Виды газовых горелок и их характеристики. По методу получения топливной смеси. Основные преимущества газовых горелок

Отопительные приборы – это незаменимый атрибут комфортного обитания во всех странах с холодным климатом. Во всех без исключения. Чего уж говорить о России, где зимы настолько суровы, что наличие системы отопления в каждом доме обязательно. А важнейшим элементом таких систем являются газовые отопительные котлы.

Сами котлы состоят из множества элементов, но чтобы все они находились в рабочем состоянии, нужны газовые горелки. Только они сумеют подогреть рабочую жидкость до такой температуры, чтобы в доме действительно было тепло. Итак, сегодня мы поговорим о том, что собой представляют газовые горелки для котлов, для чего они вообще нужны и какие их виды бывают.

Газовая горелка – сердце отопительного оборудования

Отапливать дом при помощи газа достаточно выгодно, поскольку он (газ) обладает существенными преимуществами перед углем или древесиной. Но чтобы отопительная система была эффективной, нужно правильно организовать саму процедуру сгорания топлива в котле. А современные модели горелок обеспечивают котлам практически идеально точную смесь воздуха и топлива, в которой газ сжигается целиком.

Довольно часто, особенно, когда газифицируются старые районы, многие задумываются, какая горелка лучше всего подойдет для их котла, как правильно выбрать ее для прибора, который предназначается исключительно для твердого топлива. Но большая часть современных моделей весьма высокого качества, благодаря чему можно не только поддерживать оптимальную температуру, но также регулировать мощность пламени.

Обратите внимание! Грубо говоря, газовая горелка – это устройство, в котором кислород смешивается с газом, после чего образованная смесь сжигается и образуется устойчивый факел. Характеризуется простотой конструкции, работает безотказно, а процедура запуска занимает считанные секунды.

Что характерно, в последнее время горелки используются не только в приборах индивидуального отопления, но также в производстве. И это объясняется не столько отличными свойствами газа, столько его дешевизной.

Видео – Как работает газовая горелка

Основные требования к газовым горелкам

Газовые горелки для котлов должны быть в первую очередь долговечными и простыми в установке, при работе они не должны шуметь сильнее, чем того требуют санитарно-гигиеничные нормы, а если предусматривается возможность работы на нескольких типах топлива, то еще и быстрое переключение с одного на другое. Более того, современные веяния требуют, чтобы при работе горелки выделялись только малотоксичные дымные газы, хотя, в принципе, это относится ко всем видам топлива. Что же такое малотоксичность? Все просто – это низкое содержание угарного газа и оксида азота.

Все требования, указанные выше, зависят преимущественно от того, каким способом кислород смешивается с газом. И вот мы плавно подошли к классификации горелок по способу смешивания. Остановимся на этом более детально.

Читайте так же, основные газовых котлов

Основные виды газовых горелок

Все горелки делятся на два типа по способу смешивания воздуха с топливом:

атмосферные;
вентиляторные.

Ознакомимся более детально с каждым из типов.

Атмосферные горелки

Принцип работы атмосферных горелок предельно прост: газообразное топливо поступает посредством эжектора, затягивая за собой кислород из окружающего пространства, затем подается в камеру сгорания через специальное отверстие, где, собственно, и происходит воспламенение. По сути, работают они почти так же, как подовые модели промышленного назначения. При сжигании топлива над специальными отверстиями появляются небольшие факелы, температура горения которых достаточно низкая. Несмотря на свою простоту, эта конструкция очень надежна, благодаря чему ее можно использовать в котлах всех типов – от дорогостоящих до бюджетных моделей.

Те газовые горелки, которые делают сегодня своими руками, тоже функционируют по принципу эжекторного смешивания. Если переделка уже наличествующего оборудования в ваши планы не входит, то атмосферные горелки – наиболее подходящий вариант. Чтобы установить такое устройство, необходимо всего лишь устранить зольник, а саму горелку установить в его камеру. На внешней части при этом устанавливается автоматика, которая будет перекрывать подачу газа в случае затухания.

А если сравнивать эти горелки с описанными ниже вентиляторными, то преимущества первых очевидны:

надежность;
компактность;
низкая шумопроизводительность;
безопасность;
простота конструкции.

Вентиляторные горелки

Газовые горелки вентиляторного типа функционируют по несколько иному принципу: кислород в данном случае подается принудительно, а его объемы достаточно точно контролируются. В большинстве случаев они используются в котлах с закрытыми камерами сгорания, работающими с наддувом. В подобных моделях топливо смешивается с кислородом уже на выходе.

Используются вентиляторные горелки (их еще называют наддувными) в том котельном оборудовании, где имеет место высокий уровень автоматизации, а участие в процессе человека практически полностью исключается.

Также стоит отметить, что такие устройства обычно характеризуются блочным исполнением. В таких случаях имеется газовый мультиблок, который состоит из:

газового фильтра;
регулятора давления;
реле, которое необходимо для отключения прибора в случае снижения давления и принудительного розжига в случае его возобновления;
регулятора расхода топлива;
редуктора.

Обратите внимание! Более современные мультиблоки включают в себя еще реле, которое контролирует работу вентилятора. Если электрический двигатель останавливается, то реле отключает горелку.

Такие горелки газовые для котлов энергозависимы, поэтому их рекомендуется дополнительно укомплектовывать источником постоянного питания. Настраивать горелку в котле не нужно, поскольку здесь есть сервопривод, который контролирует положение воздушной заслонки (она необходима для регулировки количества кислорода, идущего на горение).

Все, что мы только что сказали, относится к преимуществам вентиляторных устройств, но есть и свои недостатки. Так, чтобы установить их, котлы полностью переделываются. Более того, в твердотопливных приборах (таких, как «Дон») ее вообще лучше не ставить, поскольку все модернизации относительно модуляции пламени все равно не принесут результата (читай: экономии), ведь теплообменник будет плохо теплоизолированными и неэффективным.

На что обращать внимание при выборе горелки?

Если возникнет необходимость в замене узлов котла отопления, то необходимо учитывать не только его функциональные особенности, но еще и рекомендации фирмы-производителя. Самое главное – это мощность теплогенератора, и именно от этого следует отталкиваться при выборе газовой горелки.

Все котлы делятся производителями по нескольким параметрам, таким как:

мощность;
диапазон;
способ регулирования.

Обратите внимание! У каждой конкретной модели все три параметра соответствуют определенным значениям, которые обязательно нужно учитывать во время покупки.

Начнем с самого главного – с мощности. Она в любом случае должна превышать мощность топочной камеры вашего прибора, причем достаточно намного. Это повлияет непосредственно на диапазон регулировки этого параметра в будущем.

По способу регулировки мощности горелки газовые для котлов могут быть следующими:

одноступенчатыми;
двухступенчатыми;
плавно-двухступенчатыми;
с модулируемой регулировкой.

Если речь идет об индивидуальных отопительных котлах, то для них можете использовать любой из указанных вариантов. Также стоит заметить, что в зависимости от особенностей потока газовой смеси горелки можно разделить на:

закрученные;
прямоточные.

В случае закрученного типа факела поток воздуха более мощный. В дальнейшем этот поток объединяется с газом и образует диффузионное пламя, обеспечивающее стабильную температуру в системе.

О производителях и стоимости

На современном рынке ассортимент газового оборудования действительно огромен. Здесь представлено оборудование как от отечественных, так и от зарубежных производителей. Но, безусловно, большей популярностью пользуется все же европейская продукция, в частности из:

Великой Британии;
Германии;
Италии.

Газовая горелка Weishaupt Monarch WM-G 20

Газовые горелки из этих стран совместимы со многими отечественными котлами, в частности с «Лемаксом» и «Колви». Что же касается стоимости, то она зависит от ряда факторов, среди которых:

бренд;
характеристики конкретной модели;
ее тип.

Цены варьируются в широком диапазоне – от 16-ти до 90-та тысяч рублей. Именно по этой причине перед покупкой стоит ознакомиться с рекомендациями не только от производителей, но и от опытных специалистов, а уже потом принимать решение в пользу того или иного варианта.

Особенности обслуживания

Вне зависимости от типа или происхождения любая газовая горелка требует особого внимания. Чистить ее достаточно просто – на это не уйдет много времени и сил. Но перед тем как приступить к чистке, саму горелку, разумеется, придется снять. Некоторые специалисты советуют использовать для этого сжатый воздух, то мы заметим, что современные модели горелок разрабатываются для давления газа в рабочем газопроводе, то есть для 0,15 бара. А повышенное давление, которое достигает 8-10 бар, может попросту привести к неисправности оборудования.

В качестве заключения

Долговечность и эффективность работы отопительного прибора во многом зависит от правильности выбора. А газовая горелка является для котла важнейшим конструктивным элементом, так как она не только обеспечивает требуемое качество сжигания газа или регулировку мощности, но также может существенно навредить камере сгорания, если геометрия факела не будет учтена.

Удачной работы и теплых зим!

Среди различных видов горелок газовые являются наиболее востребованными. Это неудивительно, так как преимущества подобного оборудования очевидны. Можно с уверенностью утверждать: стоит купить газовую горелку, чтобы решать соответствующие задачи наиболее эффективно и рационально.

Основные преимущества газовых горелок:

надежность и простота в эксплуатации, в сравнении с такими устройствами, как мазутные горелки или горелки на жидком топливе;
газ является наиболее доступным с финансовой точки зрения видом топлива, если есть газовая магистраль, то никаких проблем с доставкой газа не будет;
современные модели газовых горелок комплектуются автоматизирующими их работу системами, что значительно улучшает эксплуатационные характеристики оборудования, делая его более безопасным, удобным, безотказным в работе;
большой диапазон мощностей горелок: среди представленного на современном рынке многообразия можно без труда найти и купить горелки для домашнего использования или, к примеру, горелки для крупных промышленных предприятий.

Однако о тех или иных достоинствах горелок уместно говорить только в том случае, если модель выбрана правильно. Подобрать необходимое оборудование позволяет четкое представление о том, какой тип горелки оптимален для использования в определенных условиях. Если учитывать существующую классификацию газовых горелок, сориентироваться будет проще.

Выделяют несколько оснований для разделения данного оборудования на группы.

1. По области применения

По этому признаку различают:

универсальные горелки, которые подойдут для большинства типов печей и топок;
специальные модели, которые были разработаны для использования в печах определенной конструкции.

Естественно, специальные горелки нужно использовать строго по назначению, помня о том, что они несовместимы с огневыми установками любого другого типа.

2. По методу получения топливной смеси

Газ в горелках в чистом виде не сжигается, он включен в состав топливной смеси вместе с воздухом. Образование топливной смеси может осуществляться различными способами. В зависимости от этого, горелки можно разделить на три группы:

инжекционные горелки, в которых подача воздуха осуществляется с помощью засасывания;
дутьевые горелки, в которых воздух подается нагнетанием;
диффузионные модели, для которых характерно естественное притекание воздуха к пламени.

Обычно инжекционные горелки являются частью котла, в то время как вентиляционные модели покупаются в качестве отдельного оборудования. С помощью дутьевой горелки может обеспечиваться плавное и максимально точное регулирование мощности работы оборудования, что позволяет увеличить КПД системы благодаря рациональному использованию топлива, то есть газа. При оптимальном режиме работы оборудования не только экономится топливо, но и углекислый газ поступает в окружающую среду в меньших количествах. Однако есть у дутьевых горелок и некоторые минусы. Основной их недостаток - высокая шумность работы.

Сами дутьевые газовые горелки, в свою очередь, можно также разделить на три подвида в зависимости от типа подачи воздуха. Речь может идти о принудительной подаче воздуха в сочетании:

с полным предварительным смешиванием;
с частичным предварительным смешиванием;
с отсутствием предварительного смешивания.

Для увеличения интенсивности получения газо-воздушной смеси используются разные технологии смешивания: газ может направляться в виде тоненьких струй, которые распределяются под определенным углом к воздушному потоку; газ может быть разделен на мелкие потоки, в которых и будет осуществляться смешивание: потоки воздуха и газа могут закручиваться под воздействием специального встроенного оборудования.

При искусственной подаче воздуха можно добиться увеличения интенсивности сжигания топливной смеси, что позволяет достигать максимальной мощности.

3. По теплотворности сжигаемого в горелках топлива

По данному признаку газовые горелки разделяются на три группы:

низкокалорийные модели. Используются при сжигании газа, теплота сгорания которого не превышает 8 МДж/м3. Это может быть доменный или генераторный газ;
среднекалорийные модели. Для этого вида горелок характерна теплота сгорания топлива в среднем 8-20 МДж/м3. Речь может идти о кокосовом газе;
высококалорийные модели. В данном случае минимальная теплота сгорания топлива будет составлять 20 МДж/м3. Высококалорийные горелки используются при сжигании попутных нефтяных и природных газов.

4. По локализации пламени

на огнеупорной поверхности;
в пористой, зернистой или перфорированной огнеупорной массе;
в свободном факеле;
в тоннеле или камере сгорания (огнеупорной).

Последние две разновидности применяются в котлах, предназначенных для нагревания теплоносителя (воздух, вода и так далее). Первые два вида используются при обогреве по методу инфракрасного излучения.

