Комбинированные горелки

Горючие газы являются одним из видов углеводородного топлива. Но зачастую возникает необходимость, чтобы горелка могла сжигать два вида топлива: не только газообразное, но и жидкое либо твердое. Такие горелки называют комбинированными или мультитопливными (рис.1).

Рис. 1 Комбинированная промышленная горелка T - 2.100 GL

Жидкое горючее представлено нефтью и различными ее производными: дизелем, мазутом, печным топливом. В комбинированных горелках чаще всего используют мазут. Реже дизельное или светлое печное топливо. С жидким топливом все более – менее понятно. Его можно впрыснуть в топку и поджечь. Но что делать с кусками угля? Ответ прост: их измельчают до пылевидного состояния и в таком виде подают для сжигания.

Комбинированные горелки должны обеспечивать раздельное и совместное сжигание обоих видов топлива. При этом автоматические горелки должны обеспечивать безопасный и безостановочный переход с одного вида топлива на другой. В других случаях такой переход должен обеспечиваться организационными мерами.

Про основное и резервное топливо

Резервное (аварийное) топливо предназначено для использования при ограничении или прекращении подачи природного газа. Используют дизельное топливо, мазут, уголь и др. Недостаток природного газа возникает в периоды длительных похолоданий, а также при авариях на магистральных газопроводах. Чтобы его хватило коммунально-бытовым потребителям: жилым домам, отопительным котельным – ряд теплоэлектростанций (ТЭС), теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), а также крупных промышленных предприятий переходит на резервное топливо.

Порядок обеспечения потребителей газом в период похолоданий и в случаях аварийных ситуаций на газотранспортных системах утвержден приказом Министерства энергетики РФ от 16 декабря 2002 года № 448. На основании данного Порядка разрабатываются График № 1 «Перевод потребителей на резервные виды топлива при похолоданиях» и График № 2 «Аварийное ограничение подачи природного газа». В графики включаются потребители, которые обязаны иметь резервные виды топлива согласно установленным топливным режимам. Графики № 1 и № 2 утверждаются органами исполнительной власти субъектов России.

Рис.2 Мазутное топливное хозяйство

Чаще всего в качестве резервного используют жидкое топливо. При небольшой мощности теплогенерирующего оборудования ― дизельное топливо, при значительной производительности ― мазут (рис.2). Хотя возможно применение сжиженного углеводородного газа (СУГ) или угля и даже торфа. В любом случае необходимо отдельное топливное хозяйство, строительство и содержание которого требует значительных затрат.

СУГ значительно экологичнее дизтоплива и тем более мазута. Парк хранения СУГ зимой не нужно обогревать, что уменьшает эксплуатационные расходы. При использовании смесительной системы переход с природного газа на смесь воздуха с паровой фазой СУГ осуществляется практически мгновенно и незаметно для потребителя.

В отличие от мазута или СУГ измельченный уголь является основным топливом, применяемым на многих ТЭЦ, ГРЭС и ТЭС. Слоевое сжигание угля в ряде случаев менее эффективно, даже при организации горения в кипящем слое. Пылеугольные горелки обеспечивают работу энергетических котлов, генерирующих электрическую энергию и/или тепло.

Особенности горения жидкого топлива

Процесс сжигания жидкого топлива отличается от сжигания газа. Для сжигания в топках необходимо, чтобы горение заканчивалось в коротком факеле. Газовое топливо состоит из молекул, которые при подаче через сопло хорошо смешиваются с воздухом. Можно сказать, что газ сразу готов к использованию.

Сжигание жидкого топлива посложнее. Оно проходит в несколько этапов:

• подача топлива и воздуха;

• распыливание топлива с образованием облака капель;

• формирование горючей смеси при смешивании воздуха и мелких частиц топлива;

• нагрев и испарение топлива;

• воспламенение и горение смеси.

Рис.3 Распыливание дизельного топлива

Жидкое топливо необходимо предварительно разбить на мелкие частицы минимального размера. Основное отличие от сжигания газообразного топлива ― наличие этапа распыливания (рис.3), когда происходит дробление струи с образованием аэрозольного облака, что ведет к резкому увеличению поверхности капель топлива, контактирующих с нагретой средой.

Дизельное топливо

В относительно маломощных котельных часто используется продукт перегонки нефти ― дизельное топливо. В России многие именуют его соляркой. В русский язык слово пришло из немецкого, где «Solaröl» означает солнечное масло, которое было не совсем дизельным топливом. Это продукт, который получался при переработке бурого угля, названный так из-за желтого цвета. Ну а основное название происходит от имени немецкого ученого Рудольфа Дизеля (рис.4). Того самого, который изобрел дизельный двигатель.

Рис. 4 Рудольф Дизель

Дизельное топливо получают из различных источников, наиболее распространенным из которых является нефть. Синтетический дизель получают из любого углеродосодержащего вещества: биомассы, биогаза, природного газа, угля.

Дизельное топливо в котельных применяется как автономный источник энергии. Во многих европейских странах жилье отапливаются жидким горючим, поступающим из емкостей на территории домовладения. Дизельное топливо не так взрывоопасно, как газ, и имеет более высокую температуру воспламенения.

В России отопление дизельным топливом применяется в случае, если недоступен природный газ, который намного дешевле, нет проблем с его доставкой и хранением. Дизельное топливо размещают в резервуарах, которые используются для организации хранения и распределения в непосредственной близости к месту потребления. Это может потребовать дополнительного пространства, затрат на установку и обслуживание хранилища. Резервуары необходимо регулярно проверять на наличие повреждений и утечек. Также важно следить за сроком годности дизтоплива и, при необходимости, обновлять его.

Дизельные горелки

Рис.5 Конструкция дизельной горелки

Для сжигания жидкого топлива необходима принудительная подача воздуха, поэтому в конструкции дизельной горелки обязательно имеется вентилятор, приводимый в действие электродвигателем (рис.5). Горючее подается под давлением в форсунку, которая его распыливает. Розжиг производится электродом, на которое подает высокое напряжение (несколько киловольт) трансформатор розжига. Контроль пламени производится датчиком. При потухании факела подача топлива прекращается.

Двухтопливные горелки (газ – дизельное топливо)

Комбинированные горелки RLS/M MХ производятся под брендом Riello. Серия включает в себя пять типоразмеров мощностью от 2500 до 11500 кВт (рис.6).

Рис.6 Двухтопливная горелка RLS/M MХ

Двухтопливные двухступенчатые прогрессивные или модуляционные серии RLS/M MX разработаны для использования в теплогенераторах различного назначения средней и большой мощности.

Рис.7 Подключение горелки RLS 1000-1200/M к газопроводу

Газовое топливо к горелке 12 подается по газопроводу 1 (рис.7). Далее установлен запорный клапан 2 и антивибрационная вставка 3. По манометру 4 определяется давление газа на входе в газовую рампу. Для этого же можно использовать штуцер Р3. В состав газовой рампы входит фильтр 5, предохранительный электромагнитный клапан 8, регулирующий электромагнитный клапан 9 с функцией плавного открывания и стабилизатор давления газа 6. Реле 7 контролирует минимальное давление газа. Также можно проводить замеры через штуцер Р2. Блок 13 позволяет контролировать герметичность клапанов 8 и 9. Адаптер 14, а также фланец 10 служат для подключения рампы к горелке. Непосредственно перед горелкой установлена заслонка 11 для регулирования подачи газа на горение. Реле 15 служит для контроля максимального давления газа. Также можно проводить замеры через штуцер Р1.

Рис.8 Схема подачи дизельного топлива

Дизель подается на горение топливным насосом Р (рис.8), в котором имеется фильтр и регулятор давления в подающем топливопроводе. Давление топлива контролируется реле минимального давления топлива POmin. Далее на подающем топливопроводе установлены рабочий клапан VF, предохранительный клапан VS и манометр ММ. К форсунке U топливо подается по трубке NL.

На обратном топливопроводе имеются манометр MR, сервопривод SM регулятора расхода топлива RO и два предохранительных клапана ― VR и VR1. Реле POmax контролирует максимальное давление топлива.

На горелках серии RLS/M установлена специальная крыльчатка вентилятора с S-образными лопастями. Воздушная заслонка управляется сервоприводом через эксцентрик, обеспечивая оптимальное соотношение топливо ― воздух.

Дизельное топливо применяется при относительно небольшой мощности теплогенерирующих агрегатов. Для больших котельных и промышленных производств в качестве резервного или основного топлива используют мазут или уголь. О комбинированных горелках на этих видах топлива расскажем в следующей статье.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь