Горелка модулируемая это: Сравнение ступенчатых и модулируемых горелок

Модулируемые горелки – газовые, на отработанном масле

В современных системах отопления и подачи горячей воды используются различные виды горелок, обеспечивающих их надежную и эффективную работу. Выбор чаще всего связан с особенностями места установки и требованиями, предъявляемые к отопительному оборудованию.

Ступенчатые горелки обеспечивают регулирование мощности в 1-3 режимах, что во многих производственных процессах бывает недостаточно. Для повышения надежности и эффективности котлов и теплогенераторов производится монтаж горелок с автоматическим регулированием мощности.

Модуляция – это плавное изменение мощности котла в автоматическом режиме. Такой принцип позволяет наиболее точно регулировать работу отопительного оборудования и поддерживать заданную температуру. Учитывая, что всего лишь 20% времени котел работает на полной мощности, для снижения затрат используется более экономичное оборудование – модулируемые жидкотопливные или газовые горелки, которые поддерживают температуру на заданном уровне.

Мощность автоматически подстраивается под условия, необходимые для отопления или нагрева воды. С помощью таких устройств котел расходует столько топлива, сколько необходимо в данный момент и высота пламени регулируется в зависимости от изменения расхода топлива.

Как работает модулируемая горелка

В отличие от ступенчатых горелок, в которых используются механические соединения управляющих и исполнительных механизмов в виде рычагов, штырей, стержней, в модулируемых моделях используется электронный блок управления. Серводвигатели связаны с устройствами подачи воздуха и топлива напрямую, что исключает механические погрешности и обеспечивает точность установления заданной температуры до 0,1 градуса.

При помощи регулятора расхода топлива и системы зажигания происходит воспламенение топливной смеси. Затем сервопривод плавно приоткрывает клапан подачи топлива до момента набора максимальной мощности. После чего он в автоматическом режиме продолжает регулировать интенсивность горения и производительность горелки, уменьшая или увеличивая мощность в зависимости от необходимого количества тепла.

Преимущества модулируемых горелок

Горелка – это важный элемент, входящий  в конструкцию котла или теплогенератора. Именно в ней происходит образование в определенных пропорциях смеси «топливо-воздух» и ее возгорание. Использование устройств с автоматической модуляцией позволяет:

• регулировать работу отопительного оборудования в плавном режиме в зависимости от изменения потребности в тепле;
• обеспечить более длительный срок работы оборудования в результате того, что частота циклов включения и выключения сведена к минимуму;
• гибко регулировать расход топлива при работе на 10-100% мощности и значительно снизить эксплуатационные расходы, особенно в том случае, когда используются горелки на отработанном масле;
• наиболее точно обеспечивать заданные пропорции топливной смеси, что невозможно в устройствах со ступенчатым регулированием.

Производственные процессы требуют четкого соблюдения температурного режима и любые, даже самые небольшие  колебания могут привести к нарушению технологии. Использование модулируемых горелок позволяет избежать непредвиденных ситуаций и обеспечить надежное и бесперебойное тепло в любых условиях эксплуатации. 

Ступенчатые или модулирующие горелки: как выбрать? | Статьи

14 июня / 13

Горелка для отопительной системы любого здания выбирается исходя из мощности котла и предполагаемого вида топлива, которое будет использоваться. Однако чтобы отопительная система работала наиболее эффективно, необходимо выбирать горелку с оптимальным режимом регулирования мощности. В этом смысле особенно важны характеристики объекта, на котором планируется использоваться горелоное оборудование. По этому критерию все оборудование такого рода можно разделить на три основные группы.

1. Горелки для систем индивидуального отопления (мощность до 500–600 кВт). Используются в частных домах, торгово-административных и производственных помещениях небольшой площади.
2. Горелки для систем центрального отопления (мощность более 600 кВт). Подходят для отопления групп жилых, производственных, административных зданий, торгово-развлекательных заведений значительных размеров).
3. Промышленные горелки для обслуживания технологических процессов (мощность зависит от потребностей производства).

Выбор горелки для индивидуального отопления определяется необходимым уровнем автоматизации котельной. Если к отопительному оборудованию не предъявляются повышенные технические требования, а финансирование ограничено, то лучше для обеспечения надежной работы котельной обратить внимание на

одноступенчатые газовые горелки . Они работают в одном диапазоне мощности. Чтобы поддерживать заданную температуру воды или теплоносителя, автоматика регулярно отключает-включает одноступенчатые горелки.

Подойдут в этом случае и недорогие двухступенчатые газовые горелки . Такой тип оборудования работает в двух режимах: первый использует мощность котла на 40%, второй — на все 100%. Переход на тот или другой режим осуществляется автоматически.

Если необходимо, чтобы система имела высокий уровень автоматизации, мощность зависела от погоды, а расход энергоресурсов при этом был низким, лучше установить модулирующие горелки или оборудование с плавно-двухступенчатым регулированием: такая техника имеет широкий диапазон регулирования мощности и даже возможность ее программирования.

Модулирующие горелки работают в непрерывном режиме, изменяя номинальную мощность котла в пределах 10–100%. Такие горелки бывают трех типов: с механической, пневматической и электронной системой модуляции. Газовая модулируемая горелка относится к разряду экономичных газовых горелок. Причем горелка автоматическая с электронной системой модуляции является самой экономичной.

Газовые плавно-двухступенчатые горелки представляют собой промежуточный вариант между двухступенчатой и модулируемой горелками. Они дают возможность плавно регулировать мощность котла.

Трехступенчатые горелки используются в котлах, работающих на жидком топливе, в том числе на дизельном. Они удобны в эксплуатации, но могут подвести, когда при низкой температуре топливо густеет. Поэтому некоторые производители добавляют в конструкцию таких горелок систему подогрева.

Для систем центрального теплоснабжения тоже лучше других подходят горелки модулируемые и модели с плавно-двухступенчатым регулированием. Такой выбор диктуется как большой мощностью котельной, так и необходимостью высокого уровня автоматизации, стремлением заказчика иметь минимальный расход топлива и электроэнергии. Кроме того, данные горелки позволяют использовать дополнительное оборудование (например, для частотного регулирования мощности вентилятора или контроля состава дымовых газов).

В промышленности наилучшим вариантом окажутся модулируемые горелки. Это обусловлено, в первую очередь, особенностями технологии производства. Если требования не слишком строгие, допустимо применение горелок с плавно-двухступенчатым регулированием.

Таким образом, правильно выбрать горелку не так просто, как кажется на первый взгляд. Помочь в этом могут только специалисты. Обратиться к профессионалам — значит продемонстрировать ответственный подход не только к выбору горелки, но и к организации, модернизации и эксплуатации всей системы отопления.

Модуляция котла – чем лучше?

В конструкцию большинства современных котлов встроен уровень модуляции. Фото предоставлено Smith Energy-Moss Park Armory

Модуляция котла имеет три преимущества; это снижает циклические потери, уменьшает износ компонентов и может (но не обязательно, как показано далее в этой статье) привести к более высокому тепловому КПД. Но помимо преимуществ, каково влияние модуляции мощности на газовые водогрейные котлы? Когда модуляция котла приводит к снижению КПД и риску повреждения оборудования?

Чтобы понять эти вопросы, необходимо рассмотреть, как работает котел и потери, связанные с его работой.

---

Связанный: Список задач по техническому обслуживанию котла

---

Основные операции котла: сжигание , насколько это возможно, тепловую энергию от этого горячего газа в котловую воду.

Котлы оцениваются по их тепловому КПД, который представляет собой просто отношение химической энергии, добавленной к котлу, к энергии, добавленной к котловой воде. Чем больше тепла передается от горячего газа котловой воде, тем выше тепловой КПД и снижается температура выходящего (дымового) горячего газа.
Химическое представление идеального сжигания природного газа показано ниже:

2O2 + Ch5 = CO2 + 2h3O

Фактический процесс горения приводит к образованию других побочных продуктов или продуктов в концентрациях, отличных от указанных выше. К ним относятся:

• Воздействие азота в воздухе для горения, которое может привести к образованию оксидов азота (NOx) в горячих газах
• Несгоревшее топливо, если воздух и топливо либо неправильно смешаны, либо если используется неподходящий воздух для горения
• Различные концентрации CO, CO2 и O2 в зависимости от количества воздуха, добавляемого в процесс горения

Почти все котлы настроены на подачу избыточного воздуха, чтобы обеспечить правильное смешивание воздуха и топлива и полное сгорание топлива. Также добавляется избыток воздуха, чтобы предотвратить перегрев горелки, когда пламя находится на поверхности горелки. Более высокие газовоздушные смеси «отталкивают» пламя горения от горелки, тем самым снижая температуру горелки.

Потери котла

Потери энергии в котле обычно возникают из-за:

• Потери с сухим дымом (тепло сухих побочных продуктов сгорания, выходящих из котла)
• Энергия водяного пара, выходящего из котла
• Радиационные и другие потери (обычно незначительные по сравнению с первыми двумя)

Когда достаточное количество тепловой энергии от горячих газов передается котловой воде, общая температура горячих газов падает ниже точки росы по воде, и часть или вся вода становится жидкой. Энергия, высвобождаемая при превращении воды из пара в жидкость, поглощается котловой водой, что приводит к значительному повышению эффективности. Каждый фунт воды в горячем газе, преобразованном в жидкость, добавляет 1000 БТЕ в котловую воду.

Потери с сухими дымовыми газами и потери водяного пара можно легко рассчитать, если известно количество CO2 или 02 в дымовых газах (это используется для расчета точки росы для воды в дымовых газах и для определения концентраций горячих газовых продуктов) и известна температура дымовой трубы. На рисунках 1 и 2 представлены два примера, где в качестве источника топлива предполагается природный газ.

Рисунок 1 представляет собой расчет потерь при 27-процентном избытке воздуха (соответствует 9-процентному содержанию CO2) и температуре дымовых газов 150F. Обратите внимание, что точка росы для газа при таком уровне избытка воздуха составляет 130,6 градусов – любая температура дымовых газов (и соответственно температура оборотной воды котла) выше этой точки не приведет к конденсации дымовых газов. Полный установившийся КПД котла (без учета радиационных и других незначительных потерь), работающий в этот момент, составляет 88,1 %.

Рисунок 2 предполагает те же условия, что и Рисунок 1 , однако температура дымовых газов была снижена до 120F. В результате эффективность составляет 92 процента или повышение эффективности на 3,9 процента. Это увеличение связано с добавленной энергией от скрытой теплоты парообразования в воде дымовых газов.

Теплопередача

Теплообменники котлов предназначены для оптимизации передачи тепловой энергии горячего газа котловой воде. Количество теплоты, переданное в этом процессе, представлено:

Q = U •A• ∆Tlm

Где:

Q= количество переданного тепла

U= общий коэффициент теплообменника

A= эффективная площадь теплопередачи в теплообменнике

∆Tlm = log средняя разница температур входящих/выходящих горячих газов и входящей/выходящей котловой воды.

В этой статье не будут подробно рассматриваться элементы этой теплопередачи; скорее он рассмотрит основные элементы, влияющие на передачу тепла. В сущности, любое улучшение U, A или большая разница температур приводит к увеличению теплопередачи и повышению эффективности котла.

U, общий коэффициент, обратно пропорционален сопротивлению тепловому потоку в теплообменнике (т. е. U = 1/сопротивление). Детализированные сопротивления тепловому потоку включают:

• Сопротивление конвективной передаче тепла от горячего газа к слою загрязнения на горячей стороне теплообменника
• Сопротивление кондуктивной теплопередаче через загрязнение горячей стороны
• Сопротивление кондуктивной теплопередаче через материал теплообменника
• Сопротивление кондуктивной теплопередаче через загрязнения со стороны воды
• Сопротивление конвективному теплообмену от засорения водяной стороны в котловую воду

Для кондуктивной теплопередачи сопротивление определяется теплопроводностью материала (постоянная) и толщиной материала. Потери на конвективную теплопередачу менее очевидны, поскольку они определяются коэффициентом конвективной теплопередачи, который зависит от свойств газа/жидкости и характеристик ее течения. Одним из основных факторов, влияющих на эти коэффициенты, является то, является ли поток турбулентным с большим количеством перемешивания или ламинарным, когда поток очень однороден. Переход от турбулентного потока к ламинарному потоку может уменьшить этот коэффициент конвективной теплопередачи в пять раз или более. Это усугубляется тем фактом, что сопротивление конвективной теплопередаче обычно намного больше, чем сопротивление кондуктивной теплопередаче. Из-за этого воздействия большое внимание уделяется проектированию теплообменников для работы с турбулентными потоками воды и газа.

Цикл работы котла

Последним пунктом в описании основных операций котла является описание типичного цикла котла для котла с вентилятором или котла с избыточным давлением. Каждый раз, когда котел активируется, он проходит цикл предварительной продувки для удаления любых остаточных газов в камере сгорания. Это делается из соображений безопасности и достигается за счет подачи воздуха для горения без топлива в течение заданного периода времени. Во время этого процесса тепло передается от горячей котловой воды в теплообменнике более холодному потоку воздуха для горения. Эта теплопередача является потерей энергии, но опять же необходима из соображений безопасности. После цикла продувки к воздуху для горения добавляется топливо, смесь воспламеняется, и котел начинает работать в обычном режиме. После выключения котла выполняется постпродувка для удаления любых остаточных газов. Эти процессы продувки являются основной причиной циклических потерь, которые снижают общую эффективность котельной установки.

Модуляция котла

Почему модуляция? Раньше котлы проектировались только с одним режимом работы – вкл/выкл. Они не были предназначены для стрельбы с темпом, отличным от их полной номинальной мощности. Когда потребности в отоплении для объекта были меньше, чем мощность котла, котлы подвергались циклическому циклу, когда они включались, удовлетворяли нагрузку, а затем выключались. Чем больше разница между тепловой нагрузкой и мощностью котла, тем больше число циклов котла.

Как упоминалось ранее, чрезмерное количество циклов работы котла приводит к потерям в цикле, но также способствует общему износу оборудования. Количество реле и контактов в электрических компонентах ограничено, и эти компоненты необходимо будет заменять с большей частотой при чрезмерном циклировании.

По мере того, как в конструкцию котлов добавлялись инновации, производители начали предлагать блоки с несколькими скоростями горения (многоступенчатое сжигание), за которыми последовали блоки, которые могли плавно модулировать между фиксированной низкой скоростью горения и высокой скоростью горения. В котлах с вентилятором регулирование осуществляется за счет уменьшения подачи воздуха и газа в котел. Соотношение малой и высокой скоростей горения определяется как динамический диапазон котла. Большинство современных конструкций имеют встроенный уровень модуляции; либо с помощью котлов с соответствующим диапазоном регулирования, либо с использованием нескольких двухпозиционных котлов.

Когда мы смотрим на приведенное ранее уравнение теплопередачи, модуляция котла соответствует более эффективной площади поверхности теплопередачи (A) для количества тепла, добавляемого в систему. Этот эффект проиллюстрирован на кривых эффективности Рисунок 3 .

Объединяя все вместе – влияние высоких динамических диапазонов

Из предыдущих рассуждений следует, что более высокая модуляция котла лучше. В связи с этим возникает фундаментальный вопрос: не будет ли котел с экстремальным динамическим диапазоном намного более эффективным, чем котел с динамическим диапазоном 5:1? Ответ на это не обязательно, как показано ниже.

Для достижения экстремальных значений динамического диапазона котлы с большим динамическим диапазоном настроены на подачу большего количества избыточного воздуха при таких низких скоростях горения, чтобы их горелка оставалась холодной. Этот дополнительный избыток воздуха значительно снижает точку росы воды в дымовых газах, а также изменяет потери в сухих газах. Чтобы проиллюстрировать этот эффект, пример, используемый в рис. 2 , обновлен, чтобы отразить изменение 20:1, где 02 установлено на 11 процентов (соответствует CO2 5,6 процента и 97-процентный избыток воздуха). Результаты выделены на рис. 4 ниже.

Обратите внимание, что точка росы была снижена со 130,6 градусов до 117 градусов, и котел больше не находится в диапазоне конденсации. Это представляет собой снижение общей эффективности на 3,7%, и это только начало плохих новостей. При уменьшении общего расхода газа при экстремальной модуляции существует вероятность того, что поток газа через теплообменник станет ламинарным из-за значительного уменьшения расхода воздуха. Если циркуляционная вода котла будет уменьшена таким же образом в соответствии с расходом топлива, поток воды также может стать ламинарным. Если основное сопротивление тепловому потоку возникает из-за тепловой конвекции со стороны газа и воды, и если одно или несколько из этих сопротивлений увеличиваются в пять раз, то вся производительность теплообменника значительно падает.

Конечным результатом будет повышение температуры дымовых газов и увеличение потерь в котле. Есть и другие негативные последствия. Если поток со стороны воды становится ламинарным, температура материала теплообменника будет повышаться. Если она поднимется достаточно, это может вызвать локализованное кипение в областях вдоль стенки теплообменника. По мере образования этих паровых пузырьков растворенные твердые вещества в котловой воде будут выходить из раствора и прилипать к стенке теплообменника, что приводит к увеличению слоя загрязнения. Этот слой добавляет дополнительное сопротивление тепловому потоку, тем самым способствуя большему испарению. Если температура ползет достаточно высоко, теплообменник выходит из строя, потому что котловая вода обеспечивает необходимое охлаждение, чтобы защитить его от повреждений.
Последней важной областью воздействия является управление пламенем. Когда в котле используется избыток воздуха более чем на 50 процентов, это влияет на стабильность пламени горения, что может привести к частым погасаниям пламени, ложным срабатываниям и потерям цикла.

Однако на рынке высказываются предположения, что потери в установившемся режиме, вызванные высокой скоростью модуляции котла, затмевают потери цикла, возникающие при модуляции котлов 5:1. Компания Johnston Boiler опубликовала исследование именно такого сценария, в котором подчеркивается, что даже с учетом потерь в цикле котел с диапазоном регулирования 4:1 будет более эффективным, чем идентичный котел, работающий на 10 % от полной мощности1. снижение эффективности и потенциальное повреждение котла, некоторые производители намеренно ограничивают диапазон регулирования своих котлов до 5: 1 и проводят лабораторные испытания, чтобы продемонстрировать истинную эффективность котлов при разных скоростях горения. Это не экстраполированные показатели эффективности, использующие одну точку данных при более высокой скорострельности, а затем расширенные до более низких скоростей стрельбы. Способ действительно узнать, какова эффективность при любых условиях обжига, – это запросить прямые лабораторные результаты в этих рабочих точках, а не принимать прогнозируемые или оценочные цифры.

Заключение

Реалистичные коэффициенты модуляции котла помогли улучшить общую эффективность котловой системы за счет снижения потерь в цикле и повышения теплового КПД, но экстремальный динамический диапазон (выше 10:1 и выше) может привести к противоположному эффекту. Рациональные проекты котельных установок должны учитывать фактический (а не экстраполированный) КПД котла за счет диапазона сжигания оборудования и согласования ожидаемых нагрузок установки с правильным выбором размера котла.

---

№ по каталогу:

1 Техническое описание Johnston, сравнение эффективности: динамический диапазон 4:1 и динамический диапазон 10:1, Johnston Boiler Company, 17 марта 2003 г.

Флейфель | Бентоновые газовые горелки – модулирующие

16

page-template, page-template-full_width, page-template-full_width-php, page, page-id-16, qode-quick-links-1.0, ajax_fade, page_not_loaded, qode_grid_1300, footer_responsive_adv, hide_top_bar_on_mobile_header, qode-content -sidebar-responsive,qode-child-theme-ver-1.0.0,qode-theme-ver-11.0,qode-theme-bridge,wpb-js-composer js-comp-ver-5.1.1,vc_responsive

Газовые горелки – модулирующие

Bentone BG 700M

Мощность 300-1650 кВт

Свяжитесь с нами, чтобы получить лучшее предложение

Модуляционная горелка доступна в версиях до 1650 кВт. Может быть оснащен традиционной системой управления или сложной системой управления горелкой от Siemens. Система управления Siemens LMV предоставляет:

• Удобный дисплей
• Электронный регулятор соотношения воздуха и топлива
• Встроенный контроль утечек (VPS)
• Связь с главным блоком управления (вышестоящей системой) через Modbus

BG 700M подходит для традиционных котлов, паровых котлов, печей и всех других областей применения в области отопления. Может использоваться как в котлах с избыточным, так и с пониженным давлением. Разработан для легкого обслуживания.

Наша промышленная газовая горелка может использоваться для сжиженного нефтяного газа, природного газа и биогаза.

• Удобное управление дисплеем
• Электронный регулятор соотношения воздуха и топлива
• Встроенный контроль утечек (VPS)
• Связь с главным блоком управления (вышестоящей системой) через Modbus
• Разработан и одобрен в соответствии с европейским стандартом EN 676
• 2-ступенчатый или модулирующий Вставной контакт облегчает установку
• Два клапана, медленно открывающиеся
• Подключение газа слева или справа
• Доступно для природного газа, сжиженного нефтяного газа, биогаза
• При использовании биогаза свяжитесь с нами

Для получения дополнительной информации загрузите руководство по эксплуатации

Bentone BG 800M

Мощность 380-2400 кВт

Свяжитесь с нами, чтобы получить лучшее предложение

Модуляционная горелка доступна в версиях до 2400 кВт. Может быть оснащен традиционной системой управления или сложной системой управления горелкой от Siemens. Система управления Siemens LMV предоставляет:

• Удобный дисплей
• Электронный регулятор соотношения воздуха и топлива
• Встроенный контроль утечек (VPS)
• Связь с главным блоком управления (вышестоящей системой) через Modbus

BG 800M подходит для традиционных котлов, паровых котлов, печей и всех других областей применения в области отопления. Может использоваться как в котлах с избыточным, так и с пониженным давлением. Разработан для легкого обслуживания.

Наша промышленная газовая горелка может использоваться для сжиженного нефтяного газа, природного газа и биогаза.

• Удобное управление дисплеем
• Электронный регулятор соотношения воздуха и топлива
• Встроенный контроль утечек (VPS)
• Связь с главным блоком управления (вышестоящей системой) через Modbus
• Разработан и одобрен в соответствии с европейским стандартом EN 676
• 2-ступенчатый или модулирующий Вставной контакт облегчает установку
• Два клапана, медленно открывающиеся
• Подключение газа слева или справа
• Доступно для природного газа, сжиженного нефтяного газа, биогаза
• При использовании биогаза свяжитесь с нами

Для получения дополнительной информации загрузите руководство по эксплуатации

Bentone BG 950M

Мощность 500–3200 кВт

Свяжитесь с нами, чтобы получить лучшее предложение

Модуляционная горелка доступна в версиях до 3200 кВт.