Сравнение ступенчатых и модулируемых горелок. Автоматика газовой горелки: как работает, виды Сравнение эффективности газовых горелок разного типа

Газовое отопление производственных и жилых помещений происходит под контролем автоматического управления. Сегодняшние технологии дают возможность проводить точное регулирование нужного температурного режима, и при этом экономя на топливе. Такой результат получился за счет использования горелок с опцией регулировки мощности, что обеспечивает автоматика газовой горелки.

Газовая горелка с автоматикой для котла – это аппарат, производящий смешивание газа с воздухом и сжигающий этот полученный состав в камере сгорания.

Как работает автоматическая система регулировки температуры?

Самая простая система авторегулирования заданной температуры с помощью газовой горелки работает так: на горелку подается газ, который воспламеняется за счет функции розжига, и таким образом происходит постоянное горение. При этом сама горелка работает на полную свою силу. Когда достигается определенная температура теплоносителя или воздуха в комнате, то автоматика газовой горелки гасит огонь.

Для поддержки заданной температуры горелка постоянно включается и выключается.

Классификация газовых горелок по регулированию температуры

С современным развитием технологий разработали новые, усовершенствованные способы автоматической регулировки температуры:

Одноступенчатые горелки – это простейшие устройства, принцип работы которых был описан выше. Такие горелки работают в одинаковом режиме.

Двухступенчатые горелки – это приборы, которые могут работать в двух состояниях (40% и 100% от всей мощности), переключаясь между собой автоматически.

Плавно-двухступенчатые горелки – эти также работают в двух состояниях (40% и 100%), но само переключение между режимами происходит более плавно, что значительно экономит само топливо и повышает качество поддержки температур.

Модулируемые газ.горелки с автоматикой для котла – являются самыми функциональными устройствами, способными работать в большом диапазоне мощности (от 10 до 100 %). Они могут поддерживать режим температуры с отклонением всего лишь 20С от начального значения. При этом вырастает экономичность сжигания топлива, и понижаются температурные нагрузки на детали отопительного прибора.

Самым эффективным среди всех является — медный теплообменник, так как он обладает тонкими стенками и хорошими показателями теплопроводности. НО он плохо переносит высокие напряжения температуры, поэтому имеет низкий период эксплуатации. В комбинации с модулируемой автоматикой газовой горелки срок его работы вырастает.

Газовые горелки с опцией изменения уровня горения стоят дорого, но их эффективность быстро окупает все затраты:

— температура поддерживается в малом диапазоне;

— экономия топлива до 30%;

— увеличивается срок эксплуатации всего устройства.

Так что купить газовую горелку с автоматикой – мы рекомендуем!

Основные элементы авто-системы управления

Аппараты, включенные в электро цепь горелки для начала автоматической работы устройства:

— Реле максимальн. и минимальн. давления газа — обладает легкой структурой, что сказывается на его долгом сроке работы. Принцип действия заключается в том, что давление газа влияет на мембрану, а при его отклонении от заданного режима происходит срабатывание системы, и регулирующий клапан проводит нужную работу. Реле мин. давления газа проводит защиту от понижения давления газа до критической точки, а реле максимального давления производит регулировку, не допуская увеличения допустимого значения.

— Реле мин-го и макс-го давления теплоносителя — производит защиту отопительной системы от чрезмерного понижения и увеличения давления теплового прибора. Оба варианта являются опасными и нежелательными для продолжения работы котла, потому при достижении критической точки (нижней или верхней) котел отключается, то есть подача газа прекращается.

— Контроллер горения – это деталь, объединяющая работу всей горелки в общий процесс. Работа газовых горелок котлов отопления с автоматикой делится на несколько разделов, которым соответствует необходимое положение регулирующего клапана топлива и воздушной заслонки. Получив сигнал о низкой температуре, контролер открывает соответствующие механизмы для увеличения силы горения. Работа контроллера основана на сигналах разных датчиков (температура, давление).

— Термостат – это сигнализатор достижения предельных уровней температуры. По его сигналу осуществляется изменение режимов горения.

— Датчик заполнения котла — необходим для защиты горелки от включения, без присутствия в котле теплоносителя.

Подключение датчиков во многом зависит от производителя котла. Эти данные можно увидеть в паспорте устройства, а особенности подключения датчиков тщательно описаны в дополнительных инструкциях. При этом подключение и настройку автоматической системы должен проконтролировать работник газовой службы. В его присутствии также проводятся и пусконаладочные работы, с непременным составлением акта об исправности оборудования для безопасной эксплуатации.

Виды систем авто управления газовыми котлами

Бывают системы управления разных марок и назначений, но все они работают по одинаковым принципам. Отличаются только в функциональности системы и зависимости от электрической сети.

Все разновидности можно объединить в три главные группы автоматики газовой горелки:

Энергонезависимые типы.
Энергозависимо-проводные системы.
Энергозависимо беспроводные.

Энергонезависимая структура управления котлом – это самая основная автоматика для отопительного прибора. Ее принцип действия основан на физическом законе расширения при нагревании материала. Похожее действие такого закона можно наблюдать на примере градусника – ртуть, при нагревании расширяется и поднимается по трубке, закрепленной на шкале, вверх. Обратный процесс видно при остывании.

А теперь представьте, что такая же конструкция стоит внутри котла и меряет температуру нагреваемого прибора, только вместо ртути используют другой материал (металл). Он расширяется при нагревании и влияет на механический рычаг прекращающий подачу газа. Лишь только горелка остывает, металл сжимается, воздействуя на рычаг, и снова возобновляется подача газа.

Энергозависимая с-ма управления котлом функционирует от электросети – что создает неудобство, но при этом увеличивается продуктивность оборудования. Основная деталь таких систем – термостат. Зависимо от температурного режима он подает на газовый клапан электромагнитный импульс. Но при помощи специальной программы есть возможность программирования режима температуры на несколько дней вперед, недель или даже месяцев.

Энергонезависимая система беспроводного управления котлом функционирует по такому же принципу, как и проводная. Отличие лишь в том, что модуль управления беспроводной версии расположен в любом удобном для вас месте, при этом он не соединен проводом с устройством.

Некоторые приборы предусматривают установление GSM модуля, обеспечивающего доступ через мобильные гаджеты (смартфоны, планшеты). Чтобы узнать последние данные о состоянии устройства, нужно только зайти в приложение на смартфоне и ввести нужный пароль.

Через мобильные аппараты возможно не только контролировать газовые горелки с автоматикой котлов отопления, но и управлять ими. А при возникновении особой ситуации система автоматически пришлет Вам уведомление в виде смс на ваш номер.

Сегодня современные технологии могут обеспечить полный автоматический контроль над автономной системой отопления, не создавая при этом дополнительных усилий.

Одноступенчатые, двухступенчатые и модулируемые горелки для отопительных котлов. Обзор.

При выборе горелок потребители оказываются перед непростой задачей – какую горелку выбрать . Этот выбор им позволяет сделать небольшое сравнение горелок различных производителей по типу регулирования и уровню автоматизации горелочного устройства.

Мы предлагаем Вам ознакомиться с мнением специалистов нашей компании, основанном на опыте применения комбинированных, жидкотопливных и газовых горелок Weishaupt, Elco, Cib Unigas и Baltur.

Давайте определим основные требования, которые предъявляются к горелкам, в зависимости от области применения. В зависимости от области применения, горелки можно разделить на группы.

Группа 1. Горелки для систем индивидуального отопления (в данную группу мы относим горелки мощностью до 500 – 600 кВт, которые устанавливаются в котельных частных домов, небольших производственных и торгово-административных зданий).

При выборе горелок для данной группы потребителей, необходимо учитывать пожелания покупателя в уровне автоматизации индивидуальной котельной:

· если Вы не предъявляете повышенных технических требований к устанавливаемому оборудованию и желаете иметь надежную котельную, которая не требует больших первоначальных финансовых вложений, то можно остановить свой выбор на горелках с одноступенчатым, двухступенчатым режимами работы ;

· если в результате вы хотите построить систему отопления с высоким уровнем автоматизации, погодозависимым регулированием, а также низким расходом топлива и энергоресурсов, то Вам лучше применить модулируемые горелки или горелки с плавно-двухступенчатым регулированием , которые обеспечат возможность программирования мощности и широкий рабочий диапазон регулирования горелки.

Группа 2. Горелки для систем отопления крупных жилых комплексов (в данную группу мы относим горелки мощностью более 600 кВт для нужд жилищно-коммунального хозяйства, центральное отопление, а также для теплоснабжения крупных производственных и торгово-административных зданий).

· Для данной группы идеально подходят плавно-двухступенчатые или модулируемые горелки. Это обусловлено: большой мощностью котельных, пожеланием заказчика построить котельную с высоким уровнем автоматизации, желанием обеспечить максимально низкий расход топлива и электроэнергии (применить частотное регулирование мощности вентилятора), а также применить оборудование для автоматического регулирования по остаточному кислороду в дымовых газах (кислородное регулирование).

Группа 3. Горелки для применения на технологическом оборудовании (в данную группу можно отнести горелки любой мощности, в зависимости от мощности технологического оборудования).

· Для данной группы предпочтительны модулируемые горелки . Выбор данных горелок определен даже не столько пожеланием заказчика, а технологическими требованиями производства. Например: при некоторых производственных процессах требуется выдерживать строго определенный температурный график и не допустить перепадов температуры, иначе это может привести к нарушению технологического процесса, порче продукции и как результат к значительным финансовым потерям. Горелки со ступенчатым регулированием также могут применяться на технологических установках, но лишь в тех случаях, когда незначительные колебания температуры допустимы и не влекут за собой негативны последствий.

Краткое описание принципа работы горелок с различным типом регулирования .

Одноступенчатые горелки работают лишь в одном диапазоне мощности, работают м тяжелом для котла режиме. При работе одноступенчатых горелок происходит частые включения и отключения горелки, которыми регулирует автоматика котлоагрегата.

Двухступенчатые горелки , как и следует из названия, имеют две ступени мощности. Первая ступень, как правило, обеспечивает 40% мощности, а вторая – 100%. Переход с первой ступени на вторую происходит в зависимости от контролируемого параметра котла (температуры теплоносителя или давления пара), режимы включения/выключения зависят от автоматики котла.

Плавно-двухступенчатые горелки позволяют осуществлять плавный переход с первой ступени на вторую. Это нечто среднее между двухступенчатой и модулируемой горелкой.

Модулируемые горелки нагревают котёл непрерывно, по мере необходимости повышая или снижая мощность. Диапазон изменения режима горения - от 10 до 100% номинальной мощности.

Модулируемые горелки подразделяются на три типа по принципу работы модулирующих устройств:

1. горелки с механической системой модуляции;

2. горелки с пневматической системой модуляции;

3. горелки с электронной модуляцией.

В отличие от горелок с механической и пневматической модуляцией, горелки с электронной модуляцией позволяют обеспечить максимально возможную точность регулирования, поскольку исключаются механические погрешности в работе горелочных устройств.

Ценовые преимущества и недостатки

Конечно, модулируемые горелки дороже ступенчатых моделей, однако они имеют перед ними целый ряд преимуществ. Механизм плавного регулирования мощности позволяет свести цикличность включения-выключения котлов к минимуму, что значительно снижает механические напряжения на стенках и в узлах котла, а значит, продлевает его «жизнь». Экономия топлива при этом составляет не менее 5%, а при грамотной настройке можно добиться 15% и выше . И, наконец, установка модулируемых горелок не требует замены дорогостоящих котлов, если они исправно функционируют, при этом повышая КПД котла.

На фоне недостатков ступенчатых горелок достоинства модулируемых горелок очевидны. Единственным фактором, заставляющим руководителей сделать выбор в пользу ступенчатых моделей, является их более низкая цена. Но экономия такого рода обманчива: не лучше ли единовременно потратить большую сумму на более совершенные, экономичные и экологичные горелки? Тем более, что затраты окупятся в ближайшие несколько лет!

Многие покупатели понимают выгоду использования модулируемых горелок, и теперь им остаётся только выбрать необходимые модели. К каким же производителям лучше обратиться? Даже при поверхностном изучении цен на импортные и отечественные горелки, видно, что разница весьма значительна. Некоторые модели зарубежных производителей дороже продукции российского производства более чем в два раза.

Детальный анализ рынка производителей горелок показывает, что российское оборудование значительно уступает импортным аналогам по уровню автоматизации. Для того, чтоб добиться высокого уровня автоматизации горелок российского производства, необходимо вложить не мало денежных средств на приобретение необходимых систем автоматики и работ по монтажу и наладке оборудования. По результатам всех работ получается, что стоимость дооборудованных горелок российского производства близка к стоимости импортных горелок. Но при этом, Вы не будете иметь стопроцентной гарантии, что доукомплектованная российская горелка обеспечит Вам необходимый результат

Заключение наших специалистов

Правильный выбор горелки - важный этап при строительстве или модернизации котельной. От того, насколько ответственно Вы подошли к этому вопросу, зависит дальнейшая работа отопительного оборудования. Стабильная работа горелки, соответствие экологическим нормам, более длительный срок службы котлов и возможность полной автоматизации работы теплоэнергетической установки говорят о значительных преимуществах применения в котельных модулируемых горелок. А если выгода от их эксплуатации очевидна, не воспользоваться ею - просто неразумно.

Горелки Weishaupt / Германия, Elco / Германия, Cib Unigas / Италия,Baltur / Италиязарекомендовали себя как надежное и качественное оборудование. Выбирая эти горелки, Вы получаете уверенность и выгоду! В свою очередь мы готовы обеспечить для Вас приемлемые цены и кратчайшие сроки поставки оборудования.

Газовая горелка - это устройство для смешения кислорода с газообразным топливом с целью подачи смеси к выходному отверстию и сжигания её с образованием устойчивого факела. В газовой горелке газообразное топливо, подаваемое под давлением, смешивается в смесительном устройстве с воздухом (кислородом воздуха) и образовавшаяся смесь поджигается на выходе из смесительного устройства с образованием устойчивого постоянного пламени.

Газовые горелки обладают широким спектром достоинств. Конструкция газовой горелки очень проста. Ее запуск занимает доли секунды и работает такая горелка практически безотказно. Газовые горелки используются для отопительных котлов или промышленного применения.

Сегодня существует два основных вида газовых горелок, их разделение ведется в зависимости от используемого метода образования горючей смеси (состоящей из топлива и воздуха). Различают атмосферные (инжекторные) и наддувные (вентиляционные) устройства. В большинстве случаев первый вид является частью котла и входит в его стоимость, второй же вид чаще всего приобретается отдельно. Наддувная горелка газовая в качестве инструмента горения более эффективна, поскольку в них подача воздуха осуществляется специальным вентилятором (встроенным в горелку).

Назначениями газовых горелок являются:

– подача газа и воздуха к фронту горения;

– смесеобразование;

– стабилизация фронта воспламенения;

– обеспечение требуемой интенсивности горения.

Типы газовых горелок:

Диффузионная горелка – горелка, в которой топливо и воздух смешиваются при горении.

Инжекционная горелка – газовая горелка с предварительным смешиванием газа с воздухом, у которой одна из сред, необходимых для горения, подсасывается в камеру горения другой среды (синоним– эжекционная горелка)

Горелка с полым предварительным смешением – горелка, в которой газ смешивается полным объемом воздуха перед выходными отверстиями.

Большая группа разнообразных по конструкций и различных по производительности горелок относится к горелкам с незавершенным предварительным смешением газа с воздухом. У горелок этого типа процесс смесеобразования начинается в самой горелке и активно завершается в топочной камере. Вследствие этого газ сгорает коротким и несветящимся пламенем. В связи с тем что до выхода в топку, где начинается процесс горения, газовоздушная смесь частично была приготовлена, скорость горения определяется диффузионными и кинетическими факторами. Следовательно, у этих горелок осуществляется диффузионно-кинетический способ сжигания газа. Горелки рассмотренного типа состоят из систем раздельной подачи газа и всего воздуха, необходимого для горения, а также устройств, в которых начинается процесс смесеобразования. В топку поступает газовоздушная смесь, представляющая собой турбулентный поток с неравномерными полями концентраций горючего и окислителя в поперечном сечении. Попадая в зону высоких температур, смесь воспламеняется. Участки потока, в которых концентрация газа и воздуха находится в стехиометрическом соотношении, сгорают кинетическим способом, а зоны, в которых процесс смесеобразования не завершен, выгорают диффузионно. Процессом смешения в топке управляет смесительное устройство горелки, так как структуру потока и движение его отдельных частиц определяют условия его выхода из смесителя. Смешение газа и воздуха у этих горелок происходит в результате турбулентной диффузии, поэтому такие горелки называют горелками турбулентного смешения. Для повышения интенсивности процесса сжигания газа следует максимально интенсифицировать смеше ние газа с воздухом, так как смесеобразование является тормозящим звеном всего процесса. Интенсификации процесса смесеобразования достигают: закручиванием потока воздуха направляющими лопатками; тангенциальным подводом или устройством улиток; подачей газа в виде мелких струй под углом к потоку воздуха расчленением потоков газа и воздуха на мелкие потоки, в которых происходит смесеобразование. Горелки турбулентного смешения нашли широкое применение. Основными положительными качествами таких горелок являются: а) возможность сжигания большого количества газа при сравнительно небольших габаритах горелки (особенно важно для мощных котлов); б) широкий диапазон регулирования производительности горелки; в) возможность подогрева газа и воздуха до температур, превышающих температуру воспламенения, что имеет большое значение для некоторых высокотемпературных печей; г) сравнительно простое выполнение конструкций с комбинированным сжиганием топлива (газа - мазута, газа - угольной пыли). Недостатки рассматриваемых горелок: принудительная подача воздуха и сжигание газа с химической неполнотой, большей, чем при кинетическом горении. Горелки турбулентного смешения имеют различную производительность от 60 кВт до 60 МВт. Их используют для обогрева промышленных печей и котлов.

Горелки турбулентного смешения ГНП конструкции Теплопроекта производительностью 7 ... 250 м3/ч при давлении газа и воздуха 0,4 ... 2 кПа показаны на рис. 16.10. Горелки выпускают девяти типоразмеров с двумя типами наконечников газового сопла. Наконечник А обеспечивает короткофакельное сжигание, а наконечник Б создает удлиненный факел. Газ входит в горелку через патрубок и истекает с определенной скоростью из сопла. Воздух в горелку подают под давлением, перед входом в носик горелки он закручивается. Смешение газа с воздухом начинается внутри горелки при выходе газа из сопла и интенсифицируется закрученным потоком воздуха. При многоструйной подаче газа (с наконечником А) процесс образования смеси протекает быстрее и газ сгорает в коротком факеле. Горелку устанавливают совместно с керамическим туннелем, служащим стабилизатором горения. Горелки обеспечивают сжигание газа при отсутствии химической неполноты при коэффициенте избытка воздуха α= 1,05 ... 1,1. При давлении газа 4 кПа длина факела для горелок с наконечником типа А в зависимости от ипоразмера горелки изменяется от 0,6 до 2,3 м. Основные размеры серии горелок ГНП следующие: диаметр выходного отверстия изменяется в пределах D= 25 ..142 мм; диаметр газовых отверстий у наконечника типа А равен: d=3,2 ... 15,5, а число их изменяется от 4 до 6; диаметр газового отверстия у наконечника типа Б равен: di = 5,5 ... 31 мм (обозначения показаны на рис. 16.10). По результатам государственных испытаний горелки рекомендованы к применению. Основными положительными качествами их являются: простота и компактность конструкции, возможность работы при низких давлениях газа и воздуха, широкие пределы регулирования производительности. Горелки этого типа предназначены для обогрева кузнечных и термических печей,сушилок.

Рис. 16.10. Турбулентная горелка типа ГНП 1- корпус, 2- сопло, 3- наконечник сопла типа А, 4 - наконечник сопла типа Б, 5- носик

Горелка не с полым предварительным смешением – горелка, в которой газ не полностью смешивается с воздухом перед выходными отверстиями. Атмосферная газовая горелка– инжекционная газовая горелка с частичным предварительным смешением газа с воздухом, использующая вторичный воздух среды, окружающей факел.

Атмосферная горелка, предназначенная для установки в топке четырех- и пятисекционных чугунных котлов (ВНИИСТО-Мч), показана на рис. 16.8. Головка горелки имеет 142 отверстия диаметром 4 мм и надевается на эжекционную трубку. В месте выхода газовоздушной смеси из эжектора головка не имеет отверстий. Если здесь расположить отверстия, то пламя над ними будет значительно выше, чем над другими отверстиями, так как при истечении газа из этих отверстий будет использовано динамическое давление потока газовоздушной смеси, движущегося из эжекционной трубки в головку горелки. Кроме того, вследствие повышения выходной скорости пламя над этими отверстиями может быть недостаточно устойчивым. Тепловая нагрузка горелки равна 20 кВт (0,2 м3/ч при QCK == 36 МДж/м3). Горелка запроектирована для сжигания газа с теплотой сгорания QCH= 25 000...36 000 кДж/м3, при этом в зависимости от величины QCH изменяют диаметр сопла. При сжигании природного газа с теплотой сгорания 36 000 кДж/м3 диаметр сопла равен 4 мм, а необходимое давление газа составляет 1,3 кПа. Коэффициент первичного воздуха горелки можно регулировать воздушной шайбой. Эжекционная трубка имеет проточную часть с малым гидравлическим сопротивлением. Головка горелки выполнена таким образом, что вторичный воздух имеет подход к каждому ряду отверстий с одной стороны. Высота пламени при работе горелки с нормальной тепловой нагрузкой примерно равна 100 мм. Горелка проста по конструкции и надежна в эксплуатации. При работе в чугунных секционных котлах атмосферные горелки обеспечивают полное сжигание газа при сравнительно небольшом содержании в продуктах горения оксидов азота. Концентрация NO X обычно не превосходит 0,12 г/м 3 . Это связано с рассредоточением пламени и ступенчатым сжиганием газа (с первичным и вторичным воздухом).

Рис. 16.8. Атмосферная горелка для чугунного котла 1- регулятор воздуха, 2- сопло, 3- эжекционная трубка; 4- головка горелки с огневыми отверстиями

Атмосферная горелка с одним выходным отверстием показана на рис. 16.9. Особенность этой горелки заключается в том, что ее головка имеет не коллектор с большим числом мелких отверстий, а коническую трубку с одним отверстием большого диаметра (40 мм). В результате этого значительно удлиняется пламя горелки. Вследствие разрежения в топке вторичный воздух по кольцевому зазору между горелкой и специальным кожухом поступает к корню факела. У горелки предусмотрена возможность регулирования количества первичного и вторичного воздуха. Такие горелки применяют при переоборудовании на газовое топливо ресторанных плит и пищеварочных котлов (причем в плите может быть одна горелка или блок, состоящий из двух-трех горелок). Тепловая нагрузка горелки составляет 18,6 кВт, давление газа 1,3 кПа. Горелка рассчитана на сжигание газа с теплотой сгорания Q с н =36 000 кДж/м3. В зависимости от теплоты сгорания газа в горелке устанавливают сопло соответствующего диаметра.

Рис. 16.9. Атмосферная горелка с одним выходным отверстием 1- головка горелки, 2- эжекционный смеситель, 3- регулятор, 4- сопло, 5- регулятор первичного воздуха

Горелка специального назначения– горелка, принцип действия и конструкцию которой определяет тип теплового агрегата или особенности технологического процесса.

Рекуперативная горелка– горелка, снабженная рекуператором для подогрева газа или воздуха

Регенеративная горелка– горелка, снабженная ре генератором для подогрева газа или воздуха.

Автоматическая горелка– горелка, оборудованная автоматическими устройствами: дистанционным запальным, контроля пламени, контроля давления топлива и воздуха, запорными клапанами и средствами управления, регулирования и сигнализации.

Турбинная горелка– газовая горелка, в которой энергия вытекающих струй газа используется для привода встроенного вентилятора, нагнетающего воздух в горелку.

Запальная горелка– вспомогательная горелка, служащая для розжига основной горелки.

Наиболее применимы на сегодняшний день классификация горелок по способу подачи воздуха, которые делятся на:

– бездутьевые – воздух поступает в топку за счет разрежения в ней;

– инжекционные – воздух засасывается за счет энергии струи газа;

– дутьевые – воздух подается в горелку или топку с помощью вентилятора.

Блочные эжекционные (инжекционные) горелки типа Б И Г, разработанные Промэнергогазом. Горелки этого типа представляют собой серию горелок разных конфигураций и производительности, компонуемых из стандартных элементов. Стандартный элемент горелки состоит из набора единичных однотипных смесителей 2 (рис. 16.4, а), закрепленных в общем коллекторе - газовой камере 3. Единичный смеситель представляет собой трубу диаметром 48X3 мм и длиной 290 мм. В начальной части трубы, которая находится внутри газового коллектора, имеются четыре отверстия диаметром по 1,5 мм каждое, оси которых расположены под углом около 25° к оси горелки. Эти отверстия выполняют роль периферийных сопел, через которые газ истекает внутрь эжекционной трубы и эжектирует воздух, поступающий через открытый торец трубы. Конструкция эжекционной части отработана таким образом, что при разрежении в топке, равном 20 Па, газ эжектирует весь воздух, необходимый для горения, с коэффициентом избытка а= 1,02...1,05. Высокие скорости газовых струй, расположенных по периферии, способствуют созданию профиля скоростей, препятствующего проскоку пламени. Блоки горелок футеруются огнеупорной массой (см. рис. 16.4, б), а на их выходе располагается туннель-стабилизатор глубиной 100 мм. Он предотвращает отрыв пламени. Горелки полностью размещаются в пределах обмуровки котла толщиной 510 мм. Номинальное давление газа перед горелкой составляет 80 кПа (среднее давление), коэффициент глубины регулирования производительности равен 3,4...3,8. В зависимости от компоновки (числа единичных элементов) производительность горелки изменяется от 10 до 240 м3/ч. Горелки БИГ работают без химической неполноты сгорания с малыми избытками воздуха. Содержание оксидов азота составляет 0,15 .. 0,18 г/м3. Горелки компонуют в виде стандартных наборов (см. рис. 16.4, в), состоящих из единичных эжекционных трубок, собранных в один ряд G типоразмеров), в два ряда F типоразмеров) и в три ряда B типоразмера). Горелки предназначены для оборудования котлоагрегатов с расположением в обмуровке стенок котла и на поду вместо колосниковой решетки. Котлы, оборудованные горелками БИГ, имеют более высокий КПД (на 2%), чем при оборудовании эжекционными горелками с центрально расположенными соплами.

Используют газовые горелки при различных давлениях газа: низком – до 5000 Па, среднем – от 5000 Па до 0,3 МПа и высоком – более 0,3 МПа. Чаще используют горелки, Большое значение имеет тепловая мощность газовой горелки, которая бывает максимальная, минимальная и номинальная.

При длительной работе горелки, где газа расходуется большее количество без отрыва пламени, достигается максимальная тепловая мощность.

Минимальная тепловая мощность возникает при устойчивой работе горелки и наименьших расходах газа без проскока пламени.

При работе горелки с номинальным, обеспечивающим максимальный КПД при наибольшей полноте сжигания, расходом газа достигается номинальная тепловая мощность.

Допускается превышение максимальной тепловой мощности над номинальной не более чем на 20%. В случае если номинальная тепловая мощность горелки по паспорту 10000 кДж/ч, максимальная должна быть 12000 кДж/ч.

Еще одной важной особенностью газовых горелок является диапазон регулирования тепловой мощности.

На сегодня используется большое количество горелок различной конструкции.

Выбирается горелка по определенным требованиям, к которым относятся: устойчивость при изменениях тепловой мощности, надежность в эксплуатации, компактность, удобство при обслуживании, обеспечение полноты сгорания газа.

Основные параметры и характеристики используемых газогорелочных устройств определены требованиями:

– тепловая мощность, вычисляемая как произведение часового расхода газа, м 3 /ч, на его низшую теплоту сгорания, Дж/м 3 , и являющаяся главной характеристикой горелки;

– параметры сжигаемого газа (низшая теплота сгорания, плотность, число Воббе);

– номинальная тепловая мощность, равная максимально достигаемой мощности при длительной работе горелки с минимальным " коэффициентом избытка а воздуха и при условии, что химический недожог не превышает установленных для данного типа горелок значений;

– номинальное давление газа и воздуха, соответствующее номинальной тепловой мощности горелки при атмосферном давлении в топочной камере;

– номинальная относительная длина факела, равная расстоянию по оси факела от выходного сечения (сопла) горелки при номинальной тепловой мощности до точки, где содержание углекислого газа при α = 1 равно 95% его максимального значения;

– коэффициент предельного регулирования тепловой мощности, равный отношению максимальной тепловой мощности к минимальной;

– коэффициент рабочего регулирования горелки по тепловой мощности, равный отношению номинальной тепловой мощности к минимальной;

– давление (разрежение) в топочной камере при номинальной мощности горелки;

– теплотехнические (светимость, степень черноты) и аэродинамические характеристики факела;

– удельная металло– и материалоемкость и удельный расход энергии, отнесенные к номинальной тепловой мощности;

– уровень звукового давления, создаваемый работающей горелкой при номинальной тепловой мощности.

Требования к горелкам

На основании опыта эксплуатации и анализа конструкции горелочных устройств можно сформулировать основные требования к их конструкции.

Конструкция горелки должна быть наиболее простой: без подвижных частей, без устройств, изменяющих сечение для прохода газа и воздуха и без деталей сложной формы, расположенных вблизи носика горелки. Сложные устройства при эксплуатации себя не оправдывают и быстро выходят из строя под действием высоких температур в рабочем пространстве печи.

Сечения для выхода газа, воздуха и газовоздушной смеси следует отрабатывать в процессе создания горелки. В процессе эксплуатации все эти сечения должны быть неизменными.

Количество газа и воздуха, подаваемого на горелку, следует измерять дроссельными устройствами на подводящих трубопроводах.

Сечения для прохода газа и воздуха в горелке и конфигурацию внутренних полостей следует выбирать таким образом, чтобы сопротивление на пути движения газа и воздуха внутри горелки было бы минимальным.

Давление газа и воздуха в основном должно обеспечивать требуемые скорости в выходных сечениях горелки. Желательно, чтобы подача воздуха в горелку была регулируемой. Неорганизованная подача воздуха в результате разрежения в рабочем пространстве или путем частичного инжектирования воздуха газом может допускаться только в особых случаях.

Газоснабжение зданий

Газоснабжение зданий - снабжение газом при помощи системы газопроводов, по к-рым газ от городской распределит, сети поступает к газовым приборам, установленным у потребителей. Система газоснабжения включает: абонентские ответвления, присоединяемые к городской распределит, сети и подающие газ к зданию; внутридомовые газопроводы, транспортирующие газ внутри здания и распределяющие его между отдельными газовыми приборами.

Абонентское ответвление состоит из ввода газа на территорию потребителя, внутри- дворовых газопроводов и вводов газа в здание. На вводе газа к потребителю, на расстоянии не менее 2 м от линии застройки, в колодце делается задвижка или кран. На группу жилых зданий, обслуживаемых одним вводом, устанавливается одно отключающее устройство.

Рис. Схема газоснабжения здания : 1 - уличная сеть газа низкого давления; 2 - дворовый газопровод; 3- конденсатосборник; 4 - ввод газа; 5 - запорная арматура; 6 - распределительный газопровод; 7 - стояки; 8 - поэтажные разводки; 9 - газовые приборы; 10-ковер; 11 - задвижка

Вводы на территорию потребителей и дворовая газовая сеть, как правило, прокладываются в грунте. Условия их прокладки не отличаются от условий прокладки подземных городских газопроводов. Вводы газопроводов в жилые и обществ, здания могут осуществляться: в каждую лестничную клетку; непосредственно в кухни жилых зданий или в помещения обществ, зданий, где потребляется газ; в подвалы зданий, имеющих технич. коридоры. При осушенном газе вводы целесообразно выполнять через стены выше фундаментов. Устройство ввода в здание через технич. коридоры допускается при следующих условиях: при высоте коридора не менее 1,6 м; при наличии не менее двух входов в коридор снаружи, не связанных с др. частями здания; при естественной вытяжной вентиляции в коридоре, обеспечивающей не менее однократного обмена воздухом; электрич. освещение.коридора должно быть взрывобезопасным; при огнестойких потолочных перекрытиях. Устройство вводов непосредственно в жилые помещения, машинные отделения лифтов, насосные отделения, вентиляционные камеры и т. п. не допускается.

Внутридомовые газопроводы разделяются па стояки, транспортирующие газ в вертикальном направлении, и внутриквартирные газопроводы, подающие газ от стояков к отдельным газовым приборам. Газовые стояки, как правило, прокладываются в лестничных клетках и кухнях. Прокладка стояков в жилых помещениях г в ванных комнатах и санузлах запрещается. Для отключения отдельных участков газопроводов делаются краны: на вводах в здание, в квартирах перед каждым газовым прибором.

Перед счетчиками и газовыми приборами размещают бронзовые (латунные) и комбинированные краны с натяжными пробками. На вводах в здание ставят бронзовые или чугунные пробочные натяжные краны или задвижки. На стояках, ответвлениях к: квартирам и перед каждым газовым прибором после кранов, считая по ходу газа, устанавливаются сгоны, необходимые для ремонтных работ.

Газопроводы внутри зданий выполняются из стальных труб. Трубы соединяются на сварке или на резьбе. Перспективно применение труб из пластмасс (винипласта, полиэтилена и др.). Газопроводы в зданиях прокладываются открыто на высоте не менее 2,0 м от пола до низа трубы; при снабжении влажным газом - с уклоном не менее 0,002 от счетчика к стояку и от счетчика к газовым приборам. При пересечении перекрытий лестничных площадок, и пустотелых или засыпанных стен газопроводы заключаются в футляры из стальных труб.

Основные приборы, применяемые для газоснабжения: плиты, водонагреватели, пищеварочные котлы, духовые шкафы и кипятильники. В квартирах устанавливаютея бытовые газовые плиты и водонагреватели. Эти же приборы применяются у общественных и мелких коммунальных потребителей. Предприятия обществ, питания оснащаются более мощными газовыми плитами - ресторанного типа, пшцеварочными котлами, духовыми шкафами, кипятильниками и водонагревателями. В малоэтажных зданиях при печном отоплении газ может использоваться также для обогрева печей. Для измерения расхода газа у потребителей служат газовые счетчики. Газовые счетчики ие устанавливаются в новых жилых домах.

У большинства газовых приборов должен быть предусмотрен отвод дымовых газов по дымоходам в атмосферу. Во вновь проектируемых зданиях дымовые газы отводятся от каждого прибора по обособленному дымоходу. В существующих зданиях разрешается присоединение к одному дымоходу трех газовых приборов, расположенных в одном или разных этажах. Продукты сгорания вводятся в дымоход на разных уровнях, на расстоянии друг от друга не менее 500 мм. Газовые приборы присоединяются к дымоходам с помощью труб из кровельной стали, диаметр к-рых определяется в зависимости от тепловой нагрузки прибора: до 10000 ккал!час - от 100 до 125 мм, до 20000-25000 ккал!час - от 125 до 150 мм. Вертикальный участок соединительных труб от патрубка газового прибора до первого поворота трубы должен быть не менее 0,5 мм. В помещениях с высотой до 2,5 м допускается вертикальный участок в 0,3 м. Общая длина горизонтального участка трубы не более 3 ж, а в существующих зданиях не более 6 м, причем на всем протяжении соединительной трубы должно быть не более трех поворотов. Трубы прокладываются с уклоном не менее 0,01 в сторону газового прибора и только по нежилым помещениям. Дымоходы, как правило, устраиваются во внутренних капитальных стенах зданий. Дымоходы не должны иметь горизонтальных участков, а ниже ввода соединительной трубы в дымоход необходимо устраивать карман глубиной не менее 250 мм с люком для его чистки.

При нормальной работе газовых приборов величина разрежения в месте выхода продуктов сгорания из прерывателя тяги должна составлять 0,4-0,7 мм вод. ст.

в зависимости от типа прибора. При малом разрежении часть продуктов сгорания выходит в помещение, а в отдельных случаях происходит опрокидывание тяги. Сечение дымохода определяется расчетом. Для водонагревателей с тепловой нагрузкой в 20000-25000 ккал/час сечение должно быть не мепее 150 см2.

Для газоснабжения применяются сжиженные углеводородные газы. Сжиженный газ хранится в баллонах, которые, в зависимости от размеров, устанавливаются непосредственно в кухне, в металлич. шкафу снаружи у стены здания или закапываются в землю. В первых двух случаях газ по коротким соединительным трубам поступает непосредственно к газовым приборам, а в последнем - от цистерны, расположенной в грунте, идут подземные внутридворовые газопроводы, транспортирующие газ к одному или нескольким зданиям.

Испытания газопроводов производятся воздухом после наружного осмотра и устранения всех видимых дефектов. Наружные газопроводы - абонентские ответвления - испытываются аналогично городским газопроводам. Внутренняя газовая сеть жилых и обществ, зданий проверяется на прочность и плотность. Испытание на прочность газопроводов низкого давления производится давлением в 1 am. Газопроводы жилых зданий испытываются на плотность давлением в 400 мм вод. ст. с установленным счетчиком и подключенными газовыми приборами.

Газовые приборы

В жилых и общественных зданиях газ используют для приготовления пищи и горячей воды. Основными приборами, которые применяют для газоснабжения зданий, являются плиты, водонагреватели, кипятильники, пищеварочные котлы, духовые шкафы и холодильники. Работа газовых приборов характеризуется следующими показателями: 1) тепловой нагрузкой, или количеством теплоты в газе, которая расходуется прибором, в кВт; 2) производительностью, или количеством полезно используемой теплоты, которая передается нагреваемому телу, в кВт; 3) КПД, представляющим собой отношение производительности к тепловой нагрузке прибора. Номинальной считают такую нагрузку, при которой газовый прибор работает наиболее эффективно, т. е. с наименьшим химическим недожогом газа, наибольшим КПД, и развивает номинальную производительность. При номинальной нагрузке в конструктивных элементах прибора не должно возникать опасных тепловых напряжений, сокращающих срок его службы. Предельной (максимальной) тепловой нагрузкой считают нагрузку, превышающую номинальную на 20%. При этой нагрузке,не должны заметно ухудшаться показатели работы прибора. Газовые приборы, устанавливаемые в жилых и общественных зданиях, работают на низком давлении, их оборудуют эжекционными горелками атмосферного типа. Бытовые газовые плиты изготовляют двух-, трех- и четырехконфорочными с духовыми шкафами и без них. Они состоят из следующих основных частей: корпуса, рабочего тола с конфорочными вкладышами, духового шкафа, газовых горелок (конфорочных - верхних, а также для шкафа), газораспределительного устройства с кранами. Детали бытовых плит изготовляют из термически стойких, коррозионно-устойчивых и долговечных материалов. Поверхность и детали плиты (кроме задней стенки) покрыты белой эмалью. Высота рабочего стола бытовых плит 850 мм, а ширина- не менее 500 мм. Расстояние между центрами соседних конфорок 230 мм. Конфорочные горелки имеют следующие номинальные нагрузки: нормальную мощность 1,9 кВт, повышенную - 2,8 кВт. Четырехконфорочные плиты могут иметь одну горелку повышенной мощности. Номинальная нагрузка горелок должна обеспечивать равномерный разогрев духового шкафа до температуры 285...300 °С не более чем за 25 мин. По действующему ГОСТу КПД конфорочных горелок должен быть не менее 56%, а КПД плит с отводом продуктов сгорания в дымоход - не менее 40%. Содержание оксида углерода в продуктах сгорания при работе горелок с номинальной нагрузкой не должно превышать 0,05 % в пересчете на сухие дымовые газы и избыток воздуха, равный единице (а=1). Отрегулированные горелки должны работать устойчиво, без отрыва и проскока пламени, при изменении теплоты сгорания газа в пределах ±10% и тепловой нагрузке от предельной до 0,2 номинальной. Бытовые газовые плиты оборудуют атмосферными горелками с отводом продуктов сгорания непосредственно в кухню. Часть воздуха, необходимого для горения (первичный воздух), эжектируется газом, вытекающим из сопел горелок; остальная часть (вторичный воздух) поступает к пламени непосредственно из окружающей среды. Воздух к горелкам духового шкафа поступает через специальные щели и отверстия в плите. Продукты сгорания конфорочных горелок проходят через щель между дном посуды и рабочим столом плиты, поднимаются вдоль стенок посуды, обогревая их, и поступают в окружающую атмосферу. Продукты сгорания обогревают духовой шкаф и поступают в кухню через отверстия в боковых стенках или задней стенке плиты. Отвод продуктов сгорания непосредственно в помещение предъявляет высокие требования к конструктивным качествам горелок, которые должны обеспечивать полное сгорание газа. Основными причинами, вызывающими химическую неполноту сгорания газа у конфорочных горелок, являются: а) охлаждающее действие стенок посуды, которое может привести к неполному протеканию химических реакций горения, образованию СО и сажи; б) неудовлетворительное перемешивание газа с первичным воздухом в проточной части эжектора; в) плохая организация подвода вторичного воздуха и отвода продуктов сгорания. Для устранения указанных причин необходимо газогорелочные устройства плиты конструировать так, чтобы были соблюдены следующие условия: а) горелки должны работать с максимальным коэффициентом первичного воздуха, обеспечивающим устойчивое пламя при всех производительностях; б) расположение горелки по отношению к дну посуды должно обеспечивать хорошее омывание продуктами сгорания и исключать возможность соприкосновения внутреннего конуса пламени с ее дном; в) расстояние между дном посуды и горелкой должно быть оптимальным, так как с увеличением этого расстояния возрастает избыток воздуха и понижается КПД горелки, а с уменьшением - растет химическая неполнота сгорания. Величина оптимального расстояния зависит ог тепловой нагрузки, коэффициента первичного - воздуха, размеров конфорочного отверстия и дна посуды. Для горелок с тепловой нагрузкой 1,75...1,9 кВт при диаметре конфорочных отверстий 200...220 мм величина оптимального расстояния равна примерно 20 мм; г) форма профиля проточной части эжекционной трубки должна быть оптимальной; д) обеспечен отвод продуктов сгорания через зазор между дном посуды и рабочим столом (зазор должен быть не менее 8 мм). Чтобы плиты могли работать на газообразном топливе с различной теплотой сгорания, применяют несколько сменных сопел с диаметрами отверстий, соответствующими теплоте сгорания газа и номинальному давлению. Для предотвращения случайного открывания краны всех горелок должны иметь фиксаторы положения закрытия Ручка крана духового шкафа должна отличаться от других ручек по форме или цвету. Стенки духового шкафа должны иметь тепловую изоляцию в виде воздушной прослойки или слоя изоляционного материала, чтобы температура на поверхности плиты не превышала 120 °С. Четырехконфорочная плита ПГУ имеет рабочий стол с четырьмя вертикальными конфорочными горелками, показанными на рис. 19.3.

