процессах. Их использовали, например, для разогрева смерзшегося железнорудного концентрата, термической обработки бетона, сушки лакокрасочных покрытий, для сушки и копчения мясных продуктов и еще для многих других процессов, связанных с необходимостью теплового воздействия. При этом в производственных условиях часто использовали мобильные установки с ГИИ, в которых в качестве источника газа использовались баллоны с пропан-бутаном. Автономность и транспортабельность таких установок позволяла разрабатывать и реализовывать самые оригинальные и актуальные технические решения. В частности, была разработана установка для обогрева газовыми ГИИ железнодорожных стрелочных узлов. В Саратове проводилась апробация систем лучистого отопления с ГИИ для открытых павильонов на остановках общественного транспорта. Еще в 60-ые годы прошлого века предлагалось осуществлять локальное отопление клиентских зон уличных кафе с помощью газовых ГИИ типа «Фонарь». Кстати, эта идея была успешно реализована в ряде стран, подобные современные изделия сегодня широко используются для обогрева открытых площадок кафе и ресторанов.

Прошло уже больше 60 лет с начала разработки отечественных ГИИ и их практического использования. Проведенные в те годы научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы стали хорошим фундаментом для нынешних разработчиков инфракрасного газоиспользующего оборудования. На рис. 3 и 4 показаны два вида современных «светлых» ГИИ. Преемственность инженерных решений, характерная для газовой отрасли, очень заметна в этом сегменте газоиспользующего оборудования.

Безусловно, расширяется сфера применения ГИИ, совершенствуются материалы излучающих поверхностей, автоматика розжига и безопасности горелок, но актуальными остаются полученные нашими предшественниками основополагающие теоретические зависимости, принципиальные конструктивные решения и расчетные методики размещения ГИИ.

Рис. 3. Горелка газовая инфракрасная ГИИ-2.9
Рис. 4. Горелка газовая инфракрасного излучения ГИИ-3.65 «Сибирячка»
Добавить в закладки
Поделиться
Читайте также
Хабаровские газовики приняли участие
в акции к Всемирному дню донора крови
Устами генеральных
Рябиновая аллея в честь ветеранов предприятия
И загораются глаза…