Подбор горелок для мазутных котельных

Одним из основных элементов мазутных котельных установок является горелочное устройство, которое обеспечивает устойчивое сгорание мазутного топлива и дает возможность регулировать процесс горения. Использование мазута актуально для тех объектов, где отсутствует возможность использовать газ или дизельное топливо.

Большая вязкость мазутов определяет основной принцип работы мазутных горелок — эффективное мелкодисперсное распыление топлива, которое может осуществляться: механически, с помощью ротационных устройств, за счет подачи в форсуночный блок сжатого воздуха или пара, распылением топлива через форсунки за счет давления, создаваемого топливным насосом, как правило от 25 до 30 бар.

В малой и средней энергетике, как правило, используются горелки с механическим распылением: ротационные и горелки, распыляющие топливо за счет давления.

Для обеспечения стабильной работы жидкотопливных горелок необходимо обеспечить соответствующую требованиям горелки подготовку топлива. Система подготовки топлива должна включать:

  • расходную емкость;
  • фильтры тонкой и грубой очистки;
  • станцию подогрева мазута до 90-95°С;
  • насосный узел для обеспечения циркуляции мазута по кольцевому трубопроводу;
  • группа редуцирования давления (включает в себя регулятор давления "перед собой", поддерживает давление в подающем трубопроводе);
  • кольцевой трубопровод.

Состав системы подготовки топлива применим как для ротационных горелок, так и для горелок, распыляющих мазут под давлением.

Также для стабильной работы необходим спутниковый подогрев трубопроводов и сопутствующий в горелке (насоса, форсунок, топливопроводов). При продолжительной остановки горелки без сопутствующего обогрева, возможно застывание мазута внутренних топливопроводах.

Современные ротационные горелки имеют ряд преимуществ по сравнению с горелками, распыляющиими топливо за счет давления, создаваемого топливным насосом:

  • Компактный факел, который позволяет использовать широкий диапазон котлоагрегатов.
  • При ротационной технологии распыления мазута, отсутствует необходимость использования топливного насоса высокого давления. Для ротационной горелки достаточно 2,5-3,5 бар на входе в горелку. Для горелки с распылением за счет давления необходимо обеспечить давление 2,5-3,0 бар на входе для обеспечения антикавитационного запаса топливного насоса, который в свою очередь повышает давление до 25-30 бар.
  • Экономный расход электроэнергии. Горелки с распылением за счет давления имеют встроенный электрический подогреватель мазута, который разогревает мазут до 130-140°C, для ротационных горелок нет необходимости нагревать мазут до такой температуры, достаточно 90-95°C из кольцевого мазутопровода.
  • Ротационные горелки менее требовательны к тонкой очистке мазута, диаметр выходного отверстия форсунки порядка 3,5-5 мм.

Выбирать горелочные устройства для котлов, работающих на тяжелом жидком топливе, следует с учетом техникоэкономических показателей и качества топлива. Для легких мазутов, таких как Ф5, Ф12 и М40, без механический примесей и без содержания влаги, целесообразно использовать горелки, распыляющие топливо под высоким давлением. Для тяжелых мазутов или мазутов, содержащих механические примеси, предпочтительней использовать ротационные горелки.

Для нормальной работы горелочного устройства необходимо проводить профилактический осмотр не менее, чем один раз в год. Горелку следует промыть и законсервировать согласно требованиям инструкции по эксплуатации по завершению отопительного периода или предстоящего длительного останова.

Виды регулирования мазутных горелок

Горелки, устанавливаемые для котельных на мазуте, отличаются между собой количеством ступеней - способом регулировки мощности. Основными типами горелок являются:

Мазутная горелка, установленная на котле
  • Одноступенчатые - работа происходит на одной мощности, которая предварительно настраивается с учетом допустимого диапазона.
  • Двухступенчатые - при работе возможно использовать как 100% мощности, так и 50%. Выбор режима работы и переход на него производится системой автоматики, при этом допускается настройка режимов с другими показателями в диапазоне мощностей горелки.
  • Плавно-двухступенчатые - имеют два режима работы на разных мощностях, но переход происходит плавно.
  • Трехступенчатые - работа осуществляется в трех режимах работы.
  • Модулируемые - мощность горелки регулируется плавно в зависимости от температуры или давления в котле, теплогенераторе или печи.

Критерии подбора мазутных горелок для жаротрубных котлов

Подбор мазутных горелок к котлу требует тщательного подхода. Длина факела мазутных горелок, как правило, на 15 — 20 % длиннее, чем у газовых (данный параметр необходимо уточнять у производителей горелок), следовательно необходимо проверять топку котла по длине факела. Рекомендуется принимать для проверки длину топки без поворотной камеры, а при использовании топлива, имеющего в своем составе механические примеси, подбирать оборудование так, чтобы факел не доходил до поворотной камеры на 200 мм.

По диаметру: факел не должен касаться стенок жаровой трубы котла. Расстояние от стенки до факела должно быть не менее, чем 50 мм. Котлы, работающие на мазуте, имеют сравнительно большие габариты по сравнению с котлами, предназначенными для работы на газу. Это объясняется приведенными выше требованиями, выполнение которых позволяет эксплуатировать котлы дольше, а также увеличенными по диаметру конвективными трубками второго и третьего хода.

Подбор горелочного оборудования обязательно следует согласовывать с производителем котлов - для применения ротационных горелок необходимо выполнить требования производителя по передней дверце котла. Так как факел у ротационных горелок раскрывается близко к передней дверце, производитель горелок предъявляет требования по огнеупорному составу и его строению.

Мощность горелочного устройства должна быть больше топочной мощности агрегата с учетом КПД котла и противодавления - сопротивления топки выхлопным газам. Расчет мощности возможно осуществить двумя способами:

  1. При подборе горелок к определенному котлу необходимо уточнить мощность котла и его коэффициент полезного действия. КПД, как правило, указывается производителем котлов в паспорте устройства. Расчет производится делением мощности котла на заявленный КПД. Например, для котла на 2500 кВт с КПД 90% мощность горелки должна быть не менее 2780 кВт.
  2. Пример диаграммы мощности мазутной горелки При отдельном подборе горелки используется диаграмма мощности, которая составляется производителем и указывается вместе с техническими характеристиками оборудования.
    В графике по вертикали указывается противодавление топки в миллибарах (мбар), по горизонтали - мощность (кВт). Для подбора горелки необходимо найти точку, в которой оба параметра будут пересекаться. Если пересечение находится внутри указанной рабочей области горелки, то такое горелочное устройство будет подходить для котла. В случае, если пересечение находится за пределами рабочей области, требуется выбрать другую модель.

Количество ступеней определяется самостоятельно в зависимости от требований технологического процесса.