Газовая горелка — один из ключевых элементов котельного агрегата. Её выбор определяет функционирование котельного агрегата, его себестоимость и КПД. На рынке сейчас представлено большое разнообразие горелок. Чтобы выбрать нужный вариант, следует разобраться, как они работают и чем различаются одна от другой.
Устройство и предназначение
Газовые горелки, устанавливаемые в котлах, представляют собой устройства, в которых смешиваются газ и кислород, необходимые для горения. Состав направляется к выходным соплам, и там поджигается от искры либо пьезоэлемента. Таким образом появляется устойчивое направленное пламя.
Дальнейшая основная задача — поддержание стабильного горения смеси. Кроме того, в современных моделях имеется интегрированные элементы автоматики, которые при появлении внештатной ситуации отключают работу горелки, что увеличивает безопасность эксплуатации котла.
В конструкции часто имеются специальные функциональные части, дающие возможность произвести работу в безопасном режиме и автоматизировать ее. Например, благодаря встроенной автоматике в случае неисправности устройство может самостоятельно отключиться.
Конструктивно газовая горелка — относительно простое устройство, и её использование не связаны со значительными трудностями. Она включает в себя корпус, форсунку, регулятор топлива, механизм розжига, элементы автоматики, датчик наличия пламени.
Требования, предъявляемые к горелкам
- Бесперебойное обеспечение требуемого температурного режима для прогрева теплоносителя до нужного состояния;
- Безопасная и надёжная работа. Устройство должно устойчиво функционировать, не допускать отрыва факела при изменении нагрузки в штатном интервале;
- Полное сжигание кислородно-газовой смеси;
- Как можно меньшее выделение вредных продуктов сгорания при работе устройства;
- Низкий уровень шума. Это требование особенно важно для использования в быту, когда котёл расположен в жилом или смежным с ним помещении;
- Длительный срок службы;
- Наличие автоматической системы. При перебоях пламени автоматика должна блокировать подачу топлива;
- Экономичность в работе — тепловые потери должны быть
Классификация горелок по способу подачи воздуха
Существует три вида данного оборудования, которые отличаются между собой по методике получения кислородно-газовой смеси:
- Атмосферные. В них главным элементом является эжектор, через который проходит газ. В нём образуется зона низкого давления, куда засасывается наружный воздух. Основными преимуществами этих устройств является простота конструкции, малые габаритные размеры, малошумная работа, невысокие цены, возможность установки и переоборудования под эту горелку твердотопливного котла. Недостатки — невысокий КПД (89-93 %, поэтому атмосферные горелки, как правило, применяются в быту для отопления небольших помещений) и разрежение воздуха;
- Вентиляторные (дутьевые). У них принцип работы и конструктив более сложные. Устанавливаются в котлах с закрытой камерой сгорания. В данном случае воздух нагнетается не за счёт разности давлений, а принудительно — при помощи встроенного вентилятора. Поэтому появляется возможность регулирования мощности потока кислородно-газовой смеси. Другие преимущества — отсутствие ограничений по мощности, повышенная безопасность из-за наличия закрытой камеры сгорания (это исключает попадание продуктов сгорания в помещения из-за обратной тяги), высокий уровень автоматизации, отсутствие чувствительности к перепадам давления. Имеются и недостатки: шумная работа, относительно высокая цена, необходимо подключение к электроснабжению из-за наличия в системе вентилятора.
- Диффузорно-кинетические. По принципу подачи воздуха они представляют собой нечто среднее между атмосферными и вентиляторными. Воздух в камеру сгорания подаётся определёнными порциями через специальные диффузоры по мере сгорания топлива. Таким продуманным подходом достигается максимально возможный коэффициент полезного действия. Недостаток – высокая цена.
Классификация по типу регулировки
По регулированию различают следующие типы газовых горелок:
- Одноступенчатые. Принцип их действия состоит в автоматическом перекрытии газового клапана после нагрева теплоносителя до заданной температуры. Горелка при этом временно перестаёт функционировать.После остывания теплоносителя до нижнего уровня газовый клапан снова открывается, и устройство возобновляет работу.Такие горелки автономны, им не требуется электроснабжение. Они надёжны, но при таком режиме происходит большой расход топлива.
- Двухступенчатые. Предусмотрено два рабочих режима. Вначале горелка функционирует на 30 или 40 % мощности (в зависимости от модели). После достижения определённого температурного состояния теплоносителя и открытия газового клапана происходит переход на полноценное (100 %) теплоснабжение. Осуществляется точное регулирование движения газового топлива. Преимущества – непрерывное горение, полный нагрев теплоносителя на максимальную температуру. Но для этого требуется продуманная автоматика, которая может удорожить использование системы, при этом осуществляя необходимый контроль;У двухступенчатых плавно управляемых газовых горелках также существуют два основных режима функционирования. Но у них переход с одного рабочего режима в другой происходит значительно более плавно, чем в предыдущем варианте, без резких переключений.
Соответственно, обеспечиваются экономичный расход газа, универсальность по отношению к типу котла, возможность регулирования температуры теплоносителя относительно проектных значений.При этом необходимо подключение к системе электроснабжения.
- Модулируемые горелки. У атмосферных котлов они могут изменяться по тепловой мощности. Это наиболее экономичный вариант. По способу модуляции они подразделяются на механическую, пневматическую и электрическую. Электрическая модуляция предоставляет возможность более высокоточного регулирования основных параметров. Такие горелки считаются наиболее продвинутыми с точки зрения автоматики, являются универсальными, сильно экономится тепловая мощность за счёт продолжительности работы.
Функционирование универсальных котлов с газовыми горелками
Твердотопливные котлы нынешнего поколения также способны работать с газовыми горелками вентиляторного типа.
В них перемешиваются природный газ и обогащённый кислородом воздух. После этого данная смесь в форсунке поджигается и разгорается факельное пламя.
На рынке представлены котлы с возможностью комбинированного использования природного газа и дизельного топлива, так как физика сгорания этих веществ очень близка. Но газ эффективнее нагревает теплоноситель, а твёрдое, и особенно жидкое топливо способствует горизонтальному распространению тепловой энергии. Поэтому больше прогреваются стенки котла. Это со временем может привести к преждевременному выходу оборудования из строя при недостаточной производительности по нагреву теплоносителя.
Поэтому при существующей возможности установки газовых горелок в котлах с другим типом топлива, лучше их эксплуатировать в газовых агрегатах.