Как сделать газовую горелку для котла

Функция регулирования пламени

Горелки подразделяются и по виду регулировки пламени.

Одноступенчатые

Одноступенчатая горелка может работать в одном режиме. Если при этом имеется автоматика, происходит частое отключение и включение горелки, когда достигается заданная температура теплоносителя. Это снижает срок её эксплуатации и вовсе не повышает производительность газового оборудования.

Двухступенчатые

Дизельные двухступенчатые горелки

Двухступенчатые устройства могут работать в двух режимах, или на разной мощности пламени. Если одна ступень позволяет котлу функционировать на 100%, то при переходе на вторую мощность отопительного оборудования снижается на 50-60 %.

Переключение с одного режима на другой происходит автоматически по команде специальных датчиков, которые регулируют температуру теплоносителя, или при изменении давления газа в магистральном газопроводе. Переход на более щадящий режим горения приносит свои выгоды — экономится газ или другое топливо, продлевается срок эксплуатации всего оборудования за счет снижения количества включений и отключений.

Двухступенчатые горелки могут иметь функцию плавного переключения с одного режима на другой.

Модулируемые

Модулируемые горелки наиболее функциональны и экономичны. Принцип их работы заключается в плавном регулировании горящего пламени, в результате чего мощность отопительного котла может варьировать в диапазоне от 10% до 100 %.

По регулированию пламени данные устройства подразделяются на горелки:

• с механической системой регулирования
• с пневматической
• с электронной

Преимущества модулируемых горелок заключаются в минимальном количестве циклов «включить-выключить», что самым положительным образом влияет на эффективность работы всего отопительного оборудования и продлевает срок его эксплуатации. Кроме того, при использовании газовых котлов с модуляционной горелкой экономия топлива достигает 15 % и более при правильно настроенном оборудовании.

Подобные горелки могут быть использованы в действующих котлах с другим типом этих устройств. Менять дорогостоящий котел не потребуется, нужно будет лишь приобрести саму горелку и вызвать специалиста для её установки, а также отрегулировать работу всего оборудования.

Вентиляторные

В этих элементах воздух к месту смешивания и возгорания подается принудительно при помощи вентиляторов, которые встроены в газовое оборудование. Поэтому такие горелки получили название дутьевые или наддувные. Их применение повышает КПД котла, что приводит к экономичному расходованию топлива. В отличие от атмосферных моделей, вентиляторные горелки относятся к дополнительному оборудованию, и их следует приобретать отдельно.

Эти устройства обычно устанавливают в котлах, имеющих закрытую камеру сгорания. Воздух в горелку подается определенными дозами, но с газом он смешивается мгновенно.

Современные вентиляторные модели имеют высокий уровень автоматизации. Это своеобразный блок, состоящий из устройства для сжигания топлива, вентилятора и автоматики, обеспечивающей безопасность работы газового оборудования.

Если топлива в устройство поступает недостаточно или с переизбытком, то происходит автоматическое отключение, что предотвращает возникновение аварий. Чтобы вновь запустить газовое оборудование, придется полностью устранить все имеющиеся неполадки.

Схема работы вентиляторной газовой горелки

Вентиляторные горелки газовые бывают:

• Вихревые. Отверстия в них имеют только круглое сечение;
• Прямоточные. Эти устройства оснащаются не только круглыми отверстиями, но и прямоугольными, и в виде щели.

Достоинства наддувных устройств обусловлены особой конструкцией теплообменника, которая обеспечивает высокий КПД газового оборудования. К тому же сгорание топлива происходит в изолированной камере, а это дополнительная безопасность в процессе работы котла.

Но у вентиляторных горелок имеются и недостатки:

•  Достаточно высокий уровень шума от работы вентиляторов. Хотя гул в большей степени создается из-за потока газовой смеси, выходящей из сопла под давлением. Чтобы снизить шум, современные котлы оснащаются глушителем;
• Зависимость от электричества и его излишние затраты;
• Более высокая цена, чем на агрегаты с атмосферными горелками.

Но все-таки применение наддувных устройств позволяет увеличить производительность газового оборудования и обеспечивает его эффективную работу при любом давлении газа в магистрали. К тому же они хорошо зарекомендовали себя при использовании в котлах как жидкого (мазут, солярка), так и твердого (дрова, уголь) топлива.

Насос

Насос в газовом котле

Служит для предания движения теплоносителю. Это устройство заставляет циркулировать отопительную жидкость от нагретого первичного теплообменника в радиаторы, нагревать их и двигаться обратно для нагрева. Насос, как правило, имеет несколько скоростей и настраивается сервисным инженером, исходя из размеров вашей системы отопления.

Слишком высокая скорость насоса может создать дополнительный шум и снизить КПД котла. А слишком малая – приведет к неравномерному нагреву радиаторов

Поэтому для правильной настройки очень важно обращаться к квалифицированным инженерам сервисных служб

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.

Турбинные горелки

Турбинные установки для отопительных систем имеют достаточно сложную конструкцию. Устройство газовой горелки для котла отопления включает в себя:

• Электродвигатель с роторным вентиляторным колесом.
• Сервоприводы воздушной решетки и газового дросселя.
• Смесительное устройство.
• Датчик контроля пламени.
• Электроды электро – или пьезоподжзига.

Особенностью турбинных моделей является наличие в конструкции газового модуля: с топливным фильтром, редуктором давления, прибором, регулирующим расхода газа, автоматикой, которая контролирует зависимость между частотой вращения вентилятора и подачей топлива, а также отвечает за отключение подачи газа на горелку при остановке турбины. Чаще всего, оборудование такого типа устанавливаются в котлоагрегатах с закрытой топливной камерой и установленным дополнительным вентиляторами для принудительного удаления продуктов сгорания газовоздушной смеси.

Основные достоинства турбинных устройств:

• Высокие показатели безопасности использования благодаря системе контроля и безопасности.
• Уверенная работа при низком давлении природного газа в газопроводе.
• Нет необходимости в стационарном дымоходе.

Кроме этого, при использовании вентиляторных моделей не нужна ручная регулировка газовой горелки котла. В конструкции турбинной горелки предусмотрена воздушная заслонка, положение которой регулируется посредством сервопривода, отвечающего за объем воздуха в газовоздушной смеси.

Недостатки турбинных моделей:

• Высокая стоимость, которая в разы выше, чем у атмосферных горелок.
•  Высокий уровень шума, создаваемый при роботе турбины и дополнительного вентилятора.

Совет: для работы систем защиты и турбины, данному прибору требуется электричество. Именно поэтому, чтобы исключить риск, связанный с энергозависимостью, рекомендуется подключение через источник бесперебойного питания.

Существует еще один тип горелок – диффузно-кинетические. Принцип создания газовоздушной смеси следующий: необходимый для поддержания процесса горения кислород, одновременно поступает в топливную камеру и непосредственно в факел. Такие устройства практически не применяются в бытовых отопительных системах.

Сегодня, большинство производителей отопительных систем наладили выпуск комбинированных горелок, которые позволяют без переналадки системы и дополнительного оборудования, в качестве топлива использовать практически любой вид топлива.

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.

Устройство и принцип действия промышленных газовых котлов

Принцип действия отопительного устройства основан на сжигании газа в топке с сопутствующим нагревом теплоносителя. По этому признаку котлы делятся на две группы:

• с циркуляцией горячего воздуха (жаротрубные);
• с нагревом жидкости почти до температуры кипения (водотрубные).

Паровые котлы устанавливаются на предприятиях, использующих пар в промышленном производстве.

Справка. Стоимость природного газа и его теплотворная способность не имеет конкурентов среди других природных горючих материалов. Поэтому использование природного газа дает значительную экономическую выгоду.

Газовая горелка

Главной частью любого котла является горелка. По типу подачи газа они делятся:

• на инжекторные, засасывающие газ вместе с воздушной струей;
• на наддувные, применяющие принудительное нагнетание воздуха мощным вентилятором;
• на диффузные, подающие газ к месту горения через специальные диффузионные каналы.

Фото 1. Промышленный котел на газу марки Энтророс. В устройстве установлена наддувная газовая горелка.

Распространенная конструкция горелки — набор из нескольких параллельных стержневых устройств, которые расположены равномерно по всему объему топки. Они снабжены отверстиями для выхода смеси газа с воздухом и обеспечивают равномерный нагрев. Для повышения эффективности между стержнями помещают трубопровод с теплоносителем. Такие установки способны достичь КПД в 98—99%.

Еще один популярный вариант горелки промышленного котла мощностью от 100 кВт и выше имеет факельное устройство. На одной из стенок агрегата устраивается специальное сопло, в которое нагнетается газовоздушная смесь. Факельное горение хорошо показало себя в двух и трехходовых котлах, используется для получения теплоносителя с температурой 115—120 градусов или пара.

Топочная камера

Для топки мощного котла важно длительное время выдерживать высокую температуру. Жаропрочность обеспечивает использование специальных сталей с добавлением марганца, хрома и других легирующих компонентов

Стенки укрепляют гофрированием и окружают теплоизоляционной оболочкой.

В водогрейных котлах в топке размещают один или два теплообменных контура, по которым циркулирует теплоноситель.

В паровых или котлах высокого давления применяются топочные экраны и теплообменник для получения тепла, а пар образуется в дымоходе, где температура дымовых газов снижается до 600—800 °C.

В топочной камере парового котла размещают сепаратор и пароперегреватель.

Безопасность эксплуатации обеспечивает взрывной клапан, который обязательно устанавливают на одной (чаще задней) стенке котла. Механизм срабатывает в случае превышения давления в топке.

Автоматика и система управления

Сложность управления промышленным котлом связана с постоянно изменяющимися температурой и давлением воды, мгновенным расходом газа, забором воздуха для горелки и другими факторами.

Чтобы исключить человеческий фактор, все управление осуществляется с помощью специальных контроллеров.

Данные для их работы поступают с датчиков температуры, давления, расхода воздуха и газа. Для большей надежности в современных котлах автоматику разделяют на две части:

• Автоматика подачи топлива, которая отвечает за работу модуляционной горелки и поддержание стабильной работы всей системы.
• Автоматика безопасности учитывает критические условия работы котла, наличие пламени в топке, подачу газа, нагрев теплоносителя. В случае неисправности происходит отключение котла и прекращение подачи топлива. Некоторые модели котлов снабжены системами самодиагностики.

Внимание! Обычно используется природный газ: метан. Он легче воздуха и является оптимальным топливом

В отдельных случаях допускается сжигание пропан-бутановой смеси. Этот газ тяжелее воздуха и требует соответствующей настройки оборудования.

Как работают настенные приборы?

Для небольших домов вполне подойдут настенные газовые котлы. Принцип работы их примерно тот же, но используются менее габаритные детали и дополнительные элементы в виде циркуляционного насоса и мембранного бака. От обычных аналогов они отличаются компактными размерами.

Как и в случае с напольными конструкциями, настенные газовые котлы могут быть одноконтурными или двухконтурными. Они могут быть оснащены закрытой или открытой камерой сгорания. Устройства фиксируются на стене при помощи специальных кронштейнов.

Принцип работы газового котла настенного типа базируется на наличии сложной системы автоматики, которая считается наиболее капризным блоком в плане технического обслуживания. Она часто дает сбой в процессе эксплуатации устройства. Своими руками отремонтировать ее проблематично, поэтому приходится вызывать специалиста, что приводит к дополнительным расходам.

Классификация и принцип работы

Газовая горелка для котла отопления – это достаточно технологичное устройство, которое отвечает за создание газовоздушной смеси, в строго определенной пропорции. Из прибора смесь в топливную камеру, где она и воспламеняется от электрического разряда или искры пьезоэлемента. В зависимости от того, как происходит смешивание топлива с воздухом, данные приборы можно разделить на: дифузионные, инжекционные, рекуперативные, регенеративные. 

В зависимости от того, как происходит регулировка и контроль пламени, данные устройства бывают:

Одноступенчатые. Для нагрева теплоносителя прибор работает на полную мощность. При достижении определенной пользователем температуры теплоносителем температурный датчик подает сигнал, и автоматика закрывает газовый клапан. При этом горелка перестает функционировать. Когда теплоноситель остывает до нижнего температурного значения, клапан открывается, в топливной камере вновь происходит воспламенение топливно-воздушной смеси. При этом прибор работает на максимум от своей мощности.

Двухступенчатые. При запуске котла, для быстрого нагрева теплоносителя, горелка работает со 100% производительностью. После достижения верхней границы температуры определенной пользователем, газовый клапан прикрывается, обеспечивая устройство необходимым объемом топлива, достаточным для работы прибора, с производительностью в 40%.

• Плавно-регулируемые. При такой регулировке газовой горелки котла, пламя также не гаснет, но смена режимов со 100% до 40% мощности происходит не скачкообразно, а более плавно.
• Модулируемые. Газогорелочное оборудование этого типа автоматически изменяет производительность. Именно это позволяет в автоматическом режиме поддерживать установленную пользователем температуру, что обеспечивает комфорт для пользователя и значительную экономию сжигаемого топлива.

Эффект от использования модулируемых моделей составляет 5 – 15% экономии газа. В зависимости от конструкции модуля регулировки пламени, этот тип оборудования производится с механической, пневматической и электронной системой регулирования. Применение в котлоагрегатах модулируемых газогорелочных установок значительно снижает тепловую нагрузку на теплообменник, что положительно сказывается на его сроке эксплуатации.

Отступив от темы, хотим сообщить, что нами были подготовлены сравнительные обзоры по газовым котлам. Ознакомиться с ними вы можете в следующих материалах:

• Газовые настенные двухконтурные котлы – сравнение моделей от мировых брендов
• Рейтинг газовых настенных одноконтурных котлов с закрытой камерой сгорания
• Газовые напольные котлы российского производства: ATON, Конкорд, Лемакс
• Как выбрать газовый напольный котел по надежности? Рейтинг зарекомендовавших себя моделей

Виды газовых котлов для отопления: конденсационные, конвекционные и другие

Котлы, работающие за счет природного газа, бывают разных типов: напольные и настенные, с открытой и закрытой камерой сгорания, двух- и одноконтурные, конденсационные и конвекционные (первые более мощные и с высоким КПД).

Преимущества газового отопления:

• обогрев большой площади (идеально для коттеджей, дач, загородных домов);
• электрический или пьезорозжиг;
• непрерывное поступление газа;
• высокий КПД — минимум 90%;
• электронная система управления (в том числе через интернет в дорогих моделях);
• автоматическое возобновление работы в случае перепада напряжения;
• низкие затраты на обслуживание;
• экономия на коммунальных платежах;
• минимальные риски во время эксплуатации.

Модели котлов отличаются по мощности, системам безопасности и легкости в управлении.

Вывод отработанного топлива организован через дымоход или посредством принудительной тяги через небольшую коаксиальную трубу. Помогает в выведении отходов и вентилятор, который присутствует во многих моделях котлов с принудительной тягой. Запускается прибор при помощи электрического или пьезорозжига. В первом случае возможно автоматическое включение при спаде напряжения в сети, во втором — нет.

Размещение: настенные, напольные

Настенные котлы представляют собой конструкцию весом от 30—50 кг, которая крепится к стене. За счет этого техника никому не мешает и фактически сливается с отделкой.

Фото 1. Настенный газовый котёл с подключенным водяным контуром. Также к системе присоединен бойлер для нагрева воды.

Для настенных устройств характерна мощность от 12—42 кВт. Подобные котлы способны обогреть территорию до 350—400 кв. м. За счет небольшого веса котлы легко монтируются и не доставляют хозяевам никаких неудобств. Теплообменники в таких устройствах, как правило, изготовлены из легких по весу медных трубок.

