Как работает газовая горелка для печи – виды, преимущества использования

Процесс горения в котле

Химическая реакция внутри котла является реакцией горения между кислородом (O2), содержащимся в воздухе, и углеводородами (CHyОx) топлива, которые высвобождают энергию в виде тепла. В процессе горения образуются водяной пар (H2O) и двуокись углерода (CО2), последняя особенно опасна с точки зрения загрязнения воздуха и глобального потепления климата.

Другие продукты горения форсуночного газа также могут появляться в зависимости от типа топлива и условий горения: оксиды азота (NOx) или серы (SOx), которые несут ответственность за кислотные дожди. Окись углерода (СО), опасное ядовитое вещество, способно вызвать смерть в случае вдыхания.

Правильная регулировка устройства уменьшает количество вредных продуктов горения. Выделение CO2 уменьшается при полном сгорании газа. Для того чтобы уменьшить выбросы NOх, рекомендуется использовать правильную технологию горения, которая обеспечивается конструкцией горелочного устройства.

Устройства для отопления помещений

Они смешивают топливо и кислород и, с помощью устройства зажигания, обеспечивают его полноту сжигания, которое происходит в камере сгорания, а тепло, передаётся воде через теплообменник. Приборы управления регулируют зажигание, скорость горения, подачу топлива и воздуха, вытяжную тягу, температуру воды, давление пара и воды в котле.

Горячая вода, производимая котлом, движется за счёт естественной циркуляции по внутридомовой системе отопления всего здания. Схема отопления может включать в себя теплообменники горячей воды, установки для кондиционирования и вентиляции воздуха.

Классификация устройств

Промышленностью выпускается очень большое количество разнообразных по типу, назначению и конструкции газовых форсунок, которые строго классифицируются по виду топлива и способу подачи воздуха. Классификация по воздухоподаче:

1. Атмосферные — это горелки, в которых подача воздуха происходит естественным путём, он захватывается в трубке Вентури струёй газа по принципу инжектора.
2. Принудительные воздушные или импульсные горелки оборудованы вентилятором, обеспечивающим приток воздуха для сжигания топливовоздушной смеси, и отвод продуктов, возникающих в результате сгорания топлива.

Газовая горелка для печи в доме подразделяется по видам топлива:

1. Газовая для сжигания газообразного топлива.
2. Горелка для сжигания жидкого топлива.

Тип розжига

Все горелки можно поделить по типу розжига:

1. Электронного типа. В них нет постоянно работающего запальника. Для работы требуется электричество. Электророзжиг является одним из самых удобных изобретений для современных отопительных агрегатов. Благодаря ему эксплуатация печей стала максимально комфортной. Электророзжиг дает возможность зажигать пламя горелки безопасно, не используя подручные средства фитили или зажигалки.
2. Горелки с пьезорозжигом. Электроэнергия не нужна.

Иногда требуются особые условия работы, например, в печи для бани ставят горелки, которые должны хорошо распределять пламя. Это рассекатели или обычные распределительные трубки. Так работают кухонные газовые духовки.

Принцип работы атмосферной горелки

Газ, попадая в сопло форсунки, увеличивает свою скорость и создаёт вакуум у основания факела, который засасывает часть воздуха для горения так называемый первичный воздух, образовывая газовоздушную смесь.

Основная воздушно-газовая смесь попадает в ряд отверстий (круговые, наклонные, прямые), расположенных на одном или нескольких ярусах устройства. Смесь зажигается с помощью запальника. Дополнительный воздух, необходимый для сжигания, называемым вторичным воздухом, втягивается в пламя индукцией из-за естественной конвекции.

Самодельная газовая горелка для обогрева бытовым газом имеет процент первичного воздуха от 40 до 50%. Все части устройства (форсунки, смесительные трубки) конструктивно обеспечивают стабильное сгорание топлива без потерь. Однако у этого вида горелки отсутствует возможность ручного управления процессом горения. Процесс горения обеспечивается жёстко, конструкцией горелки и параметрами топлива.

Притом что большим преимуществом котлов, оснащённых атмосферной горелкой (мощностью до 1 МВт), является простота системы, они имеют большие недостатки:

• отсутствие аварийного отключения процесса горения при работе кирпичной печи в случае внезапного прекращения подачи топлива;
• избыток воздуха;
• плохая эффективность горения;
• значительное производство NO x.

Варианты изготовления самостоятельно

Нередко самодельный нагревательный агрегат на газу изготавливают на основе старого пустого баллона, который предварительно наполняют водой для удаления остатков горючего. Чтобы собрать металлический генератор тепла своими руками, используют готовые чертежи.

Материалы и инструменты:

• пустой газовый баллон. Можно купить новый баллон или подыскать б/у вариант в пункте приема металлолома,
• б/у диски от грузового, легкового авто, они выбираются в зависимости от предполагаемой мощности газотопливного нагревательного оборудования,
• металлические трубы. Для подводки газа и воздуха используется модель с сечением 2 см, для сооружения дымохода подойдет труба диаметром 4 см,
• атмосферная горелка,
• болгарка,
• дрель с соответствующими насадками,
• сварочный аппарат.

Последовательность работ:

1. При помощи болгарки вырезают отверстие в верхней части баллона под габариты колесного диска.
2. Диск вставляют в отверстие, приваривают при помощи сварочного агрегата.
3. Конструкцию для подачи воздуха изготавливают из трубы d2 см путем высверливания на поверхности 9-11 отверстий диаметром 5 мм.
4. В нижней части баллона высверливают отверстие d50 мм, вставляют трубу так, чтобы с одной стороны она выступала на 15-20 см. Швы заделывают при помощи сварки.
5. Аналогичным образом приваривается газовая труба, свободный конец оснащается переходником для подключения.
6. В верхней части конструкции оборудуется дымоход.

В конце изготавливают дверку топки из стальной пластины, с боку самодельной конструкции вырезают под нее отверстие и устанавливают на петли.

Нарисованная от руки схема самодельной газовой горелки для банной печи

Конструкция импульсной горелки

Она имеет более высокий КПД, по сравнению с естественными, более эффективна и сложна по конструкции. Топливная горелка состоит в основном из семи элементов:

1. Топливный насос, он подаёт в котёл топливо из бака (жидкое топливо) и оснащён регулятором давления, который возвращает излишек топлива, необходимый для сгорания.
2. Вентилятор, он обеспечивает процесс горения воздухом, необходимым для сжигания топлива.
3. Соленоидный клапан — это клапан, который работает автоматически. Он используется для подачи струи топлива в достаточном количестве для сжигания.
4. Сопла — это центральная часть горелки. Сопло позволяет очень тонко распылять топливо, чтобы способствовать его тщательному перемешиванию с воздухом, образуя топливовоздушную смесь для сжигания.
5. Топливный нагреватель, он позволяет сделать жидкое топливо, содержащееся в резервуаре, менее вязким, чтобы способствовать сгоранию. Эта начальная вязкость связана с температурой хранения в баке, а также с конкретными характеристиками топлива.
6. Электроды, они позволяют разжигать газовоздушную смесь для создания нужного пламени.
7. Головка сгорания, которая состоит из двух элементов. Кончик, который направляет пламя, и отражатель, удерживаемый пламя в печке.

Режим работы горелки можно разделить последовательно на этапы:

1. Предварительное зажигание. Включение вентилятора, который позволяет двигателю работать.
2. Розжиг. Открытие электромагнитного клапана, который направляет топливо в сопло.
3. Воспламенение. Создаётся искра, чтобы поддерживать стабильный факел горения.
4. Режим работы. Выключение запальник после стабилизации пламени.
5. Остановка. Закрытие электромагнитного клапана, выключение горелки и после 15 — 20 минут вентиляции топки с целью освобождения топочного пространства от взрывоопасных смесей, выключение вентилятора.

Самодельные агрегаты

Есть умельцы, которые переделывают отопительные системы своими руками. В интернете можно найти даже необходимые схемы изменения устройств газовых горелок, их установки и регулировки.

Обычно на изготовление отопительных систем в качестве материала используется металл. Топка из чугуна была бы куда более надежной. Тем не менее в домашних условиях использовать его не представляется возможным.

Отличным вариантом ручной работы является заказ системы у специалистов. Они смогут изготовить устройство в соответствии со всеми пожеланиями заказчика. Однако не исключена вероятность наличия в котлах дефектов, которые могут проявиться спустя некоторое время.

Для чего нужны самодельные отопительные агрегаты? Дело в том, что отмеченные варианты отличаются более низкой стоимостью. Их делают в основном из-за желания хорошо сэкономить. В то же время указанные варианты уступают своим фабричным аналогам в эффективности.

Изготавливаются обычно только твердотопливные и электрические агрегаты. Мастерить газовый, а также дизельный котел крайне опасно. Кроме того их установка в доме строго запрещена.

По принципу работы самодельное изделие ничем не отличается от покупного варианта. В нем будет сгорать горючее и нагреваться теплоноситель заполненный водой.

К основному недостатку данного агрегата можно отнести отсутствие гарантии. Заводское оборудование будет работать и выполнять свои функции. Даже если покупатель наткнется на брак, он сможет поменять продукт на другой.

В качестве горючего в агрегатах, сделанных своими руками, лучше использовать пеллеты, дрова, уголь. Эти материалы менее опасны, чем газ. На основе последнего делать отопительные устройства нельзя.

Простые твердотопливные агрегаты являются самыми популярными и распространенными самодельными устройствами. Они просты, а их конструкция во многом схожа с обычной печью. Кроме того, они отличаются универсальностью.

Как и обычная печь, данные системы способны функционировать на любом твердом топливе. Главное, чтобы горело.

Основные части газового котла.

Эффективность самодельного оборудования существенно ниже заводского. На нее оказывают влияние многие факторы.

Среди них:

• теплоизоляция;
• полнота сгорания;
• правильность выводов.

КПД агрегата напрямую зависит от температуры сгорания. Чем она выше, тем ниже эффективность. В качественных системах температура в топке поддерживается на уровне 120–150°С. Более высокие ее значения снижают сохранность труб. Это в свою очередь существенно сокращает долговечность агрегата.

При изготовлении отопительных котлов с горелкой лучше максимально обезопасить себя от возможных последствий ее работы. Поэтому следует рассмотреть отдельную покупку автоматической газовой горелки, которая будет установлена в атмосферной или дутьевой котельне.

Своими руками можно изготовить и электрические отопительные агрегаты. Их конструкция может быть различной. Все зависит от запросов человека. Самым простым вариантом является установка ТЭНа прямо в систему отопления. В таком случае отпадает необходимость в изготовлении котла.

Труба с нагревателем должна иметь достаточно большой диаметр. Она должна легко сниматься для проведения ремонта и чистки.

Отдельного внимания заслуживают системы без нагревателя. Его роль выполняет сама вода. Через нее пропускается ток, и за счет движения ионов воды происходит нагрев. Сама жидкость должна содержать соль.

Изготовить подобное устройство крайне тяжело. Электрический ток проходит непосредственно через теплоноситель, поэтому всю систему необходимо надежно изолировать.

Одной из опасностей данного устройства является электрический пробой. По сути, то же, что и короткое замыкание. Также в системе может скапливаться газ. В результате эффективность отопления снизится.

Из всего вышесказанного, лучшим вариантом является твердотопливный агрегат. Собрать его корпус можно из жаростойкой стали. Она отличается повышенной прочностью, меньшей изнашиваемостью и высокой стойкостью к термическим воздействиям.

Тем не менее жаростойкая сталь стоит дорого и на практике в котлах кустарной сборки применяется редко. Еще один вариант – чугун: этот материал отлично переносит жар, хотя работать с ним тяжело. Оборудование для изготовления чугунной печи есть только на специализированных предприятиях.

Важно понимать, что без должного опыта и навыков, лучше не мастерить отопительную систему собственноручно. Безопасность должна быть на первом месте

Достаточно допустить даже одну неточность, и это может привести к плачевным последствиям.

Форсунка для печи

Газовая форсунка для печи используется для сжигания газообразных топлив, таких как газ. Они доступные в качестве атмосферных или импульсных горелок. При сравнении двух систем, особенно горелки воздуходувки, обеспечивают очень чистое и эффективное сгорание газовых продуктов во всех диапазонах мощности путём точного управления подачей топлива и воздуха для горения.

В современных и компактных нагревателях в настоящее время используются в основном плоские горелки, в которых пламя распределяется по нескольким соплам на большей площади. Рука оператора делает сгорание особенно эффективным, а также более чистым из-за более низкой температуры. Особенно благоприятным и чистым является так называемое каталитическое горение, при котором газ вступает в химическую реакцию окисления на поверхности катализатора с кислородом из воздуха. Этот процесс не требует обычного зажигания и характеризуется очень низкой температурой пламени.

Необходимые разрешения и требования к установке

Для установки горелки в банную печь необходимо разрешение газоснабжающих инстанций. В случае с атмосферными устройствами условия эксплуатации должны соответствовать следующим требованиям:

• наличие качественной системы вентиляции помещения,
• регулируемая тяга,
• объем эксплуатируемого помещения не менее 12 м³,
• обеспечение мер пожарной безопасности: надежная изоляция дымоотводной трубы при прокладке дымохода через плиты перекрытия и кровельную систему, оснащение верхушки искрогасителем.

При покупке устройства прилагается набор документов в виде сертификатов соответствия и разрешения Ростехнадзора. При соблюдении правил установки и наличии вышеуказанной документации есть шанс получить разрешение к эксплуатации от газоснабжающей организации.

При установке наддувных моделей достаточно выполнения правил пожарной безопасности и наличия сопутствующей документации, так как из-за особенностей функционала не предъявляются требования к месту эксплуатации.

Стоит учитывать, что все это в силе при использовании магистрального газа. В случае автономной газификации для хранения баллонов со сжиженным газом по регламенту используется отдельный металлический шкаф или оборудуется газгольдер. Подземный резервуар предусматривает объемы от 3 м³ и расположение на расстоянии не менее 5 м от постройки. От хранилища до генератора тепла прокладывается трубопровод из стальных труб, обеспечивается надежная герметичность канала.

Устройство для сжигания жидкого топлива

Эти горелки используются для сжигания жидкого топлив, таких как мазут с низким содержанием серы, солярки или биотоплива. В отличие от газа, этот вид топлива должен быть распылён до газового состояния. Если это не сделать, крупные капли мазута попадут в камеру сгорания.

Они не смогут сгореть полностью, вызовут образование сажи, которая осядет на теплообменнике и уменьшит полезную нагревающую поверхность котла. Эти горелки в своё время предлагали процесс горения под наддувом, в качестве воздуходувных горелок, благодаря чему необходимый воздух механически подавался к точке горения. В соответствии с цветом пламени проводится различие между так называемыми жёлтыми и синими горелками.

В то время как жёлтые горелки распыляют жидкое топливо, синие горелки используют часть тепла сгорания для полного испарения мазута. Таким образом, образуется меньше сажи, и сгорание происходит при более высоких температурах — отсюда и синий цвет.

Поскольку чистое сгорание всегда зависит от достаточной пропускной способности жидкого топлива и его достаточного количества, использование таких горелок в быту ограничено по сравнению с газовыми.

Система безопасности газового оборудования

Система безопасности позволяет непрерывно контролировать пламя горелки. Этот контроль обеспечивается либо светочувствительной фотоячейкой, создаваемой пламенем, либо фотоэлементом, чувствительным к световому излучению. Система автоматически предупреждает пользователя в следующих случаях:

• пламя не появляется при подаче топлива;
• обрыв факела во время горения;
• не работает горелка.

Благодаря этой системе управления котёл не имеет несгоревшего топлива, которое может вызвать взрыв газовоздушной смеси в топке котла. Для обеспечения надёжной и безаварийной работы котла горелка должна выполнять такие функции:

• зажигание топлива;
• автоматическая подача и обработка топлива;
• подача воздуха для горения;
• полнота сгорание топлива;
• регулирование мощности.

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.

Устранение неисправностей

Наличие котла дома приносит много преимуществ, но также имеет ряд недостатков, а пользователь не всегда знает, как правильно поступить. Неисправности котла являются общими для многих типов. Важно своевременно определить причину этих неисправностей, прежде чем вызывать аварийную службу. Список наиболее распространённых и наиболее вероятных неисправностей.

Прежде всего, если котёл не запускается, нужно проверить узлы схемы:

• напряжение в сети;
• неисправность переключателя или двигателя вентилятор котла;
• повреждённые кабели котла;
• ложные контакты срабатывания автоматики или пусконаладочной аппаратуры;
• наличие воды, запитанный ли газовый котёл до минимально необходимой отметки, указанной производителем оборудования.

Если отказ котла не вызван какой-либо из этих проблем, следующий порядок действия:

1. Обратить внимание на шумы, производимые котлом, потому что они часто являются первыми свидетелями разрушения. Они могут быть также из-за горячей воды, попавшей внутри топки либо из-за присутствия воздуха в отопительной системе из-за забитых воздуховодов.
2. Разрыв труб. Он обычно возникает из-за проблем с заклинивания клапана подпитки котла, различных накипеобразующих отложений в котле или неисправности систем отвода конденсата.
3. Отказы из-за превышения показания давления и температуры, их соответствующие датчики могут вызывать срабатывания, например, из-за поломки термометра или, наоборот, что особенно опасно в результате реального перегрева котла.
4. Отопительные контуры не работают, возможно, плохое качество питательной воды и накипеобразование в трубах котла.
5. Возникновение проблемы с горелкой (обрыв пламени, накопление газа вызывает детонацию и взрыв).

В случае некоторых из этих проблем, главным образом давления или температуры, монитор устройства контроля за работой котла, отображает сообщение об ошибке, затем система выключается и автоматически перезапускается. Если после перезапуска проблема остаётся, лучше всего позвонить специалисту для устранения неисправности. Следует, однако, отметить, что большинство из этих отказов можно избежать.

Лучшей профилактикой является проверка, техническое обслуживание и ежегодная очистка котла, обычно выполняемая специалистом. Это предотвратит засорение и разрыв труб. Профилактика лучше, чем восстановление, и простой ежегодный осмотр позволит сохранить оборудование и здоровье пользователей, от возможных аварийных ситуаций.

Критерии выбора

Важными требованиями для газосварочного оборудования являются лёгкость и компактность. Если эти моменты не обеспечены, перемещать устройства будет труднее. При выборе самих ацетиленовых горелок следует сразу учесть, что они делятся на 2 типа: один предназначен для сварки, а другой — для резки металла. Актуально и различие горелочных устройств по мощности. Есть 4 основных класса:

маломощный (с наконечниками 1-4, для металла от 0,3 до 7 мм);

среднего уровня (наконечники 5-7, работа с изделиями толщиной 7-30 мм);

ГАО-2 (используют в очистке поверхностей);

безинжекторные (главное применение — сварка давлением 0,01-0,08 МПа).

Самые эффективные устройства 2018 года

Наиболее эффективные сертифицированные котлы и газовые горелки в этом году:

1. Серия Bosch Greenstar. Котёл является небольшим, очень тихим, экологически чистым и использует экономичную технологию конденсации, обеспечивающую рейтинг AFUE 95%. Greenstar выпускается в двух моделях — combi для пространственного и безточечного нагрева воды или обогрева помещения, который может использоваться с резервуарами для ГВС. Он оснащён теплообменником с 5 — летней гарантией.
2. Серия Брэдфорд Уайт Брут Элит. Котёл с 95% эффективностью имеет конденсационный многопроходный теплообменник из нержавеющей стали с усовершенствованной системой модуляции. Инновационные конструктивные особенности упрощают установку Brute Elite как в новых, так и в существующих системах отопления.
3. Bradford White Brute Elite 125 Series. Настраиваемые модели на основе combi, только для обогрева, эффективны на 95% с помощью блока combi, обеспечивающего отопление и горячую воду из одной установки. Требуется только одно газовое соединение, одна вентиляционная система и встроенный расширительный бак и котельный насос, обладает хорошей доступностью для ремонта.
4. Серия Buderus GB142. Конденсационный газовый котёл. Использует современную технологию конденсации с AFUE на 95%, настенный конденсатор Boer Buderus GB142 максимизирует теплотворную способность каждого м3 природного газа или сжиженного пропана.
5. Boiler Alpine Series. Это природный или сжиженный газовый конденсационный водогрейный котёл с теплообменником из нержавеющей стали. Оборудованный системой управления котлом Sage2. 1 TM, поддерживающей несколько скоростей обжига также оснащён наружным сбросом и сенсорным интерфейсом.
6. Carrier BMW Performance Series. 95% AFUE. Нержавеющая сталь. Модулирующий конденсационный котёл оснащён уникальным вертикально ориентированным теплообменником из нержавеющей стали, соотношением от 5 до 1, компактной конструкцией с малым весом, компактным настенным креплением, первичным и вторичным трубопроводом, с гарантией на 15 лет.

Ознакомившись с устройством и принципом работы газовых горелок и популярными моделями, можно без труда выбрать именно то, что подходит для ваших нужд.