Как подобрать форсунку для горелки: маркировка, угол, тип факела, форсунки с обратным ходом

ЕВРО ИНВЕСТ

Форсунка — самая маленькая и самая дешёвая деталь жидкотопливной горелки, но от неё зависит, как горит факел: будет ли пламя ровным, не появится ли сажа, выйдет ли котёл на мощность. Разберём, как читать маркировку форсунки для дизельной или мазутной горелки, чем отличаются форсунки Danfoss, Monarch, Bergonzo и Fluidics, когда нужна форсунка с обратным ходом и что указать при заказе, чтобы получить именно ту форсунку, которая нужна горелке.

Как работает форсунка

В горелках на дизельном топливе, керосине, нефти, газовом конденсате и легком мазуте чаще всего применяют форсунки механического распыления. Насос подаёт топливо под давлением, внутри форсунки оно проходит через завихритель, закручивается и вылетает из калиброванного отверстия тонкой плёнкой, которая распадается на мелкие капли. Капли смешиваются с воздухом горения и сгорают.

Перед завихрителем стоит фильтр. У латунных форсунок Danfoss серии OD он зависит от размера: до 0,35 USgal/ч — спечённая бронза 30 мкм, 0,40–0,85 — 45 мкм, 1,00–1,75 — 75 мкм, 2,00–11,0 — сетка 140 мкм, а форсунки от 12 USgal/ч выпускаются без фильтра. У стальных форсунок Danfoss SFD/SD и HFD/HD малых размеров фильтр двойной — наружный и внутренний. Засорённый фильтр — одна из частых причин, почему горелка недодаёт мощность.

Кроме механического распыления, для тяжелых сортов мазута применяют пневматическое (воздушное или паровое) распыление: топливо дробится струёй сжатого воздуха или пара. Так устроены, например, форсунки Monarch C-202 и C-169/C-170, а в линейке горелок БЕРНАР — серии PBY, RBY и KRBY; серии PN, RN, KP и KR — с механическим распылением.

Три главных параметра форсунки

Любую форсунку описывают три параметра: расход, угол распыла и тип факела (как распределено топливо в конусе распыла). Все три выбиты на корпусе.

Расход

Расход простых форсунок указывают в американских галлонах в час (USgal/ч, GPH). Условия у производителей разные:

• Danfoss — при 7 бар, вязкости 3,4 мм²/с и плотности 820 кг/м³. На форсунках, отвечающих EN 293 / EN 299, рядом выбит ещё и расход в кг/ч при 10 бар — например, у Danfoss OD 1,00 USgal/ч это 3,72 кг/ч.
• Bergonzo — при 7 бар.
• Monarch — при 100 psi, то есть 6,9 бар, на дизельном топливе.

На горелке давление насоса обычно выше 7 бар, поэтому фактический расход больше номинального. Ориентировочно он растёт пропорционально корню из давления:

Q₂ = Q₁ × √(P₂ / P₁)

Пример: форсунка 0,65 USgal/ч при давлении насоса 12 бар даст около 0,65 × √(12 / 7) ≈ 0,85 USgal/ч — это примерно 2,8 кг/ч дизельного топлива. Таблица производителя (Bergonzo) для форсунок прямого распыления:

Цифры разных производителей немного расходятся: у каждого свои условия испытаний — вязкость и плотность топлива. Точный расход для конкретной горелки смотрите в её инструкции: производители горелок дают таблицы форсунок под свой насос. Полная таблица от 0,40 до 6,50 USgal/ч — в разделе «Форсунки для горелок».

Угол распыла

Стандартные углы — 45°, 60° и 80°; у разных производителей встречаются и другие: 30° у Danfoss OD S, 70° у Danfoss HFD, 20° у Danfoss LE, до 120° у промышленных форсунок Bergonzo C. Угол подбирают под форму головы сгорания и топки. В инструкциях RIELLO на жидкотопливные горелки, например, рекомендуют обычно 45–50°, а для узких топок — 30–35°. Менять угол «на глаз» не стоит: слишком широкий факел попадает на стенки головы сгорания и топки, слишком узкий — горит неполно.

Тип факела

• Полый конус (hollow) — топливо сосредоточено по краю факела, в центре капель мало.
• Сплошной конус (solid) — топливо распределено по всему сечению.
• Полусплошной конус (semi-solid) — промежуточный вариант.

Обозначения у производителей разные. По каталогам Danfoss и Monarch:

У Monarch тип факела меняется и с размером: PLP до 3,50 USgal/ч даёт сплошной факел, а в крупных размерах — всё более полый. Производитель отмечает и обратное: у форсунок с углом 60° и меньше, особенно малых расходов, разница между полым и сплошным конусом практически исчезает. Поэтому при замене одной марки на другую ориентируйтесь на документацию горелки, а не только на обозначение форсунки.

Простые форсунки и форсунки с обратным ходом

Простая форсунка (прямого распыления) распыляет всё топливо, которое к ней подходит. Расход определяется размером форсунки и давлением насоса. Чтобы получить две ступени мощности, ставят две форсунки с отдельными электромагнитными клапанами или одну форсунку и меняют давление. Так устроено большинство дизельных горелок малой и средней мощности. Примеры: Danfoss OD S, OD H, OD B, Bergonzo D saphir, Monarch PLP.

Форсунка с обратным ходом подаёт топливо с избытком: часть распыляется, а часть возвращается по обратной линии. Регулятор давления в обратной линии, связанный с воздушной заслонкой, меняет долю возврата — и вместе с ней расход через форсунку. Это даёт плавное (модулируемое) регулирование мощности на жидком топливе. По каталогу Bergonzo максимальный расход достигается при закрытой обратной линии (у некоторых типов — при давлении в ней 1 бар), минимальный — при давлении в обратной линии 3 бар; кратность регулирования — до 1/3, 1/4 или 1/5 максимума в зависимости от исполнения. Крупные форсунки выпускаются с запорной иглой или без неё.

Пример из инструкции CIB UNIGAS на модулируемые горелки K750A–K990A (исполнение MG): форсунки Fluidics с обратным ходом, давление на подаче 25 бар. Размер форсунки соответствует максимальному расходу в кг/ч, а минимальный расход — примерно треть максимального:

Данные ориентировочные, по диаграмме из инструкции; полную таблицу смотрите в инструкции к горелке.

Производители форсунок

Где эти форсунки встречаются в документации горелок:

• в инструкциях CIB UNIGAS на модулируемые горелки — форсунки Fluidics с обратным ходом, а в разделе о давлении на форсунке упомянуты также Monarch и Bergonzo;
• в инструкции на комбинированные горелки БЕРНАР C92A, C120A — форсунки Fluidics KW3 с обратным ходом, угол 60°, давление топлива на форсунке 20 бар, вязкость 5 сСт;
• в инструкциях RIELLO на модулируемые жидкотопливные горелки — графики для Fluidics W2, N1 и Bergonzo B3, B5 при давлении подачи 25 бар.

Простые форсунки разных производителей с одинаковыми расходом, углом и типом факела обычно взаимозаменяемы — с оговорками про условия испытаний и обозначения, о которых сказано выше. Форсунки с обратным ходом так менять нельзя: их характеристика (как расход зависит от давления в обратной линии) у каждого производителя своя, и под неё настроены регулятор и кулачок сервопривода. Замена такой форсунки на другую марку — это повторная наладка горелки.

Особые исполнения

• Форсунка с отсечным клапаном — Danfoss LE. Вместе с насосом с LE-функцией (например, Danfoss BFP 21 LE) она не даёт топливу капать при прогреве подогревателя и из-за расширения топлива в линии после останова горелки. Номинал у неё указан с учётом 1,6 бар на открытие клапана.
• Форсунки для керосина — Danfoss EH/ES, сертифицированы OFTEC. Производитель указывает, что ими напрямую заменяются форсунки 60° S и 80° H.
• Форсунки для вязкого топлива — Monarch HO: испытываются на топливе вязкостью около 13 мм²/с при 14 или 30 бар. Обычная форсунка на вязком топливе даёт «дрожащий» факел, сужение угла и полосы в распыле.

Форсунки для мазута

Мазут распыляют либо механическими форсунками с обратным ходом, либо пневматическим (паровым, воздушным) распылением. В обоих случаях важна вязкость топлива перед форсункой: мазут подогревают до температуры, при которой вязкость соответствует инструкции горелки. Каталоги производителей это подтверждают:

• промышленные форсунки Bergonzo B, C, H, M 14, M 30 и S рассчитаны на топливо вязкостью 2 °E (около 12 мм²/с) и давление подачи 25 бар;
• Monarch D-41 распыляет топливо вязкостью до 100 SSU (около 20 мм²/с) при 200–250 psi, мазут — при подогреве примерно до 82–93 °C;
• форсунки Monarch с воздушным распылением допускают тяжёлое топливо, подогретое до вязкости около 100–150 SSU (20–32 мм²/с).

Если мазут недогрет, капли получаются крупными, появляются сажа и коксование форсунки. Подробнее — в статье о мазутных горелках и подготовке мазута.

Когда форсунку пора менять

Danfoss рекомендует менять форсунку раз в год — ради стабильного горения и экономии топлива. Признаки, которые в инструкциях горелок связывают с форсункой:

• горелка блокируется при розжиге или пламя отрывается;
• дым или сажа в топке и дымовых газах;
• котёл не выходит на мощность при правильном давлении насоса;
• пламя несимметричное, топливо попадает на голову сгорания;
• на торце форсунки нагар или видимые повреждения отверстия.

Форсунку чистят только растворителем. Металлическими предметами отверстие и завихритель не трогают: любая царапина меняет расход и форму факела. Проще и надёжнее заменить форсунку — она недорогая по сравнению с последствиями плохого горения. Затягивают с моментом по паспорту: для латунных форсунок Danfoss OD — 15–20 Н·м (не более 25 Н·м), для стальных HFD/SFD — 25–30 Н·м (не более 35 Н·м). После замены проверяют положение форсунки относительно головы сгорания и электродов розжига по размерам из инструкции и настраивают горение по газоанализатору.

Частые ошибки при замене

1. Ставят форсунку «как была», не проверив, правильная ли стояла. Если горелка и раньше работала плохо, возможно, форсунка была подобрана неверно.
2. Меняют угол или тип факела, потому что «такой не было». Факел меняет форму — меняется горение.
3. Путают обозначения разных марок. Буква на корпусе у каждого производителя своя: у Danfoss B — полусплошной конус, а не сплошной.
4. Берут больший расход, чтобы добавить мощности. Горелка рассчитана на определённый диапазон: перебор по топливу без изменения воздуха — это сажа и CO.
5. Заменяют форсунку с обратным ходом на другую марку без наладки. Характеристики разные — нужна повторная настройка регулятора обратной линии.
6. Не меняют фильтр насоса и фильтр в форсунке. Новая форсунка быстро засорится тем же.

Что указать при заказе форсунки

• модель и серийный номер котла и горелки (с шильдиков), топливо;
• маркировку старой форсунки целиком: производитель, расход, угол, тип факела — или фото торца и боковой грани; для Danfoss удобнее всего код заказа 030… с упаковки;
• для форсунок с обратным ходом — производителя и размер, давление насоса и давление в обратной линии, наличие иглы;
• количество: на двухступенчатых горелках часто стоят две форсунки разного расхода.

По этим данным мы подберём оригинальную форсунку под вашу горелку. Характеристики и коды заказа — в разделе «Форсунки для горелок», насосы — в разделе «Топливные насосы Suntec». Пришлите фото шильдика горелки и маркировки форсунки на info@eingroup.ru или оставьте заявку в разделе запчасти — ответим, что подходит, и сообщим цену и срок поставки.

Читайте также

• Форсунки для горелок: Danfoss, Bergonzo, Monarch
• Линия жидкого топлива: насосы и форсунки
• Топливные насосы Suntec
• Мазутные горелки и подготовка мазута
• Дизельные горелки для котлов
• Запчасти для горелок