Мазутные горелки: подготовка топлива, вязкость и подогрев

ЕВРО ИНВЕСТ

Мазутная горелка работает надёжно, только если топливо приходит к форсунке чистым и с нужной вязкостью. Большинство проблем мазутных котельных — плохой распыл, коксование форсунок, нестабильное пламя, сажа — связаны не с горелкой, а с подготовкой мазута. Разберём, что нужно учесть при подборе горелки и проектировании топливного хозяйства.

Почему для мазута главное — вязкость

Форсунка распыляет топливо на мелкие капли. Чем меньше капли, тем быстрее и полнее они сгорают. Мелкий распыл получается только при низкой вязкости. Мазут при обычной температуре слишком вязкий, поэтому его подогревают: в ёмкости — чтобы можно было перекачивать, на горелке — чтобы получить вязкость, нужную для распыла.

Для механических форсунок, которые распыляют топливо только за счёт давления, в учебной и справочной литературе для котлов приводят вязкость перед форсункой около 2,5 °ВУ (примерно 16 мм²/с). Чтобы её получить, мазут М40 подогревают примерно до 90–100 °C, М100 — до 110–120 °C. Точные требования указывает производитель горелки.

Вязкость мазута указывают по-разному: в мм²/с (сСт) при заданной температуре или в градусах условной вязкости (°ВУ). Перевести одно в другое и посчитать, до какой температуры подогреть мазут, можно в калькуляторе вязкости топлива. Например, 15,5 °ВУ — это около 113 мм²/с.

Какую горелку выбирать под марку мазута

Производители выпускают мазутные горелки под разные диапазоны вязкости. У БЕРНАР, например, это видно по коду топлива в обозначении модели:

Чем выше вязкость топлива, тем мощнее должна быть система подогрева на горелке. Поэтому при запросе важно указать не просто «мазут», а марку и фактическую вязкость по паспорту топлива.

Топливное хозяйство: что должно быть до горелки

Ёмкость с подогревом. Мазут в резервуаре подогревают паром, горячей водой или электричеством до температуры, при которой его можно перекачивать насосами.

Фильтрация. Грубая очистка — на всасе насосной станции, тонкая — перед горелкой. Механические примеси быстро изнашивают насос горелки и забивают форсунку.

Насосная станция и кольцевая линия. Мазут подают к горелкам по кольцу с постоянной циркуляцией, чтобы топливо в трубах не остывало. Кольцо рассчитывают с учётом производительности насосов горелок. Как это влияет на диаметры и зачем нужен воздухоотделитель — в статье «Резервное дизельное топливо: когда нужна комбинированная горелка».

Обогрев и теплоизоляция трубопроводов. Мазутопроводы обогревают спутником или греющим кабелем и изолируют. Остановка обогрева зимой — частая причина «замороженной» линии и невозможности пуска.

Удаление воды. Обводнённый мазут горит нестабильно, вода вызывает срывы пламени и коррозию. В резервуарах предусматривают отстой и дренаж подтоварной воды.

Что происходит на горелке

• Насос горелки создаёт давление распыла и подаёт топливо к подогревателю.
• Подогреватель (электрический, у части горелок дополнительно паровой или водяной) доводит топливо до температуры распыла. Терморегуляторы не дают запустить горелку на холодном топливе.
• Форсунка — механического распыла (часто с обратным ходом для регулирования расхода) или с распылением паром либо сжатым воздухом — об этом ниже. Подробнее о регулировании — в статье «Модулируемая или двухступенчатая горелка».
• Продувка форсунки после остановки защищает её от коксования, если это предусмотрено конструкцией.

Распыление тяжёлого мазута паром или сжатым воздухом

У механической форсунки энергия на дробление топлива берётся только из давления мазута. Для самых вязких марок — М100 и тяжелее, нефтяных остатков — этого бывает недостаточно: чтобы получить мелкий распыл, топливо пришлось бы перегревать до температур, при которых растёт риск коксования. В таких случаях применяют пневматическое распыление: в форсунку кроме мазута подаётся второй поток — водяной пар или сжатый воздух.

Как работает паромеханическая форсунка

Паромеханическая форсунка сочетает два способа дробления топлива:

• механический — мазут под давлением проходит через завихритель и сопло и образует закрученную плёнку;
• пневматический — на выходе из сопла плёнку мазута подхватывает высокоскоростная струя распыляющей среды (пара или сжатого воздуха) и дробит её на мелкие капли.

Распыляющая среда подводится к форсунке по отдельному каналу. Давление среды поддерживают по отношению к давлению мазута, обычно с помощью регулятора перепада давления, чтобы качество распыла сохранялось во всём диапазоне мощности.

Что даёт пневматическое распыление

• Работа на более вязком топливе. Производители допускают для таких горелок значительно более вязкие мазуты, чем для горелок с механическим распылом. По каталогу CIB UNIGAS, горелки серии KRBY рассчитаны на топливо вязкостью до 4 000 мм²/с при 50 °C.
• Мелкий и устойчивый распыл при меньшей температуре подогрева — меньше сажи, ниже недожог, меньше риск коксования форсунки.
• Глубокое регулирование мощности. Качество распыла определяется в основном распыляющей средой, а не давлением мазута, поэтому распыл остаётся мелким и на малых нагрузках.

Пар или сжатый воздух

На практике часто используют оба варианта: горелку запускают на сжатом воздухе, а после выхода котельной на режим переводят на пар. Например, по данным CIB UNIGAS, горелки KRBY в стандартном исполнении распыляют топливо сжатым воздухом, для работы на паре нужен специальный комплект. Давление распыляющей среды на входе — 6–10 бар, и сжатый воздух должен быть всегда: для холодного пуска без пара и для автоматической очистки форсунки.

Горелки с пневматическим распылением в линейке БЕРНАР

В каталоге БЕРНАР горелки разделены по способу распыла:

• с механическим распылением — мазутные N18, PN, RN и газомазутные KP, KR;
• с пневматическим распылением — мазутные PBY, RBY мощностью до 19 000 кВт и газомазутные KRBY.

Для мазута М100 и более вязких топлив выбор между механическим и пневматическим распылом делают по марке и фактической вязкости топлива, наличию пара или сжатого воздуха на объекте и требуемому диапазону регулирования.

Перед остановкой — перевод на дизельное топливо

Если мазутная горелка остановится надолго, мазут остынет в насосе, подогревателе, трубках и форсунке. Остывший мазут густеет, а в горячих зонах — у форсунки и в подогревателе — коксуется. При следующем пуске горелка может не выйти на режим, а форсунку и фильтры придётся чистить.

Поэтому мы рекомендуем перед плановой остановкой мазутной горелки поработать на дизельном топливе. Дизельное топливо вытесняет мазут из насоса, подогревателя, топливных каналов и форсунки и промывает их. Так коксование исключается или сводится к минимуму, а следующий пуск проходит на чистой топливной системе.

Для этого в топливной схеме предусматривают подачу дизельного топлива к горелке — отдельную ёмкость и переключение «мазут / дизель». Это удобно и для пуска: холодную горелку можно разжечь на дизельном топливе и перевести на мазут, когда он прогреется до рабочей температуры.

Частые проблемы и причины

Что прислать для подбора

• Тип котла, мощность, режим работы.
• Марку мазута и вязкость по паспорту топлива, при возможности — данные по обводнённости.
• Есть ли пар или горячая вода для подогрева; есть ли на объекте пар или сжатый воздух для распыла и какого давления.
• Схему топливного хозяйства: расположение ёмкости, длины трубопроводов, наличие насосной станции.
• Нужно ли второе топливо — газ, и есть ли возможность подать к горелке дизельное топливо для пуска и промывки.

ЕВРО ИНВЕСТ подбирает мазутные и газомазутные горелки БЕРНАР, CIB UNIGAS, RIELLO и F.B.R., помогает с решениями по топливному хозяйству и выполняет пусконаладку. Подробнее — на странице «Мазутные горелки». Коммерческое предложение — за 1 рабочий день.

Читайте также

• Мазутные горелки: модели и мощности
• Калькулятор вязкости топлива
• Резервное топливо и кольцевая линия
• Расшифровка обозначения горелок БЕРНАР
• Комбинированные горелки