Газовая горелка атмосферного типа

Виды газовых горелок и принцип их работы

Данное устройство представляет собой прибор, в котором смешиваются газ и кислород, находящийся в окружающем воздухе. Полученная смесь подается к выходным отверстиям, где воспламеняется с помощью искры от пьезоэлемента или электричества. В результате появляется постоянное факельное пламя.

Газовые горелки различаются по функциональности и могут работать на различных видах топлива:

• газообразном
• твердом
• жидком

Сейчас появились так называемые комбинированные элементы, которые могут потреблять разные виды топлива без переналадки оборудования. Кроме того, данные устройства различаются по способу подачи кислорода в камеру сгорания. Они делятся на:

• атмосферные
• вентиляторные
• диффузно-кинетические

По типу регулирования пламени различают:

• одноступенчатые
• двухступенчатые
• плавно регулируемые двухступенчатые
• модулируемые устройства

Конструкция горелок должна отвечать всем требования безопасности, обеспечивать стабильное пламя, а также быстрое и надежное воспламенение газовой смеси. Кроме того, качественный фитильный элемент должен отличаться простым монтажом, длительным сроком эксплуатации, отсутствием шума и вибрации.

Основным нагревательным прибором является атмосферная горелка. Она разогревает теплообменник (в большинстве случаев чугун) за счёт подачи газа. Конструкция обычно включает:

• сопло;
• головку горелки;
• эжекционную трубку;
• регулятор воздуха.

Суть процесса заключается в эжекции, то есть смешивании двух сред и подачи их в определённом направлении. Атмосферные горелки могут быть:

• с частичным смешиванием;
• с полным смешиванием.

Смешивание производится предварительно. В первом случае половина воздуха соединяется с газом через форсунки, а 50% поступает в камеру сгорания напрямую. Во втором случае подсасывание предусматривает соединение газовой смеси со полным объёмом кислорода. Модели с такой формой смешивания в страны СНГ не поставляются.

Атмосферную горелку зажигает запальная горелка, которая в свою очередь активируется розжигом (пьезо- или электро). При нагреве до нужной температуры теплообменника основная горелка отключается. Это контролируется специальным датчиком. Для повышения температуры клапан подачи газа открывается.

Комбинированные версии

В газовых горелках (ГГ) ассимилируются газ и кислород из поступающего воздуха. Образованный состав  зажигает искра от пьезокомпонента или электрический импульс. Получается стабильный факельный огонь.

Сегодня также существуют комбинированные версии для котлов. Они используют различное горючее безе перенастройки оборудования.

Версии ГГ по методу внедрения кислорода в отдел сгорания:

1. атмосферные;
2. вентиляторные;
3. диффузно-кинетические.

По виду контроля над огнём ГГ бывают:

1. с одной ступенью;
2. с двумя ступенями;
3. с двумя ступенями и плавным контролем;
4. модулируемые.

Критерии, предъявляемые к ГГ:

1. соответствие нормам безопасности;
2. создание и поддержание стабильного огня;
3. стремительное и качественное зажигание газового состава;
4. лёгкость монтажа фитильного компонента;
5. долгий эксплуатационный срок;
6. шумы в рамках санитарных нормативов.

При использовании модулированной горелки горючим может служить и газ, и мазут, и солярка. При данных условиях не нужны какие-либо технические изменения оборудования.

В один блок внедрены опции для горения разного топлива. Такое достоинство актуально для хозяев, пока не имеющих магистрального газа. Также эта опция полезна для экономных трат топлива.

Эти отопительные горелки имеют тотальную автоматизацию для контроля над режимом сжигания, силой огня и другими действиями котла. Благодаря интеллектуальной автоматике минимизируется участие пользователя в контроле над газовой техникой.

Правда у этих горелок есть весомые недочёты, заметно снижающие их популярность:

1. очень сложное устройство;
2. низкий КПД;
3. весьма сложная операция перенастройки аппарата при смене горючего. Здесь должен работать профессионал из газовой службы;
4. колоссальные цены.

Как уже было замечено, горелки могут отличаться по методу управления огнём.

Одноступенчатые горелки трудятся в одном режиме. А если задействована автоматика,  газовая горелка часто отключается и включается. При этом формируется обусловленная температура теплового носителя, что пагубно сказывается эксплуатационном периоде горелки и КПД самого котла.

