Критерии выбора промышленных горелок
Рассказываем о видах промышленных горелок, их конструктивном исполнении и критериях, на которые стоит обращать внимание при выборе устройства.
Промышленные горелки – это устройства, предназначенные для организации процесса эффективного сжигания топлива в котлах. Топливо и воздух попадают в горелки по специальным магистральным путям, подогреваются и смешиваются в необходимой пропорции. После этого в камеру сгорания подается искра, и полученная смесь загорается, образуя факел. Устройства позволяют настраивать интенсивность пламени, благодаря чему можно выставить желаемый уровень подогрева, отрегулировать расход топлива.
Промышленные горелки применяют в котлах отопительных систем и горячего водоснабжения (ГВС) заводских помещений, административных, общественных и жилых зданий, а также в других теплоагрегатах: сушилках, плавильных печах, теплогенераторах и т. п.
В этой статье мы расскажем о классификации и особенностях выбора промышленных горелок.
Виды и конструктивные особенности горелок
Устройства принято классифицировать по типу топлива, организации процесса сгорания и конструктивному исполнению.
По типу топлива выделяют:
- газовые горелки;
- жидкотопливные;
- комбинированные.
Газовые горелки предназначены для работы на одном или нескольких видах газообразного топлива, а также на их смесях. Технические требования к промышленным газовым горелкам прописаны в ГОСТ 21204-97. Преимуществом устройств является их экономичность – КПД достигает 90 %, что гораздо выше, чем у большинства горелок другого типа. В дымовых газах, выбрасываемых в атмосферу, отсутствуют золовые частицы и оксиды серы. А образуемые при сжигании природного газа оксиды азота NOx, современные производители удерживают в рамках допустимых концентраций за счет внедрения передовых технологий, таких как внутренняя рециркуляция.
Жидкотопливные горелки предназначены для сжигания дизельного топлива, мазута и других нефтепродуктов. Технические требования к ним содержатся в ГОСТе 27824-2000. Комбинированные горелки работают с двумя видами топлива: основным обычно выступает природный газ, резервным – жидкое топливо. В вопросе экологичности эти типы горелок уступают газовым, но благодаря технологии рекуперации, предполагающей повторное использования части выделяемых продуктов сгорания, удается минимизировать вредные выбросы в атмосферу.
По организации рабочего процесса выделяют:
- Устройства без предварительного смешивания воздуха и топлива – приготовление смеси происходит в период горения. Такие горелки называют пламенными или диффузионными.
- С частичным предварительным смешиванием – атмосферные горелки. Они находят применение в низкотемпературных печах (до 650˚ C) и сушилах.
- С полным циклом смешивания – инжекционные с подсосом воздуха и радиационные, где нагрев происходит посредством инфракрасного излучения.
По конструктивному исполнению устройства делят на следующие виды:
- Моноблочные горелки – это устройства, все узлы которых (головка горелки, вентилятор, топливный насос) находятся в общем корпусе. При этом менеджер горения (автоматика) может быть установлен в корпусе устройства или располагаться отдельно – для установки в удобном месте. Обычно в таком исполнении выпускаются устройства небольшой мощности. Как правило, это встраиваемые горелки, которые идут в комплекте с котлом.
- Блочные горелки – высокомощные, технически сложные устройства, конструкция которых предполагает обособление нагнетательного приспособления и других частей горелки от основного блока с горелочной головкой. Такие горелки снабжаются менеджером горения с микропроцессором, который обеспечивает работу в автономном режиме и позволяет подключать дополнительные приспособления: частотный преобразователь, модуль обратной связи и т. п. Блочные горелки широко используются в промышленном секторе. Области применения:
- отопление и теплоэнергетика;
- строительная отрасль и АБЗ;
- сельское хозяйство;
- металлургия и машиностроение;
- нефтехимическая, атомная отрасли;
- текстильная и целлюлозно-бумажная промышленность;
- пищевая промышленность;
- сжигание попутного газа и отходов.
Критерии выбора горелки
При выборе устройства нужно учитывать:
- Конструктивные особенности.
Моноблочные горелки преимущественно используются в бытовых котлах, блочные – в промышленных котлах. Наиболее широко востребованы в промсекторе газовые блочные горелки.
- Используемое топливо.
При выборе вида горелки нужно принимать во внимание не только тип используемого топлива (газ/дизель/комбинированные), но и вопросы безопасности и экологичности оборудования. Самыми экологичными промышленными горелками являются блочные газовые устройства. Современные производители предлагают оборудование с показателями CO = 0%, NOx < 80 мг/м3 и ниже.
Нормативы удельных выбросов в атмосферу для котельных регламентируются ГОСТ Р 50831-95. В этом документе приведены нормативы для оксидов азота при использовании разных видов топлива, а также нормативы для твердых частиц, оксидов серы, окиси углерода и методики расчета удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
- Мощность.
Номинальная тепловая мощность горелки указывается в МВт и подбирается с учетом типа и мощности теплоагрегата, для которого предназначена. Так, например, блочная газовая горелка ГБЛ-0,7 производства завода «Старорусприбор» используется с агрегатами мощностью до 0,65 МВт, а горелка ГБЛ-5,0 – с агрегатами мощностью до 4,65 МВт.
- Наличие согласования с производителем теплоагрегата.
Выбирать горелку стоит, следуя рекомендациям производителя теплоагрегата. Заводы-изготовители котлов, сушилок, теплогенераторов и прочего теплового оборудования в паспортах устройств указывают необходимый тип горелки, технические характеристики и требования к этому узлу.
Заводы-изготовители горелок, которые имеют собственные конструкторские бюро, предлагают возможность адаптации огневого узла под применяемый теплоагрегат – полезная опция, позволяющая получить оптимальную комплектацию под конкретное устройство.
- Тип регулирования.
Есть несколько вариантов:
- Одноступенчатые горелки – функционируют в одном диапазоне мощности. Горелка часто включается и отключается, процесс регулируется автоматикой теплоагрегата.
- Двухступенчатые – функционируют в двух режимах мощности: малое и большое горение. Первый режим обычно обеспечивает 40 % мощности агрегата, второй – 100 %. Переход от одного режима к другому осуществляется в зависимости от контролируемого показателя: температуры теплоносителя/давления пара.
- Плавно-двухступенчатые – их также называют прогрессивными: переключение на вторую ступень происходит плавно, то есть с задержкой по времени.
- Многоступенчатые или модулируемые горелки – плавно, бесступенчато снижают или повышают мощность по мере необходимости. Режим горения меняется от 10 до 100 % номинальной мощности. Плюсы: из-за уменьшения цикличности включений-отключений теплоагрегаты служат дольше, достигается экономия топлива в пределах 5-15 %.
- Комплектация автоматикой.
Благодаря оснащению менеджером горения промышленная горелка может работать в полностью автоматическом режиме без постоянного присутствия персонала. Менеджер горения контролирует и регулирует рабочие параметры и держит под строгим контролем функционирование теплоагрегатов, обеспечивая их безопасную эксплуатацию. Доступный функционал: автоматический пуск горелки, аварийное отключение при недопустимом отклонении контролируемых параметров от нормы, регулирование мощности, интеграция в современные системы диспетчеризации и автоматизации и др.
- Комплектация арматурой.
Газовые горелки должны комплектоваться газовой рампой, регулирующей подачу газа к горелке. А также клапанами, датчиками давления, фильтром и регулятором давления, которые обеспечивают надежную и безопасную эксплуатацию устройства.
- Производитель.
На отечественном рынке есть промышленные горелки импортного и отечественного производства. В последнее время в связи с политикой импортозамещения и уходом зарубежных брендов последние приобретают все большую популярность.
Главные плюсы продукции российского производства:
- доступность (по наличию и цене);
- быстрые сроки поставки;
- ремонтопригодность – наличие запасных частей на замену и их бюджетная цена;
- недорогое постгарантийное обслуживание.
Надежные отечественные производители, такие как завод «Старорусприбор», предлагают промышленные горелки разного вида. Продукция «Старорусприбора» проектируется в собственном конструкторском бюро и с нуля производится на заводе. В ассортименте производителя:
- газовые горелки: плавно-двухступенчатые, многоступенчатые и модулируемые от 0,45 до 5 МВт;
- жидкотопливные горелки: четырехступенчатые от 0,85 до 1,2 МВт;
- комбинированные горелки: модулируемые по газу, трехступенчатые по жидкому топливу от 0,7 до 5 МВт.
Устройства комплектуются узлами собственной разработки: менеджерами горения, клапанами, датчиками давления, фильтрами, регуляторами давления, а также соединительными кабелями, что упрощает монтаж и обеспечивает удобную, безопасную эксплуатацию.