Уважаемые Господа!

Начинаем раздел "Полезные статьи" с рассмотрения наиболее распространненного для теплового рынка РФ случая, рассматриваемого нами при подборе горелочных устройств ELCO или FBR к реверсивным стальным водогрейным котлам различных производителей.

Изучив данную статью Вы сможете самостоятельно производить подбор горелочных устройств к обозначенному типу котлов.

В любом случае, персонал технического проекта www.prof-kotel.ru всегда в Вашем распоряжении, так как объем технологических решений под ту или иную техническую задачу весьма обширен, что не позволит прописать все возможные варианты в рамках одной статьи.

В разделе контакты Вы сможете связаться с нами любым удобным для Вас способом.

 

Рассмотрим подбор газового горелочного устройства к реверсивному котлу при нормальных условиях на конкретном примере:  "Просим подобрать горелочное устройство к котлам мощностью 850-900 кВт. Вид топлива природный газ, давление низкое."

* Более 90% промышленных котельных на территории РФ производятся на базе реверсивных жаротрубных котлов, что связано с простотой конструкции и низкой себестоимостью такого продукта. Об основных плюсах и минусах реверсивных моделях котлов поговорим в отдельной статье.

После формирования первичного первичного коммерческого предложения, которое включает наиболее вероятную и востребованную комплектацию, специалисты нашей компании уточняют необходимость предложения других, более технологичных, как следствие, более дорогих моделей котлов и вариантов исполнения горелочных устройств к выбранной модели. Алгоритм выставления первичного предложения с последующим уточнением считаем правильным, ввиду того, что у Вас есть начальная цифра, от которой можно отталкиваться, принимая во внимание совокупный бюджет котельной.

 

 

* Высота над уровнем моря одно из наиболее важных базовых условий для подбора горелочного устройства. О влиянии значения высоты над уровнем моря на подбор горелочного устройства мы рассказываем в отдельной статье.

Вид топлива:

- природный газ, 9,3 кВт*ч/нм3;

Давление природного газа: низкое* мбар.

* Наиболее частая, но очень существенная недоработка при запросе горелочного устройства состоит в том, что указывается именно формулировка "низкое". Ниже, при выборе газовой рампы и опций газовой линии к ней раскроем техническую и экономическую разницу, которая доказывает важность указания именно числового значения давления природного газа.

ВНИМАНИЕ! Все работы с газоиспользующим сложнотехническим оборудованием должны производиться персоналом прошедшим обучение, имеющим соответствующий допуск и квалификацию на проведение данного типа работ.

 

 

Мы определили основные технические характеристики, которые необходимы для подбора горелочного устройства.

При выборе горелочного устройства из модельного типоряда ELCO, руководствуясь технической документацией производителя горелочных устройств ELCO, выбираем наиболее вероятную модель, подходящую по рабочим полям к котлу из технического задания: VG5.1200 DP R (где R-Reverse, модель предназначенная для реверсивных стальных жаротрубных котлов).

Проверим наш предварительный выбор, разместив рабочую точку горелки применительно к котлу:

По рабочему полю модели VG5.1200 DP R видим, что рабочая точка с координатами 950 кВт и 5,7 мбар находиться внутри поля предварительно выбранной нами горелки ELCO модели VG5.1200 DP R и имеет достаточный запас, что бы обеспечить покрытие пиковых нагрузок работы котла, что особенно важно в зимнее время года при возникновении отрицитальных температур ниже нормы в климатическом поясе, где расположен конкретный объект. Значит, модель VG5.1200 DP R идеально удовлетворяет поставленной технической задаче.

 

 

 

Предыдущая модель горелочного устройства ELCO серии VG5.950 DP R (до 950 кВт) и последующая VG6.1600 DP R (до 1700 кВт) не смогут обеспечить оптимальный режим работы пары котел Ellprex 870 / горелка ввиду либо не достаточной мощности, как в случае с VG5.950 DP R, так и большей мощности, чем требуется для выбранного под техническую задачу котла с VG6.1600 DP R, что сделает проблематичным регулирование номинальной мощности котла в диапазоне (30) 40 - 100 (110)% от номинала как в большую, так и меньшую сторону.

Следующим шагом для решения нашей технической задачи по подбору горелочного устройства, необходимо подобрать пламенную голову горелки, длинна которой будет наиболее оптимально соответствовать техническим характеристикам котла Ellprex 870.

Как видим из технической документации завода-производителя ELCO, для модели VG5.1200 DP R предусмотрено три варианта длинны пламенных голов, а именно:

Короткая пламенная голова горелки KN длиной 215 мм и диаметром 170 мм;

Средняя пламенная голова горелки KM длиной 325 мм и диаметром 170 мм;

Длинная пламенная голова горелки KL длиной 435 мм и диаметром 170 мм.

Производителем Unical для модели котла Ellprex 870 дан размер, обозначающий минимальную длинну пламенной головы горелки 270 мм.

Принимая во внимание тот факт, что мы производим подбор горелочного устройства для реверсивного котла, максимальная длинна пламенной головы горелочного устройства не должна превышать +60 мм к минимальному значению 270 мм для нашего случая ввиду того, что производитель Unical дает рабочее значение минимальной длинны пламенной головы горелочного устройства, при которой будет обеспечена нормальная работа пары котел / горелка.

ВНИМАНИЕ! Различные производители котельного оборудования, особенно отечественного производства, предоставляют различную информацию по подбору длинны пламенной головы горелки как на реверсивные, так и на трехходовые модели

Пожалуйста, всегда обращайте внимание на размеры, предоставленные производителями котлов при выборе пламенной головы горелки, учитывая каковы эти размеры, как и от чего они посчитаны.

Этот момент очень важен, так как если мы выберем пламенную голову меньшей длинны, чем это необходимо для конкретной модели реверсивного котла, мы получим излишний тепловой поток от факела горелочного устройства, который будет попадать на шамотную теплоизоляцию фронтовой дверки реверсивного котла и напрямую попадать на трубную решетку второго хода отходящих газов, что приведет к преждевременному износу как дверки, так и трубной решетки конвективного пучка котла.

Если длинна пламенной головы будет излишней и лежать вне установленного производителем котла отрезка, то уже пламенная голова горелки будет находиться внутри теплового потока факела, что приведет к излишней вибрации пары котел / горелка и выгорание высоковольтных кабелей розжига / ионизации, что приведет к аварийной остановке горелочного устройства.

То есть, при выборе длинны пламенной головы горелочного устройства для нашей конкретной цели, мы должны попасть в отрезок от 270 мм до 330 мм.

Единственный вариант, который удолетворяет нашему неравенству 270 < … < 330 мм, это средняя пламенная голова горелки ELCO VG5.1200 DP R KM = 325 мм.

В нашем случае мы оптимально попадаем в обозначенный отрезок 270 < 325 < 330 мм, что позволит нам произвести монтаж подобранной модели горелки на котел Ellprex 870 без установки проставки между ответным фланцем горелочного устройства и фронтовой дверкой котла.

Диаметр паменной головы KM, подобранной нами выше газовой горелки ELCO VG5.1200 DP R равен 170 мм.

Диаметр амбразуры фронтовой дверки котла Unical серии Ellprex 870 составляет 270 мм.

Таким образом, мы видим, что пламенная голова КМ горелки VG5.1200 DP R полностью удолетворяет условию 170 < 270 мм, а значит может устанавливаться на котел без каких-либо доработок фронтовой дверки котла.

ВНИМАНИЕ! Если диаметр пламенной головы подобранной Вами горелки к любому наддувному котлу более диаметра амбразуры, предусмотренного производителем котлов, сообщайте об этом производителю котлов.

Без согласования с производителем котлов любая доработка запрещена и является неправомерным вмешательством в изменение конструкции котла, что снимает все гарантийные обязательства с производителя.

Определив подходящую модель газовой горелки ELCO VG5.1200 DP R мы должны проверить совместимость габаритов факела горелки с габаритными размерами топки котла Unical Ellprex 870.

Выполняя данный раздел подбора, мы обязательно должны учитывать особенности работы реверсивных котлов и горелочных устройств, работающих с ними, а так же то момент, что конфигурация реверсивного котла может быть с глухим днищем или же конвективный пучок второго хода может быть расположен по всему диаметру топочной камеры.

Котлы Unical Ellprex - это современные модели реверсивных котлов, конвективный пучок второго хода у них расположен вверхней части котла, топочная камера с глухим днищем.

Для нашей конфигурации топочной камеры реверсивного котла Ellprex 870 необходимо учитывать, что факел горелочного устройства должен иметь вытянутый, узкий рисунок. Этому условию удолетворяют горелки ELCO серии R-Reverse, то есть горелки, которые специально разработаны для использования в топочных камерах реверсивных котлов.

Применять горелки с высокотурбулентным (технология FREE FLAME) коротким и, в следствии чего, широким рисунком факела не рекомендуем, так как слишком короткий, но широкий факел приведет к перегреву верхней части топочной камеры котла, сместит тепловой поток на фронтовую дверку котла и перегреть конвективный пучок второго хода отходящих газов, что приведет к преждевременному выходу из строя котла.

Габаритные размеры факела горелочного устройства можно определить по диаграммам, которые выстраивает каждый производитель горелочных устройств при испытании новых моделей и их сертификации.

Каждая диаграмма строится при Н.У. и избытке кислорода 15% на основе нескольких замеров в открытой трубе при нулевом противодавлении.

По представленной диаграмме мы должны взять нижнюю кривую по длинне и верхнюю кривую по диаметру, так как у нас реверсивный котел.

Для нашего случая топочная мощность котла 950 кВт, выстраиваем на диаграмме точки, получая длинну факела ~1 600 мм и его диаметр ~560 мм.

У нас должны выполнятся неравенства:

Длинна топочной камеры > длинны факела;

Диаметр топочной камеры > диаметра факела.

Проверим полученный нами значения:

1 690 > 1 600 мм;

684 > 560 мм.

Оба неравенства выполнились, в связи с чем делаем вывод: по габаритным размерам факела выбранное нами газовое горелочное устройство ELCO VG5.1200 DP R KM по своим техническим характеристикам подходит для реверсивного котла Unical Ellprex 870.

Последним этапом при подборе газового горелочного устройства к водогрейному, паровому, конденсационному и т.д. наддувному котлу является выбор газовой рампы и опционального состава к газоподводящей линии.

ОПАСНОСТЬ! НИКОГДА и ни при каких обстоятельствах не производите любых видов работ с газоиспользущим оборудованием не имея квалифицированного и допущенного к данному виду работ персонала. Рекомендуем заключить договор с сервисной организацией, которая имеет право на проведение данного вида работ.

В нашей технической задаче, которую мы взяли в качестве достаточно распросранённого примера, условно указано низкое значение давления природного газа.

При подборе газовой рампы и комплектующих к ней очень распросранённая, но очень важная недоработка, сейчас поймем почему мы столь серьёзно относимся при подборе горелочных устройств к точному значению давления природного газа перед газовой рампы горелки.

Низкое давление природного газа, это может быть значение и 20 мбар и 50 мбар. Оба значения подпадают под определение "низкое" давление природного газа, но между ними существенная разница по газовой арматуре к горелочному устройству.

Рассмотрим на нашем примере два варианта:

- природный газ, 9,3 кВт*ч/нм3;

Давление природного газа: низкое, принимаем значение 20 мбар.

При подборе газовой рампы к горелочному стройству наша задача заключается в решении неравенства: Pin > Pf + Рb, где:

Pin - значение давления природного газа на входе в газовую рампу горелки, мбар;

Pf - сопротивление топочной камеры котла, мбар (предоставляется в технической документации производителя котла);

Pb - потеря давления в газовой рампе горелочного устройства, мбар (определяется по номограмме производителя горелок).

Для нашего случая:

Pin = 20,0 мбар;

Pf = 5,7 мбар (значение для модели котла Ellprex 870);

Pb = 22,0* мбар для газовой рампы, представленной на номограмме s65 (по номенклатуре производителя ELCO это Siemens VGD40, DN65).

*Для модели горелочного устройства VG5.1200 DP R производителем ELCO предоставляется 4 варианта газовых рамп, которые подбираются в зависимости от аэродинамического сопротивления топочной камеры котла и подводимого давления природного газа.

При подборе рамп к горелочным устройства на низкое давление всегда начинайте с наибольшего диаметра арматуры, которая всегда имеет наиболее универсальный рабочий отрезок по давлению.

Номограмма потери давления Pb, мбар для горелки VG5.1200 DP R с газовыми рампами Siemens:

Решая неравенство 20,0 > 5,7 + 22,0 ввидим, что условие выполняется, так как 20,0 < 27,7 мбар.

Просим принять во внимание, что даже небольшое несоответствие давления природного газа в решении неравенства (в нашем случае 7,7 мбар) не сможет обеспечить устойчивую работу горелочного устройства и ELCO не исключение.

Данное утверждение дано исходя из практического опыта, накопленного нами за многие годы работы с газоиспользующим оборудованием и исходя из того, что давление природного газа никогда не является статичным, всегда есть отклонения.

Так же, не стоит забывать о просадках в газовых сетях, возникающих в наиболее холодные дни зимнего периода, именно в тот момент, когда необходима пиковая отдача теплопроизводительности пары котел - горелка.

Газовую рампу большего диаметра с меньшими потерями мы рассмотреть для нашего случая не сможем, так как DN65 самый большой диаметр, предлагаемый производителем ELCO для серии горелочных устройств VG5 DP.

Таким образом, для нашего конкретного случая, мы должны предусмотерть давление природного газа перед газовой рампой с давленим Pin=28 мбар. Неравенство будет выглядеть: 28,0 > 22,0 + 5,7, то есть условие выполняется.

- природный газ, 9,3 кВт*ч/нм3;

Давление природного газа: низкое, принимаем значение 50 мбар.

Решем аналогичное неравенство: Pin > Pf + Рb, где:

Pin = 50,0 мбар;

Pf = 5,7 мбар (значение для модели котла Ellprex 870);

Pb = 29,0 мбар для газовой рампы, представленной на номограмме s2" (по номенклатуре производителя ELCO это Siemens VGD20, Rp2").

Номограмма потери давления Pb, мбар для горелки VG5.1200 DP R с газовыми рампами Siemens:

Решая неравенство 50,0 > 5,7 + 29,0 видим, что условие выполняется, так как 50,0 > 34,7 мбар.

Вывод, который мы получаем при рассмотрении газовой рампы Siemens VGD20, Rp2", заключается в том, что горелка ELCO серии VG5.1200 DP R s2"-Rp2" KM будет нормально работать с котлом Unical серии Ellprex 870 на давлении природного газа перед газовой рампой ОТ 35 мбар.

Стоит отметить, что оба рассмотренных нами варианта с полученными значениями для рамп Siemens VGD s65, DN65 ОТ 28 мбар и s2", Rp2" ОТ 35 мбар подпадают под определение "низкое" значение давления природного газа.

Если у Вас на объекте есть возможность поднять давление применительно к нашему рассматриваемому случаю до 35 мбар - лучше это сделать, так как:

- во-первых: у нас есть больший диапазон по рабочему давлению природного газа в случае просадок по давлению, а следовательно, более устойчивая работа горелок с выбранными котлами, особенно в холодное время года, когда могут потребоваться пиковые нагрузки на котлы;

- во-вторых: газовая арматура меньшего диаметра имеет меньшую себестоимость, как и сам газоводводящий трубопровод и его комплектующие в целом.

 Сравнивая стоимость подобранных газовых рамп и их комплектующих в текущих на 2018 г. ценах по глобальному прайс-листу ELCO получаем следующие цены в €:

№	Товар				Кол-во	Цена	Товар				Кол-во	Цена
1	3833482 Газовая рампа VG5.950/5.1200 DP/DP R, s2''-Rp2'', с внешним газовым фильтром Rp2''				1	3 900,00	3833483 Газовая рампа VG5.1200 DP/DP R, s65-DN65, с внешним газовым фильтром DN65				1	5 630,00
2	3122326 Антивибрационная вставка Rp 2"				1	135,00	3142060 Антивибрационная вставка DN65				1	285,00
3	3142102 Шаровый кран Rp 2"				1	145,00	3142062 Газовый поворотный клапан DN 65				1	510,00
						4 180,00						6 425,00

 Таким образом, мы видим, что разница в подводимом к газовой рампе давлении между 28 и 35 мбар даст прирост в цене газовой арматуры горелки в ~1,54 раза!, но оба значения подпадают под формулировку "низкое" значение природного газа.

В связи с чем, при формировании техничемкой задачи для подбора горелочного устройства к котлу важно определить значение давления природного газа перед газовой рампой горелки, так как если мы берем дорогостоящий и более универсальный вариант газовой арматуры с большим диаметром, то мы значительно переплачиваем за универсальность решения.

Если мы возьмем газовую рампу менее дорогостоющую газовую рампу с меньшим диаметром, как следствие с более узкими рабочими полями по давлению природного газа, мы не сможем получить расход газа и нормальную работу горелки с котлом.

Мы рассмотрели пример подбора газового горелочного устройства к реверсивному котлу при нормальных условиях на конкретном примере исходя из начально поставленной технической задачи: "Просим подобрать горелочное устройство к котлам мощностью 850-900 кВт. Вид топлива природный газ, давление низкое."

Принимая во внимание вышеизложенный алгоритм, мы получаем решение нашей технической задачи:

- Водогорейный реверсивный стальной котел Unical серии Ellprex 870;

- Газовое горелочное устройство ELCO серии VG5.1200 DP R s2"-Rp2" KM (давление природного газа ОТ 35 мбар);

- Или газовое горелочное устройство ELCO серии VG5.1200 DP R s65-DN65 KM (давление природго газа ОТ 28 мбар).

В настоящей статье приведены основные шаги по подбору газовых горелочных устройств к водогрейным реверсивным котлам при нормальных условиях.

Описать в одной статье и доступно разъяснить весь комплекс зависимостей от рода и типа оборудования, возможные технические и технологические решения той или иной задачи невозможно.

В последующих статьях мы рассмотрим влияние высоты над уровнем моря на выбор горелочного устройсва, решим задачи для подбора горелочных устройств для дизельного топлива или подбора комбинированных горелочных устройств. Рассмотрим влияние типов котельного оборудование на подбор горелочных устройств и т.д.

Надеемся, что данная статья будет Вам полезна в практическом применении при формировании своих комплексных предложений в рамках производимых Вами котельных различного типа, где основным оборудованием являются котлы и горелочные устройства к ним.

В любом случае, персонал нашей компании всегда в Вашем распоряжении для решения практически любых технических задач.

Будем рады ответить на возникшие вопросы и предоставить необходимые комментарии!