Атмосферные ГГ

Данные устройства используют, как правило, в напольных котлах небольшой мощности, способных обогреть частный дом площадью до 100 квадратных метров. Они входят в комплектацию газового котла, который еще на заводе настраивается на потребление природного газа. Если возникнет необходимость смены топлива, то такой котел переоборудуется другим типом горелки, причем делать это должен специалист.

Принцип работы атмосферных фитильных элементов заключается в том, что воздух подается естественным путем к месту смешивания его с газом и воспламенения. Воспламенение происходит при помощи пьезорозжига или электроподжига.

Конструкция такой горелки представляет собой полую трубку с многочисленными отверстиями или несколько трубок, в которые под давлением поступает газ.

К достоинствам данных устройств можно отнести:

• надежность и простоту
• безопасность
• бесшумность
• компактность
• малый вес

Касаясь плюсов таких агрегатов с данным видом горелки, можно сказать следующее: 

• есть возможность работы при низком давлении газа (до 15 мбар). Особенно актуально для стран бывшего СНГ;
• высокая надёжность конструкционных элементов;
• отсутствует необходимость дополнительного вентилятора или другого механизма для подачи воздуха (происходит естественная подача кислорода в котел);
• широкий диапазон различных нагрузок. При изменении последних горелка работает стабильно;
• высокий уровень бесшумной работы;
• эргономичность эксплуатации за счёт простоты конструкции.

Недостатки данной разработки также очевидны:

• так как котлы имеют открытую камеру сгорания, то потенциально присутствует угроза возникновения чрезвычайной ситуации;
• схема воздухозабора предусматривает наличие определённых условий эксплуатации котла. Как правило, оборудуются котельные в соответствии с ТБ.

Как видите, с одной стороны обеспечивается комфортабельность и эргономичность, а с другой стороны снижается безопасность системы отопления. Обогрев помещения может достигать 200 квадратных метров. Имеются как одноконтурные, так и двухконтурные модели. Срок службы благодаря надёжной конструкции может длиться до пятидесяти лет.

Атмосферная газовая горелка стоит в котлах с открытой камерой сгорания. По типу работы очень похожи на простую газовую плиту: газ поступает в горелку и горит при смешивании с поступающим из комнаты воздухом.

Положительные черты атмосферной горелки, это простота конструкции и бесшумная работа. Недостатки, низкий КПД (до 90-93%) и разрежение воздуха в комнате. Именно по этому, такие котлы ставятся в специально оборудованных комнатах, топочных, которые оборудуются по специальным правилам.

Есть несколько нюансов, в использовании атмосферных газовых горелок импортного производства.

По стандартам ЕС в магистралях должно быть стабильное давление газа не ниже 150 атмосфер. В России эти стандарты аналогичны, но могут падать в зимний период и подниматься весной. Такие перепады давления приводят к прогоранию горелки зимой, и прожигу теплообменника летом. Это значит, что в районах с нестабильным давлением газа лучше использовать надувные горелки, работа которых не зависит от давления газа.

Обычно такие газовые горелки для котлов задействуют в напольных версиях котлов. Мощь этих агрегатов невелика: отопительный потенциал позволяет отопить строение площадью до 100 кв.м. Другая разновидность атмосферных горелок (также называемых турбированными) приспособлена для газовых котлов, которые по умолчанию настраиваются на использование природного газа. В случаях смены горючего ставится другая версия ГГ. Данную работу стоит доверить специалисту.

В атмосферных версиях воздух направляется в зону соединения с газом естественным способом. Методы зажигания такой газовой смеси: пьезорозжиг или электроимпульс.

Конструкция данной горелки – полая трубка с множеством отверстий или сеть трубок, в которых движется газ под определённым давлением.

Турбированная горелка в газовые котлы, ее плюсы:

• надёжная работа;
• простота конструкции;
• безопасность;
• отсутствие шумов;
• компактные параметры;
• малая масса.

Версии газовых горелок

В моделях с вентиляторной (наддувной) горелкой воздух в отдел сгорания направляют интегрированные вентиляторы. При их участии серьёзно развивается КПД котла, а горючее тратится экономнее. Атмосферные аналоги при покупке уже значатся в составе котла. А вентиляторные версии – это дополнительные приборы. Их нужно закупать отдельно.

Наддувная газовая горелка обычно используется в аппаратах с закрытым отделом сгорания, где газ моментально смешивается с подаваемым порциями воздухом. По виду они напоминают блок, в котором прибор для сжигания газовой смеси соединен с вентилятором. Современные модели автоматизированы, что гарантирует безопасное применение этой газовой техники.

Наддувные ГГ могут быть вихревыми и прямоточными. В первых есть выходные отверстия лишь круглого сечения. Во вторых – и круглого, и прямоугольного.

В фитильных вентиляторных аппаратах горючее сжигается в изолированном отделении, что сделано для безопасности при работе с газовым котлом.

Плюсы вентиляторных ГГ:

1. высокий КПД.
2. надёжная конструкция теплообменника.

Их минусы:

1. сильные шумы;
2. зависимость от энергосети;
3. большие траты электричества;
4. огромные цены.

Причиной шумов, во многом, является не вентилятор, а газо-воздушные потоки, покидающие сопло этой ГГ под большим давлением. В современных моделях этот недочёт устраняется за счёт установки глушителя.

Хоть у этих горелок есть ряд минусов, благодаря ним газовые котлы работают намного эффективнее. Такие горелки применяют и тогда, когда топливом становится не газ, а мазут, дерево, солярка, либо уголь. Когда тип горючего – газ, горелка может эффективно трудиться, даже если в магистральной сети отмечаются серьёзные скачки давления.

Для выстраивания работы двухступенчатой горелки имеются два режима или меняющаяся мощность огня. Если с помощью одной ступени котёл работает максимально, то при переключении на вторую ступень, производительность сокращается на 50-60%.

Варьирование режимов в котлах осуществляется автоматически по сигналу особых датчиков. Они управляют температурой теплового носителя. Также режимы могут поменяться, когда у газа в магистральной сети меняется давление.

У переключения в котле на менее истязающий режим имеются определённые достоинства:

1. Происходит экономия газа или прочего топлива.
2. У всей техники развивается эксплуатационный период, так как уменьшается число включений и отключений.

У аппарата с двумя ступенями может быть плавная перемена режимов.

Вентиляторные или наддувные горелки, работают за счет поступления воздуха с улицы, при помощи вентилятора. Работа вентилятора регулируется. Горелки с внешним поступлением воздуха работают стабильно при любом давлении газа, для таких котлов не нужно делать вертикальные дымоходы, достаточно коаксиального дымохода, КПД таких котлов близко к 95%. Правда работают они шумно и стоят в 2 раза дороже атмосферных горелок.

Стоит отметить, что вентиляторные горелки, навешиваются на котел. Это дает возможность менять горелку и переходить с газа на жидкое топливо.

Технологии не стоят на месте и на рынке уже есть комбинированные горелки для газа и жидкого топлива. Как и любая новая технология, комбинированная горелка стоит на порядок дороже.

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 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.

Они позволяют использовать в качестве топлива газ, мазут или солярку. При этом не требуется дополнительный демонтаж или монтаж оборудования. В одном блоке совмещены функции для горения газообразного или другого вида топлива. Это актуально для тех домовладельцев, у которых магистрального газа пока еще нет, но он предвидится в будущем. Или для экономичного расходования того или иного вида топлива.

Такие газовые горелки для отопления обычно полностью автоматизированы для управления режимом горения, мощностью пламени и прочими процессами в работе котла. Умная автоматика позволяет минимизировать участие человека в управлении газовым оборудованием.

К недостатку данных горелок относится и довольно сложный процесс переключения отопительного агрегата при смене вида топлива, требующий высоких профессиональных навыков специалиста газовой службы.

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

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.

Маркировка газовых горелок

Все фитильные устройства, как и любое другое оборудование, маркируются согласно принятым нормам и правилам. Приведем краткий пример маркировки элементов, указывающей на их функциональность. Тип устройства обозначается буквами, где «Г»  показывает, что перед вами именно горелка.

Если стоит ГМ, значит, данное устройство предназначено для использования в котлах, где в качестве топлива применяется газ и мазут.

Дс — означает, что у горелки удлиненная газовая часть.

Р — ротационная горелка.

П — в данном устройстве применяется форсунка с ротором, вращающимся направо.

Л — вращение ротора происходит в обратную сторону (по ходу часовой стрелки).

Модулируемые варианты

Модулируемые версии отличаются высочайшей практичностью и экономностью. Их работа основывается на плавном контролировании горящего огня. Вследствие этого мощность отопительного агрегата сосредотачивается в спектре 10 – 100%.

По способу контроля над пламенем эти приборы делятся на следующие горелки:

1. имеющие механическую технологию контроля;
2. имеющие пневматическую технологию;
3. версии с электронным контролем.

Сильные стороны модулируемых версий заключены в наименьшей цикличности операций включения – выключения. Это благоприятно отражается на продуктивности всей отопительной техники и её эксплуатационном периоде.

Также, когда работа строится с котлами, оснащёнными модуляционными ГГ, образуется определённая экономия горючего – 15%. Здесь ещё важно грамотно настроить оборудование.

Модуляционные ГГ можно задействовать в рабочих котлах с таким и прочими видами горелок. Так отпадает надобность в смене довольно дорогого агрегата. Потребуется лишь закупка самой горелки и вызов мастера для её монтажа и настройки всей технологии.

Способы обозначения ГГ

Обозначаются все газовые горелки в соответствии с актуальными нормативами и правилами. Далее приведены некоторые примеры обозначений, определяющих производительность и опции аппарата.

Вид прибора маркируется буквами. И буква «Г» свидетельствует о том, что прибор является горелкой.

Если указано ГМ, значит, что позволено применение прибора в котлах, работающих на газе и мазуте.

Дс — свидетельство наличия у горелки удлинённого газового сектора.

Р – обозначение ротационной модели.

П – в приборе используется форсунка, её ротор вращается на правую сторону.

Л — ротор вращается по обратному вектору (как часовая стрелка)

От направления вращения обозначенного ротора определяется участок монтажа самой горелки в секторе сгорания.

Разновидности

Выбор горелок для разных типов и моделей котлов

Своими руками

Проще всего сделать первый тип горелки, так как ее вполне можно изготовить из подручных материалов.

Чтобы ее сделать, нужно будет использовать следующие материалы (практически все они являются подручными):

1. Вентиль от пустого кислородного баллона (он здесь будет выполнять функцию форсунки). Какой это именно будет вентиль – совершенно не принципиально, можно использовать наиболее часто встречающийся ВК-74.
2. Чтобы струя газа была направлена как можно уже, придется соорудить небольшой колпачок, который будет надеваться на вентиль. В нем осторожно делают небольшую дырочку и помещают туда жиклер (прекрасно подойдет такая деталь от паяльной лампы).
3. Инжектор будет самым простым – для него понадобится стальная труба, толщина которой будет не выше 2 мм. В длину его лучше делать порядка 100 мм. Закреплять надежнее всего при помощи сварных работ. Однако в этом случае придется соблюсти некоторое расстояние, которое должно остаться между колпаком и соплом. Это делается для того, чтобы туда поступало достаточное количество свежего воздуха.
4. Чтобы пламя быстро загоралось, рядом с соплом устанавливают пьезоэлемент. Можно обойтись и без него, а зажигать горелку с помощью спичек и куска бумаги.

Как почистить?

Теперь поговорим о том, как осуществляется чистка газовой горелки, ведь она, как и любое другое оборудование, нуждается в уходе и обслуживании. Если брать законодательные нормы, то ими прямо запрещено осуществлять постороннее вмешательство в работу газового оборудования, по причине чего приходится обращаться к сертифицированным специалистам, которые имеют всю необходимую разрешительную документацию на проведение такого типа работ.

После проведения процесса очистки, следует осуществить сборку прибора с наличием всех соответствующих зазоров, которые есть в техническом руководстве к устройству. После проведения сборки осуществляется настройка и регулировка. Все эти работы проводятся при помощи специального прибора – газоанализатора. Его устанавливают в дымоходе, и он исследует химсостав газов, которые являются отработанными.

В общем, как можно убедиться, в устройстве и подборе газовых горелок для котлов нет ничего сложного. При работе с ними следует помнить главное – неукоснительно соблюдать требования техники безопасности, а также нормы, изложенные в соответствующей нормативной документации. И не будет лишним обращаться к специалистам, если вы по каким-то причинам не уверены в том, что сможете произвести те или иные работы с ними четко и правильно.

О том, как усовершенствовать газовую горелку для котла своими руками, смотрите в следующем видео.

---