Наддувные горелки для котлов отопления. Особенности, подбор.

В системе отопления на газовом или дизельном топливе для получения тепловой энергии используются наддувные горелки. Такая горелка сжигает углеводородное топливо, в процессе чего выделяется большое количество тепла. Это тепло через теплообменник отопительного котла передается в систему отопления дома.
Данный процесс выглядит логично и просто, но для его реализации используется большое количество очевидных и не очень решений, обеспечивающих пожарную безопасность и низкий расход топлива.

Особенность дутьевых горелок состоит в том, что независимо от используемого топлива (например: солярка или газ), газовая или дизельная горелка может быть установлена в один и тот же универсальный котел. Одним из основных случаев является ситуация, при которой на объекте нет природного газа и тогда устанавливается универсальный котел, а на него дизельная горелка. Система отопления работает, используя дизельное топливо. Когда проводится природный газ - дизельная горелка снимается и на ее место устанавливается газовая. При этом переделывать систему отопления не требуется.

В наддувных горелках воздух на горение подается с помощью встроенного вентилятора, а не естественной тягой, как в обычных газовых котлах (атмосферная газовая встроена в котел). На котлах более 200-та кВт применение атмосферной горелки вызывает трудности из-за значительных размеров горелки и, соответственно, котла. Поэтому стоимость универсального котла и горелки ниже, чем стоимость атмосферного котла схожей тепловой мощности. Следовательно на больших тепловых установках применение универсальных горелок является оптимальным. Это же касается и различного технологического оборудования (хлебопекарные печи, нагрев больших объемов материалов, банных печей), в котором требуется нагревать материал прямо дымовыми газами, где технически невозможно разместить атмосферную горелку из-за ее размеров.

Наддувные горелки изготавливаются для использования стандартных энергоносителей. Поэтому топливом может быть как газ или сжиженный газ (зачастую, переход на сжиженный газ в комплекте с горелкой на природном газе), так и дизельное топливо (солярка). Подробно о том, как выбирать топливо и какое из них оптимальное и выгоднее можно прочитать в статье.
 

Как происходит управление горелкой?

Существует несколько способов, все они направлены на поддержание минимально необходимой тепловой мощности в текущий момент. Благодаря этому снижается расход топлива и нагрузка на оборудование, что повышает срок службы. Основные способы управления мощностью:

• Одноступенчатая горелка. Такая горелка либо не работает, либо работает на полную мощность. Применяется чаще всего на мощностях до 120 кВт. Самые распространенные это 55 и 85 кВт тепловой мощности - в бытовом сегменте, частных котельных;

• Двухступенчатое регулирование. Представьте, что вы имеете две одноступенчатые горелки, каждая из ступеней которой включается при необходимости. Например, зимой, когда требуется отопление и горячее водоснабжение включаются обе ступени, а летом, только одна ступень для нагрева горячей воды. При наличии автоматики котла, это работает и в режиме отопления, например, в осенне/весенний период, когда не требуется полная мощность горелки, а только половина. Для работы двухступенчатой горелки требуется автоматика, включающая ступени по мере необходимости;

• Модуляционные горелки - применяются на больших тепловых мощностях, так как сами по себе значительно дороже, чем двухступенчатые. Если продолжить сравнение, то представьте, что у вас не двухступенчатая, а пяти ступенчатая горелка (и более). Таким образом, мощность горелки гибко изменяется в широком диапазоне (в среднем, от 25 до 100% мощности), позволяя автоматике котла подобрать минимально необходимую мощность в текущий момент. Такие горелки позволяют значительно снизить общий расход топлива, по сравнению с 2-х ступенчатой горелкой, если тепловая нагрузка имеет значительные сезонные колебания. Для работы модуляционных горелок требуется автоматика, обеспечивающая модуляцию мощности горелки.

Конструкция газовой и дизельной горелки

Общий принцип работы газовых и жидкотопливных горелок одинаков. Топливо смешивается с воздухом и поджигается, далее поддерживается безопасное горение. Отличается способ подачи топлива, логика контроля пламени и проверка безопасности.

Алгоритм работы газовой и дизельной горелки, в общих чертах, выглядит так (кроме этого в горелке проводятся тесты на герметичность газовых клапанов, диапазоны датчиков и т.д.):

• внешняя команда на включение – розжиг первой ступени горелки (приходит с панели управления котла, контроллера котельной или иной автоматики установленной на теплогенераторе);

• горелка включает продувку камеры сгорания (запускается вентилятор). В процессе этого тестируется пресостат воздуха, определяющий, что вентилятор включился и идет требуемая подача воздуха;

• после продувки включается электрод поджига (слышны характерные щелчки искрения);

• открывается клапан подачи газа. Газ смешивается с набегающим воздухом (подается работающим вентилятором). Электрод воспламеняет газо-воздушную смесь. В дизельной горелке включается топливный насос и клапан;

• начинается замер наличия пламени (ионизационный электрод). После воспламенения, электрод поджига выключается. В дизельной горелке контроль пламени осуществляется фоторезистором;

• далее ведется постоянный контроль наличия пламени с помощью ионизационного электрода/фоторезистора;

• остановка горелки производится проще: отключение подачи газа/топлива, контроль отсутствия пламени и продувка горелки и топки в течении некоторого времени.

Если в процессе розжига в какой-то из пунктов не будет выполнен, горелка прекратит цикл розжига. И через какое-то время повторит цикл до 3-х раз. При неудаче, автомат горения на горелке прекратит попытки до сброса и устранения неисправности.
 

Подбор газовой или дизельной горелки рекомендуется доверить специалистам. Коротенько рассмотрим, что принимается в расчет и на что стоит обратить внимание:

• основной показатель - это требуемая тепловая мощность горелки, она определяется с учетом аэродинамического сопротивления котла. Обычно полезная мощность горелки на 10-20% больше чем полезная мощность котла;

• несмотря на то, что большинство горелок имеют схожие размеры пламени, рекомендуем проверить геометрические размеры пламени и размеры топки котла;

• геометрия фланца горелки и размеры сопла на большинстве горелок одинаковы и стандартизированы, но все равно рекомендуется проверить эти параметры, особенно, если горелка подбирается на печь или технологический аппарат;

• расчет размеров (диаметра) газовой рампы (мультиблока) осуществляется с учетом давления газа на входе в мультиблок в статике и динамике.

Сервис и экономия

Горелка это сложное и пожароопасное устройство, которое необходимо правильно подобрать, установить и обслуживать. Правильное обслуживание и настройка всегда вернется в виде экономии топлива, отсутствию поломок и затрат на запчасти.
Если предположить, что горелка верно подобрана, правильно смонтирована и настроена, то в процессе ее эксплуатации требуется следить за качеством топлива (для дизельных) и за чистотой в котельной. При работе вентилятор горелки втягивает воздух из помещения, а так как горелка близко к полу, и всю пыль с пола. Если в процессе работы дым из трубы поменял цвет, стал темнее, это может означать, что качество сжигания упало и остается много сажи. Сажа будет скапливаться внутри теплообменника котла и затруднять теплопередачу. Это увеличит расход топлива. В такой ситуации лучше не тянуть и вызвать наладчика, который настроит горелку и, при необходимости, почистить топку котла.