Рис. 19.3. Атмосферная газовая горелка для бытовой плиты 1 - эжекциоиная трубка. 2 - колпачок, 3 - заслонка для регулирования первичного воздуха, 4 - сопло

Плита имеет жарочный и сушильный шкафы. В дверку жарочного шкафа вмонтировано смотровое стекло. Жарочный шкаф изолирован шлаковатой. Стол плиты закрытый и снабжен прутковыми конфорочными решетками. Духовой шкаф размещен в средней части плиты и обогревается атмосферной горелкой, головка которой выполнена в виде кольцевой трубки. У вертикальной конфорочной горелки отверстия в головке имеют выходные размеры и шаг, предотвращающие слияние язычков пламени. Для распространения пламени по огневым отверстиям стальная штампованная крышка имеет отбортовку, которая располагается над факелами горелки. Она обеспечивает кольцевание пламени, создающее условия для зажигания соседних факелов и обеспечивающее устойчивость горения по отношению к проскоку пламени. Проточные и емкостные водонагреватели представляют собой тепло- обменные аппараты, служащие для местного горячего водоснабжения. У проточных водонагревателей режим приготовления горячей воды соответствует режиму потребления. Они нагревают воду до 50...60 °С и выдают ее через 1...2 мин после включения прибора. Их часто называют быстродействующими. У емкостных водонагревателей режим приготовления воды может не соответствовать режиму ее потребления. Вода в емкостных водонагревателях нагревается до 8О...9О°С. Водонагреватели должны удовлетворять следующим требованиям: 1) КПД их должен быть не ниже 82%. Водонагреватели должны нормально работать при давлении водопроводной воды от 0,05 до 0,6 МПа. Постоянная температура горячей водыдолжна создаваться за 1...2 мин после включения прибора. В емкостных водонагревателях вода нагревается 60... 70 мин. Водонагреватели имеют прерыватели тяги и предохранители от обратной тяги. Температура продуктов сгорания перед тягопрерывателем дол жна быть не ниже 180 °С. Наружную поверхность водонагревателя покрывают белой эмалью; температура поверхности при работе аппарата на номинальной нагрузке не должна превышать температуру окружающего воздуха более чем на 50 °С; 2) водонагреватели должны быть снабжены основной и запальной горелками. Пламя запальной горелки мгновенно зажигает газ на основной горелке. Максимальный расход его через запальную горелку при номинальном давлении равен 35 л/с. Пламя основной горелки должно быть ровным. Высота пламени у проточных водонагревателей не должна превышать 80 мм при номинальной нагрузке и 150 мм при предельной. Горелки должны обеспечивать устойчивое горение газа без отрыва и проскока пламени при изменении тепловой нагрузки от 0,2 до 1,25 номинальной. При работе с предельной нагрузкой содержание оксида углерода СО в продуктах сгорания не должно превышать 0,1% объема сухих продуктов при теоретическом расходе воздуха а=1; 3) каждый водонагреватель должен быть снабжен блокирующими и предохранительными устройствами, которые пропускают газ к основной горелке только при зажженном запальнике и прекращают подачу его, когда запальник гаснет. Проточные водонагреватели оборудованы предохранительными устройствами, благодаря которым основная горелка выключается в случае прекращения разбора горячей воды или при падении давления ее ниже установленного предела. Емкостные водонагреватели оборудованы автоматикой регулирования температуры горячей воды, обеспечивающей отключение основной горелки при нагреве воды выше заданной величины. Проточные водонагреватели состоят из следующих основных частей: 1) теплообменника, включающего огневую камеру, змеевик и калорифер; 2) газовой горелки с запальником; 3) газоотводящего устройства с тягопрерывателем и предохранителем обратной тяги; 4) блокирующих, предохранительных и регулирующих устройств; 5) наружного металлического эмалированного кожуха; 6) водоразборной системы с кранами и душевой сеткой. Автоматический проточный водонагреватель ВПГ, предназначенный для многоточечного разбора воды, показан на рис. 19.5. Номинальная

тепловая «агрузка водонагревателей типа ВПГ составляет 21...23 кВт.

Принцип работы газового котла базируется на нагревании циркулирующей жидкости, проходящей по теплообменнику. Тепло образуется в камере сгорания как результат работы газовой горелки обогревательного устройства. Именно от качественной настройки, а затем работы горелки зависит производительная мощность котла, его КПД. Рассмотрим основные аспекты выбора и настройки горелки газового котла подробнее.

Как выбрать?

На что нужно обратить внимание при выборе горелочного устройства для котла:

— производительная мощность
— уровень шума при работе (касается наддувных моделей)
— тип обогревательного оборудования, для которого приобретается горелка
— разновидность топлива
— плюсы и минусы данного устройства
— предусмотреть возможные сбои в работе местной линии газоснабжения.

Учитывая эти факторы, можно выбрать наиболее подходящее горелочное устройство для котла так, чтобы он работал максимально эффективно, не обременяя частым профилактическим обслуживанием.

Камера сгорания отопительного оборудования

Газовые котлы отличаются прежде всего конструкцией камеры сгорания. Она бывает двух типов:

открытая;
закрытая.

Открытая камера представляет собой достаточно простое устройство сгорания. Выглядит так: над горелкой располагается теплообменник в виде змеевика из тонких медных трубок. Благодаря открытой конструкции воздух, необходимый для реакции горения, поступает к месту воспламенения газа из окружающей среды.

Как правило, хватает воздуха из помещения (при условии организации хорошей вентиляции). Но есть настенные модели с забором воздуха извне, для чего монтируется специальное отверстие в стене. Открытые камеры сгорания требуют обязательного наличия дымохода.

Чаще всего устанавливается для моделей напольных газовых котлов, а также использовалась для комплектации котла старого образца (при этом розжиг производила запальная горелка).

Схемы устройства камеры згорания

Закрытая камера сгорания отличается конструкцией нагревательного блока. Теплообменник расположен над горелкой. Корпус блока закрыт, воздух для горения нагнетается вентилятором, установленным в камере. Через двойные стенки камеры пропускается теплоноситель, нагревая его, увеличивая КПД котла. Газ сжигается почти полностью, продукты горения отводятся каоксиальной трубой под давлением воздуха.

Виды горелок

По своим конструктивным, функциональным отличиям горелочные устройства делятся:

По назначению :

для промышленного оборудования большой мощности
для оборудования бытового назначения.

По используемому типу топлива :

устройства для природного газа;
устройства для сжиженного газа;
универсальные устройства.

По регулировке пламени :

одноступенчатые – способны работать на включение/выключение;
двухступенчатые (как разновидность – модели с плавной модуляцией) – работают на полную мощность, при достижении нужной температуры пламя уменьшается вполовину;
модулируемые – котлы с модулируемой горелкой отличаются плавной регулировкой силы пламени.

По принципу работы :

Устройство газовой горелки для котла

Атмосферные и вентиляторные горелочные устройства отличаются своим строением. Это обусловлено разным способом подачи кислорода в камеру при сжигании топлива.

Устройство атмосферной горелки.

Воздух поступает в камеру горения непосредственно из помещения. Внутри канала горелочного устройства расположены сопла. Газ подается в сопла, смешиваясь с воздухом, который также имеет сюда доступ. На небольшом расстоянии от сопел располагаются выходные прорези, через которые подается готовая топливная смесь. Между соплами и выходными отверстиями создается область пониженного давления, что способствует постоянному нагнетанию воздуха для смешивания.

В камере сгорания постоянно работает запальная горелка для розжига основного устройства.

Устройство вентиляторной горелки.

Блок устройства состоит из:

двигателя;
вентилятора;
автоматического блока управления;
редуктора;
реле давления воздуха;
смесителя топливной массы.

Воздух нагнетается извне вентилятором, подается в камеру сгорания для образования топливного вещества. Соотношение воздуха и газа возможно регулировать с помощью заслонки и вентилятора.

Пламя горелки

Одним из индикаторов правильной работы горелки является цвет пламени. Для газового оборудования характерно ровное голубоватое пламя без примесей других цветов. Наличие вкраплений желтого, красного говорит о том, что горелка работает плохо, это снижает эффективность обогревательного оборудования.

В первую очередь, это касается инжекционных горелочных устройств, но и для вентиляторных иногда характерно тоже. Пламени элементарно может не хватать кислорода. Также вместе с воздухом может попадать пыль, другой мелкий мусор, который будет засорять устройство, снижая КПД котла. Все это непосредственно сказывается на пламени. Если оно гудит, горелка работает громко, огонь изменил цвет – необходимо настроить правильную работу устройства.

В каких случаях требуется регулировка пламени горелки?

Атмосферная газовая горелка для обогревательного оборудования чаще выходит из строя. Ею оснащаются модели как настенного, так и напольного котла. Инжекционная горелка напольного оборудования снижает свою эффективность по разным причинам:

Мощность горелки завышена. Случается, когда для маленького обогревательного оборудования приобретается горелка высокой мощности. При этом для горения недостаточно места, приток воздуха для такой мощности слабый, что приводит к переходу пламени от голубого к желтому, закопчению камеры сгорания, дымохода.
Если дымоход плохо прочищен, ухудшается тяга котла. При этом отработанные продукты горения слабо выводятся, приток воздуха малый. Это ухудшает горение, пламя желтеет.
Дефект самой горелки не дает возможность правильно настроить полное сгорание топлива.
Из-за перепадов давления в системе газоснабжения хорошо отрегулированное оборудование может выбрасывать большое количество неотработанного газа в дымоходную трубу. Частично он оседает копотью, сажей. Большой слой сажи снижает тягу, увеличивает расход топлива.
Запуск отопительного оборудования после ремонта.
Наличие посторонних шумов при работе котла, газовой горелки.
Смена вида топлива.

Настройка оборудования

Напольные газовые котлы с атмосферной горелкой можно настроить самостоятельно. Наддувные же системы регулируются автоматическим блоком управления, не требуют дополнительной настройки.

Схема действий при настройке одноступенчатого оборудования:

Установить устройство на котле.
Подсоединить к газопроводному патрубку.
Проверить на абсолютную герметичность.
Снять корпус горелочного оборудования.
С помощью манометра сделать замеры давления газа на входе.
Подсоединить к электричеству. Проследить, чтобы перемычки, фазы были подключены верно.
В дымоходной трубе разместить газоанализатор.
Запустить устройство.
С помощью манометра снять показания давления на выходе из горелочного блока. Показания давления должны соответствовать параметрам, обозначенным в техпаспорте.
Приток воздуха отрегулировать воздушной заслонкой.
Показания газоанализатора также должны соответствовать всем нормам установки газового оборудования.

Настройка газового оборудования должна проводиться специалистами. Самые простые котлы открытого типа возможно настроить самостоятельно при наличии определенных навыков, знаний устройства горелочного блока. От качества работы горелки зависит эффективность котла, уровень его КПД, расход топлива. Поверхностно определить, что оборудование работает неисправно можно по изменившемуся пламени горелки.

Сердце любого газового котла – это горелка с установленным над ней теплообменником. Горелка обеспечивает сгорание газового топлива, генерируя тепло. В свою очередь, тепло поглощается теплообменником и отправляется в отопительную систему. Именно горелкам и будет посвящен текущий обзор.

Мы расскажем, что представляет собой газовая горелка для твердотопливного котла, а также дадим информацию о разновидностях горелок для газовых котлов.

Что представляет собой газовая горелка

Газовая горелка – это один из важнейших узлов любого котла. Она отвечает за создание устойчивого пламени. Именно здесь происходит сжигание подающегося топлива. Полученное тепло поднимается вверх, к теплообменнику, где практически полностью переходит в теплоноситель. Продукты сгорания вместе с остатками тепла тем или иным образом удаляются в атмосферу.

Устройство газовой горелки для котла предельно простое – оно включает в себя несколько основных узлов:

Низкое выделение окислов азота и угарных газов при горении делает котел почти безупречным в экологическом отношении.

Форсунку – отсюда выбрасывается газ;
Систему розжига – обеспечивает поджигание газа;
Систему автоматики – контролирует температуру;
Датчик наличия пламени – контролирует наличие огня.

Упрощенно говоря, все выглядит именно так. А чем отличаются друг от друга те или иные виды газовых горелок в различных моделях котлов, вы узнаете чуть позже.

Современная газовая горелка для котла отопления – это устройство, к которому предъявляются определенные требования. В первую очередь важна бесшумность работы. Сразу вспоминаются некоторые модели советских проточных водонагревателей, где пламя шумело с силой урагана. Современные образцы горят сравнительно тихо (также уделяется внимание тихому розжигу, без хлопков и взрывов). Дополнительное влияние на уровень шума оказывает конструкция камер сгорания.

Большой срок службы – если вспомнить старые газовые агрегаты, то они служили довольно долго (в те времена все делалось на века). Сегодня таких технологий уже нет, поэтому горелки в котлах часто ломаются. Выход один – покупать агрегаты от проверенных брендов, где используются нормальные по качеству комплектующие. Что касается всякого китайского барахла от непонятных производителей, то здесь все очевидно – брать не стоит.

То же самое касается дешевых котлов российского производства – в них нередко устанавливаются недолговечные горелки.

Полное сгорание газа – еще одно важное требование. Горелка для газового котла должна сжигать топливо полностью, с минимальным выделением угарного газа и прочих сопутствующих компонентов. Впрочем, тут все зависит не только от нее – на качество сгорания оказывают влияние и остальные узлы. Нельзя забывать и о надлежащем отводе газа, для чего нужно иметь в своем распоряжении чистый дымоход с хорошей тягой.

Что касается принципа работы газовой горелки, то он прост:

В горелке сжигаемый газ соединяется с воздухом. При высокой температуре происходит химическая реакция с образованием углекислого газа и воды.

Котел фиксирует несоответствие температуры в отопительном контуре с заданными пользователями параметрами;
Открывается газовый клапан, в горелку начинает поступать газ;
В это же время срабатывает система розжига;
Газ поджигается, образуется пламя.

В это же самое время начинает работает контроль наличия пламени – если огонь вдруг потухнет, автоматика перекроет подачу голубого топлива. Как только температура в системе отопления достигнет заданного предела, подача газа будет перекрыта.

Реализация контроля наличия пламени реализуется в газовых горелках по-разному. Где-то стоит простой термоэлемент, а продвинутые котлы с автоматикой на базе электроники наделяются системами ионизационного контроля.

Классификация газовых горелок

Долгое время на рынке царствовали самые простые котлы, лишенные сложной электроники и продвинутой автоматики. Они нуждались в полноценных дымоходах и должны были устанавливаться в помещениях с хорошей вентиляцией. Сегодня в продаже присутствуют агрегаты, которые могут эксплуатироваться практически в любых условиях. Наравне с ними продаются и традиционные модели. Все они отличаются конструкцией газовых горелок.

Атмосферные газовые горелки

Применение газовых горелок атмосферного типа значительно упрощает конструкцию отопительного оборудования. Они работают за счет естественного притока кислорода, а для удаления продуктов сгорания задействуются полноценные дымоходы. Так как кислород забирается из помещения, то в нем должна быть хорошая вентиляция. Давайте рассмотрим основные достоинства атмосферных котлов:

Простота конструкции – оказывает прямое влияние на стоимость оборудования;
Низкий уровень шума – здесь отсутствуют дополнительные вентиляторы, гудит только пламя;
Более высокая надежность – здесь срабатывает вполне понятная закономерность, что оборудование с минимумом деталей ломается гораздо меньше и реже;
Энергонезависимость – благодаря этому оборудование может работать в зданиях, в которых отсутствует электрификация.

Есть и некоторые недостатки:

Не самый высокий КПД – с этим недостатком приходится мириться. Более совершенные газовые котлы с закрытыми горелками более экономичны и эффективны;
Необходимость в наличии полноценного дымохода, выходящего на крышу – в строящихся домах это дополнительные расходы;
Установка котла с атмосферной газовой горелкой должна осуществляться в специально отведенном помещении, где есть вентиляция и окошко – иногда следовать данным требованиям проблематично.

Также необходимо отметить возможность неполного сгорания газового топлива.

«Турбированные» горелки

Мы вплотную подошли к самому современному отопительному оборудованию, оснащаемому газовыми горелками закрытого типа. Такие котлы нередко называют «турбированными». Они оснащаются компактными дымоходами, нередко выходящими прямо за противоположную стенку. Это очень удобно, особенно, когда здание находится на стадии строительства – не нужно мучиться с обустройством дымохода и вентиляционных каналов.

Отопительный котел с закрытой камерой сгорания – это отопительный агрегат, в котором газовая горелка заключена в специальную камеру. Кислород сюда поступает извне, через специальный коаксиальный дымоход. Через него же удаляются продукты сгорания. Управляет всеми потоками мощный вентилятор с автоматически регулируемыми оборотами. При желании, «турбированный» котел можно смонтировать в абсолютно герметичном помещении, лишенном вентиляции и окон.

Коаксиальный дымоход представляет собой эдакую конструкцию «труба в трубе». Он служит для забора наружного воздуха и для удаления продуктов сгорания. Выводится такой дымоход в произвольной точке ближайшей стены, но не ближе полуметра к ближайшим окнам (могут предъявляться и более строгие требования).

Достоинства газовых котлов с закрытыми горелками:

Возможность монтажа в любых помещениях – на кухнях, в подвалах, в ванных комнатах (хоть в спальне);
Повышенная безопасность – газ горит в изолированной камере. Даже если он потухнет, а автоматика на это не отреагирует, газовоздушная смесь будет удалена за пределы квартиры/дома;
Повышенный КПД – газовые котлы с закрытыми горелками действительно более эффективны, но это относится далеко не ко всем моделям;
Более эффективное управление температурой – для этого здесь применяется система регулировки частоты вращения вала вентилятора;
Высокая экологическая чистота – топливо сгорает практически полностью.

К сожалению, не обошлось и без недостатков:

За повышенную безопасность и увелинный КПД придется заплатить высоким уровнем шума и возросшими счетами за обслуживание.

Повышенная сложность – газовые горелки для котлов отопления обладают более сложной конструкцией, что затрудняет проведение ремонтных работ;
Чуть сниженная надежность – чем больше деталей, тем ниже надежность системы (особенно часто подводят самые дешевые образцы и китайские модели);
Высокая цена – для того чтобы купить «турбированный» котел, придется выложить круглую сумму (они стоят на 10-15% дороже своих атмосферных аналогов);
Повышенный уровень шума – установленный в системе вентилятор издает гул (уровень шума зависит от конкретной модели);
Отсутствие энергонезависимости – при отключении света оборудование остановит свою работу. Проблема решается установкой источника бесперебойного питания.

Несмотря на это, использование данных котлов для обогрева домов и квартир становится определенной тенденцией.

Горелками закрытого типа оснащаются так называемые конденсационные котлы, которые отличаются повышенным КПД за счет отбора тепла из продуктов сгорания.

Прочие различия

Рассмотрим разделение газовых горелок по типу розжига. Самый простой вариант – с горящим запальником (фитилем). При срабатывании автоматики, фитиль поджигает газ и котел начинает греть теплоноситель. Минусов здесь два – повышенное потребление газа и низкая безопасность (запальник может потухнуть). Первичный розжиг осуществляется спичками или с помощью пьезоэлемента, дающего искру.

Природный газ из магистрали дает ровное горение, не образуя излишней копоти на стенках дымоходной трубы.

Электронный розжиг горелки предусматривает наличие в газовом котле высоковольтного преобразователя. Энергия берется от батареек или электрической сети. Первый вариант применяется в энергонезависимых котлах, в которых отсутствует электронная автоматика. Второй вариант актуален для сложных агрегатов с электроникой на борту. Вместе с таким розжигом часто ставятся модули ионизационного контроля наличия пламени.

Также существует дележка по виду используемого топлива. Природный газ, поставляемый из магистрали, более чистый, он подается с оптимальным давлением (случаи скачков давления в обе стороны мы не рассматриваем). Пламя в котле получается чистым, без копоти. Оборудование подключается к сети без переделок. Существуют горелки, умеющие работать на пропане – для этого нужна настройка системы и установка жиклера. Пламя от горения пропана отдает желтым цветом, наблюдается повышенное отложение копоти на дымоходе.

Жиклеры позволяют нормализовать давление пропана до приемлемого значения – они поставляются в комплекте или приобретаются отдельно.

Газовые горелки для универсальных котлов

Газовая горелка для твердотопливного котла отопления представляет собой довольно сложный агрегат. Она создана для перевода отопительного оборудования с одного вида топлива на другое. То есть, вы можете приобрести твердотопливный (универсальный) агрегат для работы на дровах, а при появлении газовой магистрали перевести его на работу с природным газом.

Обслуживание даже самой простой газовой горелки лучше всего доверить мастеру - услуги специалиста выйдут дешевле чем покупка нового агрегата.

Автоматическая газовая горелка для котла на твердом топливе построена по вентиляторной схеме. Сюда подается газ, смешивается с воздухом, после чего готовая топливно-воздушная смесь отправляется в форсунку. Здесь она поджигается, образуя высокотемпературный факел пламени. На борту горелки имеются мощный вентилятор, система автоматики, редуктор и газовый фильтр. Для работы агрегата требуется электроэнергия. Само изделие имеет модульную конструкцию (съемную).

Типичный пример – газовая горелка для котла Купер. Сам котел является пеллетным, но к нему можно подключить сменную горелку и перевести его на природный или сжиженный газ.