5. По избыточному давлению

Также выделяются три группы: горелки низкого давления (до пяти кПа), модели среднего давления (5-30 кПа) и модели высокого давления (больше 30 кПа). Наиболее востребованы сегодня модели среднего и низкого давления. Что касается устройств высокого давления, то область их использования на данный момент ограничивается сжиганием низкокалорийных газов.

Представленная выше классификация газовых горелок является максимально полной, благодаря чему даже неспециалисты смогут сориентироваться в разнообразии моделей горелок, представленных на современном рынке, и сделать правильный выбор.

Оцените свои требования, желания, возможности, выделите для себя наиболее значимые характеристики горелок, не забывая про предполагаемую область использования, нагрузку, и вы без труда сможете найти вариант, который вас устроит по всем характеристикам. Помните о том, что правильный выбор является залогом эффективной работы газовой горелки в течение длительного времени.

КОНСТРУКЦИИ ТОПОК С НЕПОДВИЖНЫМИ РЕШЕТКАМИ

9.1 Классификация слоевых топок

Слоевые топки предназначены для сжигания твердого кускового топлива. Широкое распространение для котлов малой и средней мощности нашли топки с плотным слоем.

Преимущества:

– пригодны для различных сортов топлив, просты в эксплуатации;

– могут работать со значительными колебаниями тепловой нагрузки;

– относительно небольшой расход энергии на собственные нужды;

– не требуют дорогостоящих пылеприготовительных устройств;

– не требуют больших объемов топки.

Недостатки:

– ограниченная производительность котла вследствие значительного времени сгорания крупных частиц топлива.

Обслуживание топки, в которой топливо сжигается в слое, включает следующие операции:

– подачу топлива в топку;

– перемещение кусочков топлива относительно друг друга и колосниковой решетки (шурование слоя);

– удаление из топки шлака.

В зависимости от степени механизации указанных операций топочные устройства можно разделить на:

– немеханизированные (все три операции выполняются вручную);

– полумеханические (механизированы одна или две операции);

– механические (механизированы все три операции).

По режиму подачи топлива в плотный слой различают топочные устройства с периодической и непрерывной загрузкой топлива. Характер подачи топлива в топку оказывает решающее влияние на показатели работы топочного устройства.

По организации тепловой подготовки и воспламенения топлива в слое различают топки с нижним , верхним и смешанным воспламенением .

По способу смесеобразования топлива и воздуха в слое различают следующие схемы, отличающиеся друг от друга сочетанием направлений газовоздушного и топливно – шлакового потоков:

– встречные;

– параллельные;

– поперечные;

– смешанные.

Эффективность и производительность слоевых топочных устройств зависят от рациональной организации тепловой подготовки топлива, его зажигания и горения.

9.2 Характеристика процессов горения твердого топлива в плотном слое

В верхней части слоя после загрузки находится свежее топливо . Под ним располагается горящий кокс , а непосредственно под решеткой – шлак . Указанные зоны слоя частично перекрывают друг друга. По мере выгорания топливо постепенно проходит все зоны. В первый период после поступления свежего топлива на горящий кокс происходит его тепловая подготовка, на что затрачивается часть выделяющейся в слое теплоты.

Образующийся при горении топлива шлак капельками стекает с раскаленных кусочков кокса навстречу воздуху. Постепенно шлак охлаждается и уже в твердом состоянии достигает колосниковой решетки, откуда он удаляется. Шлак, лежащий на решетке, защищает ее от перегрева, подогревает и равномерно распределяет воздух по слою.

Воздух, проходящий через решетку и поступающий в слой топлива, называется первичным . Если первичного воздуха для полного горения топлива не хватает и над слоем имеются продукты неполного горения, то дополнительно подают воздух в надслойное пространство. Такой воздух называют вторичным .

Первичные химические реакции между топливом и окислителем происходит в зоне раскаленного кокса.

В начале слоя, в кислородной зоне (к), в которой происходит интенсивное расходование кислорода, одновременно образуется оксид и диоксид углерода СО 2 и СО. К концу кислородной зоны концентрация О 2 снижается до 1 – 2%, а концентрация СО 2 достигает своего максимума. Температура слоя в кислородной зоне резко возрастает, имея максимум там, где устанавливается наибольшая концентрация СО 2 .

В восстановительной зоне (В) кислород практически отсутствует. Диоксид углерода взаимодействует с раскаленным углеродом с образованием оксида углерода.