Газовая горелка для печи: принцип работы печных горелок, виды, как выбрать

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.

Преимущества и недостатки

Использование горелочного оборудования имеет уже то достоинство, что больше не придется тратить массу времени на розжиг самой печи. Процесс горения будет инициироваться максимально быстро и не потребует никаких особых усилий. Нужно лишь открутить вентиль и запустить систему в работу. Но стоит также отметить, что газовое топливо существенно дешевле, чем обогрев дровами, углем, электричеством или дизельным горючим.

Даже с учетом постепенного сближения цен возможность экономить место на хранении топлива очень привлекательна.

Стоит отметить также, что устройства вполне безопасны в пожарном отношении. Конструкторы не стояли на месте, а непрерывно решали проблемы огневой защиты доступными им средствами. Кроме того, природный газ горит при более низкой температуре, чем уголь или другие виды топлива. Потому и раскаляться дымоход будет меньше. Однако всего за 60-90 минут помещение будут прогрето полностью.

Газовые горелки для отопления

Неотъемлемой составляющей котлов являются газовые горелки для котлов отопления. Горелка представляет собой устройство для совмещения кислорода с топливом (газом), после чего данная смесь подается к выходному отверстию для дальнейшего ее сгорания с образованием огня. Они просты в использовании и имеют несложную конструкцию. Для розжига требуется очень мало времени, она не подвержена к самопроизвольным взрывам и очень тихо работает. Их используют на разном оборудовании – водогрейных колонках, тепловых генераторах, отопительных котлах, тепловых пушках (передвижные воздухонагреватели) и многом другом.

Горелки для газа могут эксплуатироваться на разном топливе: на природном и на сжиженном газе, который поставляется в специальных газовых баллонах. Их использование безопасно и экономически выгодно, особенно для частного сектора.

Горелки могут иметь различные режимы:

Одноступенчатые газовые горелки

Такие газовые горелки для котлов работают только в двух основных режимах: включена – выключена. Они предназначены для отопительных котлов с небольшим диапазоном мощности и могут работать только в одном его показателе. Автоматика оборудования приводит в действие горелку, когда температура в системе отопления понижается, и отключает ее после нагрева.

Данный тип устройства рекомендуют использовать с кислородом, который подается принудительно (надувной способ) и может быть вентиляторным, сменным или навесным. Возникающий шум от их работы можно приглушить звукоизолирующими кожухами или шумоглушителями. При использовании одноступенчатых горелок возможно использование различных газов:

Для отопления жилого дома используются одноступенчатые горелки разной мощности. Оборудование такой котельной не требует больших финансовых вложений. Также они могут разниться друг от друга различной модификацией:

Двухступенчатые газовые горелки

Они могут эксплуатироваться уже в более сложном режиме – на малой и предустановленной мощности – и имеют атмосферную горелку, которая работает гораздо тише одноступенчатой надувной.

Малая мощность позволяет запускать газовые горелки для отопления и работать в пониженном режиме. Это подходит к осенне-весеннему периоду, когда на улице еще тепло и не требуется усиленного обогрева помещения. Исходя из этого, стоимость двухступенчатой горелки несколько выше одноступенчатой, но в использовании она удобнее и дает больше возможностей в эксплуатации.

Модулируемые или плавно-двухступенчатые

Этот вариант подходит тем, кто хочет устроить систему отопления полностью независимую и автоматизированную, с регулированием, которое будет зависеть от климатических условий, а также экономичную, с низким расходом топлива. Такая система позволит программировать мощность и регулировать рабочий процесс устройства, что дает преимущества в использовании модульных приборов.

Газовые горелки для котлов отопления являются неотъемлемым элементом при монтаже котельной частного дома и его отопительной системы, поэтому к их выбору необходимо подходить правильно и обдуманно. Ведь от этого зависит функциональность отопительного оборудования и всей системы обогрева дома. Устанавливаться оборудование должно по всем правилам техники безопасности в специально отведенном для этого помещении квалифицированными специалистами.

Горелки могут быть разных видов. Рассмотрим основные.

Атмосферные

Такие устройства стоят довольно дешево. Причина очевидна – их изготовление не слишком сложно в технологическом плане. Эксплуатация атмосферных горелок тоже проста. Всасывание воздуха происходит напрямую из окружающего пространства. Образование газовоздушной смеси не требует дополнительных усилий.

Наддувные

В этом варианте применяется вентилятор, который активно нагнетает воздух. Стабилизация давления (напора) воздуха позволяет компенсировать практически все негативные внешние факторы. Что немаловажно, исключен и «отрыв огня», который часто происходит у атмосферных горелок при существенном повышении давления.

В пользу таких устройств свидетельствуют:

• стабильная эксплуатация при любых условиях;
• коэффициент полезного действия от 95% и более;
• довольно высокий уровень безопасности (определяемый конструктивным исполнением);
• почти полное сжигание горючего;
• широкий разброс достигаемых мощностей;
• отличный уровень автоматизации;
• возможность применения в печах и котлах самых разных конструкционных типов.