Настенные котлы подразделяются на виды:

• обычные модели;
• с модуляционной горелкой.

Модуляционная горелка котла позволяет экономно расходовать топливо и тратить меньше средств на оплату коммунальных услуг. Настенные котлы делятся на модели с принудительной и естественной тягой, то есть с вентилятором и дымоходом. Если в помещении нет отверстия для дымохода, необходимо выбирать первый вариант.

Справка. Стоимость настенных котлов — от 14 тыс. рублей. За эту цену можно купить в основном устройства отечественного изготовления слабой мощности. Средняя цена добротных моделей иностранных производителей не менее 24—35 тыс. рублей.

Напольные котлы. Это более тяжелые по весу агрегаты (до 120—200 кг), которые устанавливаются на пол. В основном их выбирают для обогрева больших помещений и устанавливают в мини-котельных или подсобках. Приличный вес котла связан с тем, что теплообменник изготовлен из тяжелых материалов, например, из чугуна.

Некоторые производители котлов предлагают узкие агрегаты, которые в ширину не превышают 35—45 см. Средний диапазон мощностей таких устройств — от 12 до 108 кВт, однако, есть котлы, в которых мощность достигает 1000 кВт.

Можно выбрать напольные газовые модели:

• с наддувными горелками;
• с атмосферными горелками.

Первые стоят дороже за счет энергопотребления и высокого КПД. Котлы с атмосферными горелками стоят меньше и работают практически без шума. Для напольного прибора характерны такие элементы, как датчик тяги, термостат, продуманная система безопасности на случай падения температуры, напряжения в сети, перегрева.

Стоимость напольных котлов российского производства — от 10 тыс. рублей. Качественные агрегаты с массой дополнительных функций от иностранных компаний стоят не менее 35—42 тыс. рублей, а элитные модели повышенной мощности — до 200 тыс. рублей.

Вентиляторные устройства

Устройства этого типа еще называют наддувными, или дутьевыми, так как воздух подается в камеру сгорания с помощью встроенных вентиляторов. При их использовании повышается КПД газового агрегата, что положительным образом влияет на экономичное расходование топлива. Если атмосферные горелки входят в комплектацию газового котла, то вентиляторная является дополнительным оборудованием и приобретается отдельно.

Используют данные устройства в агрегатах с закрытой камерой сгорания. Примечательно, что воздух подается в горелку дозированно, при этом смешивание газа и воздуха происходит мгновенно.

Современные газовые горелки для котлов отопления отличаются высоким уровнем автоматизации. Они представляют собой блок, в котором само устройство для сжигания газа совмещено с вентилятором. А автоматика обеспечивает безопасную эксплуатацию газового оборудования.

Вентиляторные устройства

Вентиляторные горелки разделяются на вихревые и прямоточные. Вихревые устройства оборудованы выходными отверстиями только круглого сечения. У прямоточных наддувных устройств эти элементы могут быть круглыми, в виде щели или прямоугольного сечения.

В фитильных приборах вентиляторного типа топливо сгорает в изолированной камере, что обеспечивает дополнительную безопасность при эксплуатации котла. К достоинствам данных устройств можно отнести и высокий КПД газовых агрегатов, обусловленный особой конструкцией теплообменника.

К недостаткам элементов вентиляторного типа относятся:

• высокий уровень шума, производимого встроенным вентилятором
• энергозависимость
• излишний расход электричества
• высокая стоимость в сравнении  с агрегатами, оборудованными атмосферными горелками

Уровень шума создает в большей степени не вентилятор, а поток газа и воздуха, выходящий под давлением из сопла горелки. Для уменьшения этого недостатка в современных отопительных котлах устанавливают глушитель.

Однако, несмотря на недостатки и повышенную стоимость, вентиляторные горелки увеличивают производительность газового котла. Они могут быть использованы, если вместо газа применяется мазут или солярка, дрова или уголь. Если топливом является газ, то наддувное устройство эффективно работает при любом давлении газа в магистральных трубопроводах.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin