Меню

Давление топлива в горелках на дизельном топливе

Настройка горелок для дизельного топлива

Жидкотопливные котлы – эффективные агрегаты, способные отапливать бытовые и производственные помещения.

Жидкое горючее бывает разного вида: отработанное масло от различных производств, керосин, дизельное топливо и др.

Виды горелок для дизельного топлива

Горелка – это устройство, осуществляющее подготовку топлива и его воспламенение в камере сгорания. Дизельные горелки разделяют по принципу:

  • Сжигания топлива: форсунки, распыляющие горючее на мелкие частицы, смешанные с воздухом, горелки с предварительной газификацией и испарительные горелки.
  • По виду сжигаемого топлива: горелки для одного вида горючего (жидкого) и комбинированные горелки для двух видов горючего (жидкое и газообразное).
  • По режиму работы горелок: одноступенчатые, двухступенчатые и модулируемые.

Принцип действия горелки

Одним из видов горелки является форсунка, которая распыляет топливо. Ее действие состоит из нескольких этапов:

  • Подача топлива
    Горючее хранится в топливном баке, его транспортировка по топливопроводам осуществляется за счет топливного насоса.

  • Подготовка топлива
    Любое топливо загрязняется, поэтому перед его подачей в горелку установлен топливный фильтр. В этом фильтре механические примеси очищаются, после чего горючее отправляется в камеру предварительного нагрева (это необходимо для уменьшения вязкости). Температура подогрева поддерживается в автоматическом режиме.
  • Сжигание топлива
    Подача топлива из камеры нагрева осуществляется по принципу инжекции: сильный поток сжатого воздуха создает разрежение в топливном трубопроводе, тем самым засасывая горючее за собой. В результате поток воздуха и горючее смешиваются и поступают на форсунку. В форсунке происходит распыление жидкости на мелкие капли, которые равномерно распределяются по объему камеры сгорания. Сильный поток сжатого воздуха создается за счет компрессора. Подача вторичного воздуха происходит с помощью вентилятора, оснащенного заслонкой для регулирования.
  • Розжиг топлива
    Розжиг жидкого топлива происходит при помощи электродов или трансформатора розжига в автоматическом режиме.

О применении электрических бойлеров читайте в статье.

Об универсальных горелках для жидкого топлива вы можете прочесть здесь –

Также узнайте о принципе работы, марках и основных характеристиках горелок котлов на отработанном масле.

Режимы работы горелок

Большинство горелок оснащены автоматическим блоком управления, осуществляющим контроль над безопасной работой оборудования и регулировкой температуры.

Режим работы горелок может быть:

  • Одноступенчатый (горелка работает на 100% своей мощности). Для осуществления регулирования температуры теплоносителя происходит постоянное включение и выключение горелки.
  • Двухступенчатый режим позволяет горелке работать на 40% от всей своей мощности и на 100%.
  • Двухступенчатый промежуточный режим осуществляет плавное переключение между 40 и 100% мощности горелки.
  • Модулируемый режим работы горелки осуществляет регулирование температуры теплоносителя, путем плавного переключения мощности в диапазоне от 10 до 100% всей мощности.

Выбор и монтаж горелки

При выборе дизельной горелки, обращайте внимание на такие ее характеристики:

  • Вид сжигаемого топлива.
  • Тепловую мощность.
  • Расход топлива.
  • Режим работы.
  • Размеры и вес.
  • Потребляемую мощность.
  • Паспортные требования производителя.

Монтаж горелки

Установка дизельной горелки осуществляется после окончания монтажа котла и дымохода. Монтаж горелки также включает в себя установку дополнительного оборудования: топливный бак с поплавком, фильтр, насос, система трубопроводов, компрессор, вентилятор и горелку с блоком управления и системой розжига.

Некоторые дизельные горелки сочетают в себе необходимые элементы и не нуждаются в установке дополнительного оборудования.

Правильная установка горелки влияет на безопасность и эффективность работы котла отопления. Процесс монтажа дизельной горелки требует выполнения множества правил, поэтому лучше доверить его профессионалам.

Выбор топлива для горелки

В паспорте горелки указаны все требования к применяемому топливу. Выполнение всех правил позволит увеличить срок службы горелки.

Настройка и сервисное обслуживание

Если монтаж горелки производил квалифицированный специалист, то он должен выполнить ее настройку под конкретный вид топлива. В результате эксплуатации дизельной горелки ее элементы подвергаются сильным температурным напряжениям. Качество используемого топлива может произвести забивание топливных трактов, что приведет к аварии или выходу из строя оборудования.

Чтобы избежать аварийных ситуаций и продлить эксплуатационный срок дизельной горелки, необходимо производить профилактическое обслуживание.

Сервисное обслуживание дизельной горелки лучше всего производить перед началом отопительного сезона.

Сервисное обслуживание включает в себя:

  • Оптимизацию настройки режимов горения.
  • Чистку элементов горелки.
  • Замену износившихся частей горелки.
  • Чистку или замену фильтров.
  • Анализ продуктов сгорания.

Самостоятельная настройка горелки

После монтажа начинается настройка дизельной горелки. Требования по настройке горелки указаны в ее паспорте.

Рассмотрим самостоятельную настройку дизельной горелки Lamborghini ECO 3r. Весь процесс настройки состоит из нескольких этапов:

  • Подготовить инструменты и оборудование: манометр, газоанализатор, тест для измерения сажи, насос для закачки топлива и монтажный инструмент.

  • Установить нипель для подключения топливных шлангов так, чтобы фаска оказалась снаружи, а для герметизации нужно применять алюминиевые прокладки.

  • Подключить шланги к топливному насосу.

  • Отсоединить переднюю панель горелки от корпуса с соплом.

  • Подбор правильной форсунки зависит от мощности котла. Основные характеристики форсунки: номинальный расход, угол и интенсивность распыления. Качественная работа форсунки должна образовать топливное облако, равномерно распределенное по камере сгорания.

  • Для установки форсунки снимается дефлектор.

  • Подключение горелки к электрической сети.

  • Нужно установить электрод розжига так, чтобы искра была у самого выхода топлива из форсунки.

  • На электромагнитном клапане, с помощью настроечного винта и манометра, выставить необходимое давление от 9 до 14 бар.
Читайте также:  Если давит на виски при нормальном давлении что это

  • Закачать топливо в горелку вручную и произвести пробный пуск.

  • Состояние горелки можно узнать по показаниям топочного автомата: красный цвет – авария, желтый – прогрев, зеленый – норма.

  • Установить горелку на котел и произвести регулировку воздуха так, чтобы качество продуктов сгорания соответствовали следующим значениям: СО до 200 ррm; О2 от 3,5 до 5,5 ррm; СО2 от 11,5 до 13,5 ррm.

  • Тонкая настройка производится путем перемещения диффузора. То есть, происходит регулировка подачи вторичного воздуха и настраивание формы факела, что увеличивает эффективность работы горелки.

Об автоматическом регулировании мощности горелки котлов отопления читайте здесь.

Информацию об автоматике безопасности газогорелочного устройства вы найдете по ссылке –

Для нормального функционирования дизельной горелки и своевременного выявления дефектов необходимо производить ее профилактику. Если котел эксплуатируется постоянно, то осмотр проводится 1 раз в 6 месяцев, а для сезонного использования профилактику следует проводить 1 раз в год.

Источник

Азбука горения

Характеристики гидравлических схем подачи топлива для жидкотопливных или комбинированных горелок зависят от типа топлива, вырабатываемой мощности и логики регулирования нагрузки (одноступенчатые, двухступенчатые или модуляционные). Обычно горелки имеют шестеренчатый топливный насос и систему электромагнитных клапанов (с одним или несколькими клапанами) для прекращения подачи топлива.

Горелки с плавным регулированием (модуляционные) также имеют запорные электромагнитные клапаны на обратном топливопроводе и регулятор давления, необходимый для изменения производительности.

Для горелок, работающих на керосине, применяются топливные насосы со специальными характеристиками.

Привод насоса может обеспечиваться как от вала вентилятора горелки, так и от собственного электродвигателя. На рисунке 57 показано сечение типичного шестереночного топливного насоса с редуктором горелки модели RL 190/M (серия RL моноблочных горелок на дизельном топливе).

Таблица 13. Краткий список видов лёгкого жидкого топлива

Вязкость — —————————? +
Наименование РУС Керосин Диз. топливо
I Kerosene Gasolio
UK Kerosene Gas oil
D Heizol EL
F Kerosene Domestique
Контур подачи Отбираемое топливо всасывается Да Да
Система подачи самотеком Да Да
Контур под давлением Да Да
Подогрев топливопровода Нет Нет

В модуляционных (с плавным регулированием) горелках регулятор давления работает одновременно с воздушной заслонкой. Система механических рычагов или электроника постепенно, в нужной пропорции, подают топливо и воздух для горения и добиваются требуемой мощности.

При необходимости линия подачи топлива может быть оборудована реле минимального и максимального давления топлива.

В приведенной выше таблице даны наименования различных видов жидкого топлива и указаны типичные схемы построения системы топливоподачи для дизельного топлива и керосина.

Системы подачи дизельного топлива, описываемые в данном разделе, являются «двухтрубными», то есть такими, в которых есть подающий топливопровод, идущий от ёмкости к горелкам и обратный топливопровод, идущий от горелки к ёмкости.

Существуют также системы с однотрубной подачей дизельного топлива, в которых нет обратного топливопровода, идущего к ёмкости для хранения топлива. В таких схемах не сгоревшее топливо циркулирует через, установленный в непосредственной близости от горелки, топливный фильтр-деаэратор.

В зависимости от расположения ёмкости по отношению к горелке, мы можем выделить следующие виды систем топливоснабжения:

  • системы подачи топлива самотёком, в которых забор топлива происходит со дна ёмкости;
  • системы подачи топлива самотёком, в которых забор топлива происходит сверху ёмкости;
  • системы подачи топлива, в которых отбираемое из ёмкости топливо всасывается;
  • системы топливоснабжения с кольцевым контуром.

В первых трёх системах не требуется использовать дополнительный насос, т.к. дизельное топливо циркулирует благодаря насосу горелки.

Система с кольцевым контуром используется тогда, когда расстояние между горелкой и ёмкостью с топливом довольно значительное. Для обеспечения циркуляции топлива в контуре устанавливается дополнительный топливный насос. В этом случае насос горелки будет обеспечивать подачу топлива на форсунку и его распыление.

Температура топлива в изолированных топливопроводах или в топливопроводах, идущих под землей не должна опускаться ниже +2°С.

Первые три системы будут рассмотрены в одном пункте, поскольку они функционируют на основе одних и тех же принципов

2.6.2.1. Самотёчные системы подачи топлива, в которых забор топлива осуществляется со дна или из верхней части топливной ёмкости; системы, в которых отбираемое топливо всасывается из топливной ёмкости.

Как мы уже говорили, системы этих трёх типов имеют общее свойство — топливный насос горелки должен обеспечивать поступление топлива от ёмкости для хранения топлива к форсункам горелки.

В системах с подачей топлива самотёком со дна топливной ёмкости (рис. 21) разница по высоте между верхним уровнем топлива и центром тяжести насоса должна быть меньше значения, указываемого производителем горелок (обычно оно составляет от 4 до 10 метров). Это необходимо для того, чтобы не повредить уплотнительные прокладки насоса.

В системах подачи топлива самотёком в которых подача топлива производится сверху (рис. 20А) разница по высоте между центром тяжести насоса и наивысшей точкой контура подачи топлива не должна превышать значения указываемого производителем горелок (обычно оно составляет от 4 до 10 метров). Это необходимо для того, чтобы не повредить уплотнительные прокладки насоса.

Кроме того, чтобы насос мог самостоятельно прокачать через себя топливо во время первого запуска горелки, высота Η не должна превышать 4 метра.

В системах с всасыванием топлива (рис. 20В), нельзя превышать разряжение в насосе более 50.000 Па (0,50 бар). Иначе топливо начинает испаряться и образовавшийся газ будет препятствовать нормальной работе насоса.

Читайте также:  Кузнецов топливный насос высокого давления

Размеры топливопроводов можно рассчитать с помощью специальных таблиц, которые составляются производителем горелок. В этих таблицах в зависимости от типа системы топливоснабжения приводится разница по высоте между точкой отбора топлива и центром тяжести насоса, диаметр топливопровода, максимально допустимая длина топливопровода (принимается как сумма длин участков всасывающего топливопровода).

Одна из таких таблиц приведена ниже в качестве примера (таб. 14).

Таблиц 14. Расчёт длины топливопровода для дизельного топлива

Длина топливопровода (м)
RL 70 Ø (мм) RL 100-130-190 Ø (мм)
(м) 10 12 14 12 14 16
+4,0 51 112 150 71 138 150
+3,0 45 99 150 62 122 150
+2,0 39 86 150 53 106 150
+1,0 32 73 144 44 90 150
+0,5 29 66 132 40 82 150
26 60 120 36 74 137
-0,5 23 54 108 32 66 123
-1,0 20 47 96 28 58 109
-2,0 13 34 71 19 42 81
-3,0 7 21 46 10 26 53
-4,0 8 21 10 25

Для теоретического расчета топливопровода мы можем воспользоваться методом, описанным ниже, в пункте о системах с кольцевым контуром топливоснабжения.

Независимо от системы, на подающем топливопроводе необходимо установить топливный фильтр для задержания воды и грязи, а также донный клапан на конце подающего топливопровода в ёмкости для хранения топлива.

Ёмкость для хранения топлива также должна быть оборудована устройствами, предусмот­ренными местным законодательством (воздушник, отсечные устройства и.т.д.).

2.6.2.2. Системы топливоподачи с кольцевым контуром.

Если из-за того, что расстояние и/или разница по высоте между насосом и ёмкостью больше, чем предельное указанное производителем горелок значение, то необходимо использовать систему топливоподачи с кольцевым контуром.

Контур кольцевого типа представляет собой замкнутую систему топливопроводов, по которым осуществляется циркуляция топлива посредством дополнительного циркуля­ционного насоса. Забор топлива осуществляется из ёмкости для хранения топлива. Неиспользованная, часть топлива возвращается обратно в ёмкость.

Насосный агрегат Р2 (основное кольцо) (рис.22)

Насосный агрегат должен иметь производительность, по крайней мере, в два раза превосходящую сумму максимального расхода горелок и должен состоять из пары насосов и фильтров, а также иметь возможность переключения через байпас

Где Мi — это производительность насоса, затрачиваемая на одну горелку.

Этот запас производительности необходим для того, чтобы обеспечить постоянное давление в контуре, независимо от того, в каком режиме будут работать горелки.

Насосный агрегат должен иметь топливный фильтр с картриджем в виде металлической сетки для предотвращения попадания воды и грязи.

Напор насосного агрегата необходимо рассчитывать на основе остаточного давления в контуре и потери давления в топливопроводе. Расчёт приведен ниже.

Если нет точной информации от изготовителя горелок о производительности насоса, можно использовать следующие стандартные параметры:

  • для многоступенчатых горелок: М=1,3-1,5*m
  • для модуляционных горелок: М=2,0-2,5*m где m — это расход топлива при работе горелки на максимальной мощности.

Топливопроводы

Поскольку дизельное топливо имеет небольшую вязкость, диаметр топливопровода подбирается с учётом скорости течения топлива в условиях турбулентности.

Потеря давления в топливопроводе складывается из суммы потерь давления (на трение) распределённых вдоль данного топливопровода и местных потерь давления в соединительных элементах и арматуры (фильтры, вентили и.т.д).

Местные потери давления в арматуре подсчитывается по методу эквивалентной длины. Каждому элементу системы, в котором происходят местные потери давления, соответствует прямолинейный отрезок топливопровода такой длины, на которой произошли бы такие же потери давления.

Чтобы правильно рассчитать диаметр топливопровода, используются следующие параметры:

Lфак — фактическая длина топливопровода(м);

Lэвиф — сумма эквивалентныx длин, которым были сопоставлены соединительные элементы и элементы арматуры с местными потерями давления (м);

Lобщ — общая длина топливопровода, равная сумме фактической и эквивалентной длины (м):

Эквивалентные длины, соответствующие местному гидравлическому сопротивлению элементов арматуры, должны браться из технических спецификаций, поставляемых производителем. Если таких данных нет, можно обратиться к таблицам, указанным в разделе 5, где даны эквивалентные длины, соответствующие основным видам элементов с местными сопротивлениями.

Все фильтры необходимо рассчитывать с учётом реальных потерь давления, которые указываются их производителем. Если точные потери давления не известны, фильтр можно сравнить с открытым вентилем.

Расчётная производительность будет равна производительности насосного агрегата, установленного на основном кольце.

При расчёте подающего топливопровода диаметр выбирается в зависимости от максимальной допустимой скорости движения топлива, которая равна 1 — 2 м/с, по формуле:

dподача — внутренний диаметр подающего топливопровода

Q — объёмный расход жидкого топлива (м³ /с), который равен m/ρ, где ρ — это плотность дизельного топлива, расчёт которой приведён ниже, а m- это массовый расход дизельного топлива;

Чкдача — скорость потока жидкого топлива в подающем топливопроводе, которая равна 1,5 м/с.

Из стандартных типоразмеров выбирается трубопровод с диаметром, следующим за тем, который рассчитан по формуле 2.6.2-3.

После того, как определён диаметр топливопровода, необходимо рассчитать точную скорость потока в топливопроводе с помощью уравнения 2.6.2-3. Для определения реальных параметров гидравлической системы сначала вычисляется число Рейнольдса по следующей формуле:

Читайте также:  Какое давление атмосферы лучше для человека

Re — число Рейнольдса;

dподача — внутренний диаметр подающего топливопровода (м);

Vподача — скорость потока жидкого топлива (м/с);

γ — кинематическая вязкость жидкого топлива при температуре его транспортировки, м²/с

Если Re > 2,320, то поток называется турбулентным, в противном случае ламинарным.

Размеры всасывающего топливопровода от ёмкости с топливом до насоса подбирается в зависимости от максимальных потерь давления, допустимых согласно проекту.

Максимальные проектные потери давления равняются:

ΔPamn — абсолютное давление, допустимое на всасывании (высота столба жидкости под всасывающим патрубком насоса), которое указывается производителем насоса. Если оно не указано, это давление берётся не меньше, чем 50,660 Па (0,5 бар);

Δhasp — высота (столба жидкости) на всасывании (Па);

ΔРacc — потери давления, вызванные присутствием элементов арматуры, не учтённых при расчёте эквивалентной длины всасывающего топливопровода (фильтры и.т.д.) (Па).

Высота (столба жидкости) на всасывании равна:

Δhgeom — разница высоты между контрольной точкой уровня топлива в ёмкости и центром нагнетательного насоса (м);

ρ — плотность дизельного топлива (кг/м³ ).

Значение Δhgeom будет положительным, если контрольная точка уровня топлива в ёмкости находится ниже, чем центр насоса, и отрицательным, если контрольная точка уровня топлива в ёмкости находится выше, чем центр насоса.

Плотность жидкого топлива связана с температурой следующей формулой:

ρ — плотность жидкого топлива (кг/мЗ);

Ρ15, — плотность жидкого топлива при температуре 15°С, которая равна 865 кг/м³ ;

t — температура перекачиваемого топлива, которая равна 2°С;

β — коэффициент теплового расширения, равен 0,00064°С

Если поток топлива ламинарный, диаметр всасывающего топливопровода определяется по следующей формуле:

dBC- внутренний диаметр всасывающего топливопровода (м);

γ — кинематическая вязкость жидкого топлива при температуре перекачивания (м²/с);

Lвсобщ — общая длина всасывающего топливопровода, равная сумме фактической и эквивалентной длин (м);

m — массовая производительность насосного агрегата (кг/с);

ΔРвс — максимальные потери давления (разрежение) предусмотренное проектом (Па).

На практике кинематическая вязкость выражается в сСт или в единицах измерения, зависящих от типа вискозиметра, используемого для измерения вязкости (Энглер, универсальный Сайболта, градусы Редвуда, и т.д.). Поэтому перед расчётом, с помощью таблиц и графиков перевода единиц, приведённых в разделе 5, кинематическую вязкость необходимо перевести в сСт.

При этом следует помнить, что:

Если поток турбулентный, диаметр всасывающего топливопровода определяется по следующей формуле:

dвс — внутренний диаметр всасывающего топливопровода (м);

f — коэффициент трения, который определяется по графику, приведённому на рис. 59, в зависимости от Re и относительной шероховатости e/D, где е — это абсолютная шероховатость в мм;

Lвсобщ — общая длина всасывающего топливопровода, равная сумме фактической и эквивалентной длин (м);

m — массовая производительность насосного агрегата (кг/с);

ΔРвс — максимальные потери давления (разрежение) предусмотренное проектом (Па).

В таблице 15 приведены значения абсолютной шероховатости для некоторых типов трубопроводов.

Таблица 15. Абсолютная шероховатость трубопроводов

Материал Вид стены Абсолютная шероховатость(мм)
Трубы, полученные методом вытягивания,
новые (медь, латунь, бронза, легкий сплав).
Трубы из синтетического материала, новые
Гладкая техническая стена 0,0013 — 0,0015
Не сварные трубы, новые Прокатная пленка 0,02 — 0,06
Травленая поверхность 0,03 — 0,04
Оцинковка 0,07-0,16
Трубы, сваренные вдоль, новые Прокатная пленка 0,4-0,1
Просмоленная 0,01-0,05
Оцинковка (гальваническая) 0,008
Стальные трубы после длительной эксплуатации Умеренно ржавые или слегка покрытые накипью 0,15-0,2
Сильно покрытые накипью До 3

Рассчитанный таким образом диаметр в любом случае не должен быть меньше 6 мм.

Рассчитав вышеупомянутый диаметр, с помощью формулы 2.6.2-3 необходимо убедиться в том, что скорость потока не опускается меньше 0,15 м/с:

dвс — внутренний диаметр всасывающего трубопровода (м);

Q — объёмный расход жидкого топлива (м³ /с).

  • Если скорость течения топлива меньше, чем предельное значение равное 0,15 м/с, необходимо действовать следующей схеме: • диаметр всасывающего топливопровода, который обеспечил бы эту минимальную скорость, рассчитывается по следующей формуле:

  • общая максимальная длина топливопровода (фактическая + эквивалентная) должна быть такой, чтобы не превысить проектные потери давления и рассчитывается по следующей формуле:

для ламинарного потока

для турбулентного потока

Насос должен находиться на таком расстоянии от ёмкости с топливом, которое не превышает Lвсобщ с учётом того, что данное расстояние складывается из фактической и эквивалентной длин.

Если полученный в результате расчётов диаметр будет меньше 6 мм, необходимо использовать топливопровод с внутренним диаметром 6 мм, но при этом использовать более мощный насос, чтобы скорость жидкости превышала 0,15 м/с.

Клапаны регулирования давления

Клапаны регулирования давления служат для поддержания давления и, следовательно, расхода на каком-либо определённом участке кольцевого контура.

Они устанавливаются на основном кольце, как правило, между всасывающим и обратным топливопроводами и состоят из чугунного корпуса с гидравлическими муфтами для высокого и низкого давления и регулировочного байпасного поршня с пружиной и устройством для регулирования.

Клапан регулирования давления даже при сильном изменении производительности стабильно поддерживает заданное давление в кольцевом контуре.

Данные клапаны выбираются на основе следующих проектных данных:

  • расход равен расходу насосного агрегата в данном контуре;
  • давление колеблется в диапазоне от 100000 до 400000 Па (1 — 4 бар).

Источник

Adblock
detector