Стоит отметить, что наддувные горелки куда дороже атмосферных аналогов. Даже самые доступные модели такого рода стоят минимум в 4,5 раза больше. Однако основные технические достоинства полностью оправдывают такую плату. При работе горелки с наддувом может возникать различный по громкости шум. Справиться с этой проблемой помогут специальные защитные кожухи.

Важно: в местах, где часты перебои с электропитанием, простое атмосферное устройство будет привлекательнее. Что касается материалов, то широко применяются сейчас не только металлические, но и керамические модификации.

Такие модели примерно вдвое эффективнее по сравнению с традиционными факельными конструкциями. Некоторые люди даже берут керамические горелки туристического типа (для баллонов) и переделывают их под котел либо печь. Но поступать так можно только при полной уверенности в своих действиях.

Правила безопасности при использовании горелок

Несоблюдение мер предосторожности при установке и использовании газовых горелочных устройств для отопления помещений может привести к аварийным ситуациям и несчастным случаям: пожару в доме, отравлению угарными газами.

При эксплуатации газового оборудования следует придерживаться следующих правил:

• Соблюдать срок эксплуатации. Время использования горелки, в зависимости от модели, может составлять от 8 до 15 лет. Затем она подлежит замене.
• Использовать модели с функцией автоматического отключения устройства при отсутствии тяги или пламени.
• Печь, оборудованная газовыми горелочными блоками, должна отвечать требованиям безопасности.

Проектирование, установку или ремонт газовой горелки должны проводить сертифицированные работники службы газового хозяйства, с которой заключен договор на поставку горючего и обслуживание агрегатов.

По возможности необходимо все же использовать газовые котлы или специальные печи, которые рассчитаны на работу с природным или сжиженным газом

Чтобы получить разрешение на установку и подключение к магистральной газовой сети, необходимо соблюсти ряд условий:

• соблюдение правил подключении газовой горелки;
• соответствующая конструкция дымового канала, его качественная изоляция;
• установка искрогасителя на верхушке дымохода.

Это минимальное количество требований для установки дутьевых газовых горелок.

Для атмосферных предъявляются дополнительные требования:

• наличие регулируемой тяги;
• обеспечение хорошей вентиляции;
• объем помещения, в котором установлено газогорелочное устройство, от 12 м3.

В случае перевода оборудования на использование сжиженного газа необходимо обеспечить безопасное хранение газового баллона. Это может быть отдельное помещение или шкаф из металла. Если планируется хранение запасов газа в газгольдере, то емкость устанавливается под землей на расстоянии не ближе 5 м от постройки.

Монтаж газовой горелки в отопительную печь

Напоминаем, что проводить монтаж газового оборудования самостоятельно запрещено. Тем не менее, ознакомиться с нюансами установки газовой горелки в печь не помешает.

Итак, установка газовой горелки допустима в печах, в которых длина, форма, характер и температура пламени могут быть приспособлены к характеру материала топочной камеры. Пламя не должно касаться стенок, а свободно располагаться в топочном пространстве. Если это кирпичная стенка, то топка должна быть выложена из огнеупорного кирпича.

Перед установкой проверяют стенки печки на наличие трещин, пустот, не заделанных швов, через которые в помещение могут проникать продукты сгорания. Комната, в которую выходит дверца топки, должна иметь открывающееся окно, вентиляционный канал и зазор в двери для поступления воздуха снизу.

Для газовых горелок любого типа характерно создание высоких температур — более 1000 °C в топочной камере. При установке газовой горелки в печь необходимо проследить, чтобы пламя не касалось стенок.

Сам процесс установки не сложный и производиться в следующей последовательности:

1. Снимают дверцу топки.
2. Размещают в топочном пространстве горелку.
3. Щиток укрепляют в рамке дверцы.
4. Подключают автоматику согласно инструкции производителя.

В конце монтажа подсоединяют горелку к шлангу, другой конец которого подключен к источнику газа.

Установка горелки на примере газогорелочного устройства АГГ: этап монтажа блока газовой горелки в печь с демонтажем зольника

Запуск системы проводит мастер из газовой службы, он проверяет работу форсунок, системы автоматической регулировки и безопасности, настраивает и тестирует срабатывание датчиков.

Монтаж газовой горелки в промышленную печь на примере газогорелочного устройства АГГ. Подключение автоматики, размещение пульта и термобаллона

Еще один шаг — ревизия герметичности всех соединений, наличия тяги. После успешного запуска системы газовщик должен выдать заполненный контрольный талон на монтаж горелки.

Запуская отопление, следует сначала выбрать минимальную тепловую мощность, разогревая печь непрерывно и понемногу или, если нет регулировки мощности, циклически, включая и выключая горелку. Особенно это важно для кирпичной печи — сильный непрерывный нагрев остывшего кирпича может привести к его растрескиванию.

Общие правила устройства дымохода для печи

Еще одно условие нормальной работы газовой печки — устройство дымохода. Для печей, работающих на газе, дымовые каналы должны быть вертикальные, без уступов. Конструкция дымохода дровяной печи часто не подходит для вывода продуктов сгорания газа.

Уклон дымохода допускается, но не больше 30°, и при условии, что сечение труб на наклонных участках не меньше сечения труб, установленных вертикально

Переоборудовать старый дымоход можно путем гильзирования. Варианты модернизации:

• Установка в дымоходный канал трубы из нержавейки. При этом диаметр и высоту трубы следует подбирать соответствующий характеристикам дымоходного канала. Зазор между стенками дымохода и трубы заполняют негорючим теплоизоляционным материалом типа керамзита, пеностекла.
• Применение технологии FuranFlex. Метод заключается в размещении эластичной полимерной трубы внутри канала, которая под давлением принимает его форму и затвердевает. Защитный слой служит для утепления, герметизации и внутренней защиты дымохода.

Если ни один вариант переделки дымохода не подойдет, придется устанавливать новый. В зависимости от места расположения печки, возможны два варианта устройства дымохода: наружный приставной или внутренний.

Влияние характеристик дымохода на безопасность отопления таково, что его обязательно будут проверять органы Пожарного надзора с последующей выдачей письменного акта, без которого оборудование к газовым сетям не подключат.

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.

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.

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.

Газовые горелки для печи «Теплодар»

В ассортименте этого отечественного производителя представлены отопительные системы для домов, дач, гаражей, бань, саун и множества других строений любой площади и назначения. Предприятие выпускает печи и котлы, совместимые с разными видами топлива, а также комплектующие для переоборудования уже эксплуатируемых приборов.

Так, вы можете приобрести фирменную газовую горелку «Теплодар», способную работать на природном магистральном или сжиженном газе. Устройство предназначается для банных печей «Русь», «Домна» и др. Монтаж такой горелки производится легко и быстро, без дополнительных слесарно-сварочных работ.

Если вы еще только планируете купить отопительную систему для парной, предлагаем обратить особое внимание на компактную, но мощную каменку «Русь 12 ЛНЗП ПРОФИ». Прибор обеспечивает быстрый прогрев камней и воздуха, равномерное распределение тепла по всему помещению и большое количество влажного пара для создания идеальной атмосферы классической русской бани. Такая печь отлично подойдет для парных объемом 6-12 м3.

Еще один вариант – «Сибирь 30 ЛК» − предназначается для более просторных помещений объемом до 30 м3. Такая печь нагревает воздух до очень высоких температур (100–110 °С) и дает сухой пар, который необходим для создания микроклимата финской сауны. Производитель предусмотрел защитный кожух-конвектор и стильные декоративные вставки из зеркальной стали.

Печь для бани и сауны Сибирь 30 ЛК с АГГ40П.

В каталоге «Теплодар» вы всегда найдете качественную и недорогую печь для бани под газовую горелку, а консультанты компании с готовностью помогут вам выбрать наиболее подходящую модель и ответят на все интересующие вас вопросы.

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.

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.

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

Технология изготовления самодельных газовых горелок из металла

Чтобы изготовить газовую горелку для банной печи атмосферного типа своими руками, можно использовать подручные материалы в виде обрезков металлических труб и подходящих элементов от старого оборудования.

Инструменты, приспособления и материалы:

• болгарка,
• сварочный аппарат,
• стальная трубка с толщиной стенок 2 мм и длиной 100 мм,
• вентиль – для регулировки подачи горючего,
• стальной колпачок – подойдет жиклер от паяльной лампы,
• пьезоэлемент,
• резина для ручки.

При подготовке материальной базы для самодельной газовой форсунки учитываются особенности соединения элементов. К примеру, стандартный вентиль ВК-74 предусматривает колпачок с конической резьбой.

• для изготовления дозатора топлива стальной колпачок накручивается на вентиль,
• при помощи болгарки изготавливается основа устройства из стальной трубы – сопло,
• сопло приваривается к колпачку,
• конструкция оснащается пьзоэлементом.

Планируя изготовление газовой горелки своими руками, стоит учитывать, что регламент предусматривает обязательную проверку качества изделия в местном офисе Ростехнадзора и получение сертификата пригодности к эксплуатации.

Заключение

Таким образом, использование газовых обогревателей имеет свои плюсы и минусы, как, впрочем, и любая система отопления.

Если вы подключены к магистральному газопроводу, то все обогреватели лучше заменить на двухконтурный газовый котел. Это удобно, безопасно и дешево.

Если газ из баллонов, то отопление горелками, можно использовать в качестве экстренного варианта и как отличную замену печному обогреву.

Видео

Установка газовой горелки с автоматикой в печь: