Замена горелок на котлах ДКВр и ДЕ: инженерный взгляд на экономию, надёжность и автоматизацию
Где теряется газ в старой котельной, что даёт точное соотношение «газ — воздух» и модуляция, как подобрать короткофакельную горелку под топку и давление газа и каких ошибок избежать.
На котельных до сих пор работают сотни котлов ДКВр, ДЕ, КВ-ГМ. Их барабаны, экраны и конвективные пучки при нормальном водно-химическом режиме служат десятилетиями. Слабое место такой котельной — горелочное устройство: горелки ГМГ, РГМГ, ГМ, ГМП-16 и автоматика, спроектированные под технологии 1970–80-х годов.
При замене горелок барабаны, коллекторы, экраны и конвективная часть котла остаются, а переделывается только фронт — места установки горелок. Под новую горелку обязательно должна быть выполнена амбразура необходимой конструкции. К примеру, на котлах ДКВр, где штатно стоят две горелки, вместо них часто ставится одна короткофакельная горелка по центру фронта: делается новая амбразура, а старые проёмы закладываются.
Замена горелки — одна из немногих мер, которая одновременно заметно снижает расход топлива, существенно повышает безопасность и сокращает ручной труд. Разберём, за счёт чего это происходит и что нужно учесть при подборе.
Где теряется топливо в старой котельной
Основная потеря тепла в газовом котле — потеря с уходящими газами (q₂). Она зависит от двух величин: от температуры дымовых газов и от их объёма. Объём дымовых газов напрямую определяется коэффициентом избытка воздуха α.
Горелки ГМГ и аналогичные работают с отдельным дутьевым вентилятором. Воздух регулируют шибером, часто вручную, связь «газ — воздух» механическая или её вовсе нет. Чтобы исключить химический недожог (CO) на всех режимах, наладчик вынужден держать повышенный запас воздуха. Типичная картина на таких котлах — α = 1,3–1,5 и выше, а на малых нагрузках ещё больше.
Пример оценочного расчёта по формуле Зигерта для природного газа: температура уходящих газов 180 °C, воздуха 20 °C.
| Режим | O₂ в дымовых газах | α | q₂ |
|---|---|---|---|
| Старая горелка | 6 % | ≈ 1,40 | ≈ 8,5 % |
| Современная горелка | 3 % | ≈ 1,17 | ≈ 7,3 % |
Только за счёт снижения избытка воздуха потери с уходящими газами снижаются примерно на 1,2 процентного пункта КПД. При меньшем объёме дымовых газов обычно падает и их температура, поэтому реальный эффект бывает выше. Для котельной, которая сжигает миллионы кубометров газа в год, это ощутимая сумма. Точную цифру для вашего котла даёт расчёт, а подтверждает сравнение режимных карт до и после замены.
Что меняется с современной горелкой
1. Точное соотношение «газ — воздух» во всём диапазоне
Современная моноблочная или двухблочная горелка регулирует газ и воздух согласованно. В простых моделях это механический кулачок, в более сложных — электронное соотношение: отдельные сервоприводы на газовой и воздушной заслонках, настроенные по точкам кривой. Каждая точка выставляется по газоанализатору, и горелка держит оптимальный α от минимальной до номинальной мощности, а не только в одной точке.
Следующий шаг — кислородная коррекция. Датчик O₂ в дымоходе корректирует подачу воздуха при изменении температуры воздуха в помещении, атмосферного давления и теплоты сгорания газа. Горелка держит заданный режим круглый год, а не только в день наладки.
2. Плавное регулирование вместо «пуск — останов»
Модулируемая горелка плавно меняет мощность вслед за нагрузкой: по давлению пара в барабане или по температуре воды на выходе. Диапазон регулирования у многих газовых моделей — от 1:4 и шире. Для котла это значит:
- меньше циклов розжига, а каждый цикл — это продувка топки холодным воздухом, то есть выстуживание;
- стабильное давление пара без «пилы»;
- меньше термических напряжений в металле барабана и трубной системы.
Там, где нагрузка ровная, оправданы двухступенчатые или прогрессивные горелки. Разница между режимами — в материалах о модулируемых и двухступенчатых горелках.
3. Экономия электроэнергии на дутье
Старый вентилятор ВДН или аналогичный работает с постоянной частотой вращения, а расход воздуха гасится шибером. Это прямые потери электроэнергии. У современной горелки вентилятор подобран под её рабочее поле, а частотный привод вентилятора (в моделях, где он предусмотрен) снижает потребление на частичных нагрузках. Котельная работает на частичных нагрузках бóльшую часть года, и экономия здесь значительная.
4. Автоматика безопасности по современным требованиям
Горелка поставляется с менеджером горения, который ведёт полную программу:
- предварительная продувка топки;
- проверка герметичности газовых клапанов (на рампах, где она предусмотрена);
- розжиг и контроль пламени;
- регулирование мощности и частотного привода вентилятора;
- контроль давления газа и воздуха;
- аварийный останов с блокировкой.
Газовая рампа включает фильтр, регулятор давления и два последовательных отсечных клапана. Горелки поставляются с подтверждением соответствия ТР ТС 016/2011 и выполнены по европейским стандартам для горелок с принудительной подачей воздуха (EN 676 для газовых).
5. Меньше выбросов NOx
Топки ДКВр и ДЕ компактные, тепловое напряжение топочного объёма высокое, поэтому образование оксидов азота здесь — реальная проблема. Горелки в исполнении Low NOx за счёт ступенчатого сжигания и рециркуляции дымовых газов в головке снижают выбросы NOx. Это важно для котельных в жилой застройке и при пересмотре нормативов допустимых выбросов.
6. Работа без постоянного присутствия оператора
Горелка принимает сигналы от автоматики котла (давление, уровень, температура) и передаёт состояние в систему диспетчеризации. Розжиг, выход на режим и регулирование выполняются автоматически. Оператор контролирует, а не управляет вручную.
7. Ремонтопригодность
Менеджеры горения, сервоприводы, датчики пламени и газовые клапаны — стандартные серийные комплектующие с доступными оригинальными запчастями. Ремонт превращается в плановую замену узла, а не в поиск снятых с производства деталей. Подробнее — в разделе сервиса горелок.
Особенности подбора горелки для ДКВр и ДЕ
Подбирать горелку «по аналогии» со старой — ошибка. Исходные данные берутся из паспорта и режимной карты котла и схемы газоснабжения.
Тепловая мощность. Рассчитывается по паропроизводительности или теплопроизводительности котла и его КПД, с учётом числа горелок. На ДКВр штатно стоят две горелки, на ДЕ — как правило, одна.
Геометрия топки и длина факела. Топки котлов ДКВр и ДЕ короче, чем у жаротрубных котлов той же мощности. Горелка с длинным факелом даст касание пламени о заднюю стенку или экраны. Последствия — перегрев, недожог, рост CO и NOx. Для таких котлов применяют короткофакельные горелки серии VS: несколько горелочных труб формируют короткий и широкий факел, который укладывается в топку. Модели и диапазоны мощности — на странице замены горелок ГМГ и РГМГ.
Противодавление топки. Рабочая точка «мощность — сопротивление газового тракта» должна лежать внутри рабочего поля горелки с запасом. Сопротивление старого котла после десятилетий эксплуатации бывает выше паспортного из-за заноса конвективных пучков.
Давление газа и газовая рампа. Рампа подбирается так, чтобы обеспечить номинальный расход при минимальном давлении на вводе. В пиковые морозы давление в сети падает, и горелка, подобранная по паспортному давлению, не выходит на мощность. Верхний предел тоже важен: у рамп DN50 и больше допустимое давление на входе — не более 500 мбар, у рамп меньше DN50 — не более 360 мбар. При более высоком давлении опционально предусмотрена поставка в составе горелки группы редуцирования давления газа, позволяющей подавать газ давлением до 6 бар.
Переделка фронта котла. Новая амбразура под конкретную горелку (её размеры и форму задаёт производитель горелки), переходная плита, закладка старых амбразур при переходе с двух горелок на одну, правка обмуровки фронта, обвязка газопровода, электропитание и интеграция с автоматикой котла.
Пример: котлы ДКВр-10 с горелками R525 VS и HR525 VS
На котлах ДКВр-10 установлены короткофакельные горелки серии VS: газовые R525 VS и комбинированные «газ / дизельное топливо» HR525 VS. Горелки работают с 2021 года.
Типичные ошибки при замене
- Подбор только по мощности без проверки длины факела и противодавления.
- Расчёт рампы по паспортному давлению газа, а не по минимальному зимнему.
- Не запланирована переделка фронта котла. Размеры амбразуры, переходная плита и закладка старых проёмов выясняются на монтаже, сроки срываются.
- Горелка не связана с автоматикой котла: автоматический режим не работает, оператор продолжает управлять вручную.
- Не проведена режимная наладка по газоанализатору. Без неё новая горелка может работать с теми же избытками воздуха, что и старая, и экономии нет.
Исходные данные для подбора
- Марка котла, паропроизводительность или теплопроизводительность, рабочее давление.
- Тип и количество установленных горелок.
- Основное и резервное топливо.
- Давление газа на вводе: минимальное и максимальное.
- Размеры топки или фото фронта котла и шильдика.
- Требования к выбросам, к автоматике и к диспетчеризации.
Подбор и поставка
ЕВРО ИНВЕСТ подбирает и поставляет горелки БЕРНАР, CIB UNIGAS, RIELLO, ECOFLAM, F.B.R. и LAMBORGHINI мощностью от 14 кВт до 80 МВт. Для котлов ДКВр, ДЕ, КВ-ГМ, ПТВМ, КВГ и т. п. подберём горелку с учётом топки, противодавления, давления газа и автоматики котла. Коммерческое предложение — за 1 рабочий день. Пусконаладка и сервис — в любом регионе, где установлена горелка. Техподдержка 24/7.
Подобрать горелку под мой котёл
Читайте также
Подобрать горелку для котла
Укажите марку котла, установленные горелки, топливо и давление газа на вводе — подберём горелку и пришлём КП за 1 рабочий день.
- Подбор инженером — бесплатно
- Оптимальное решение под ваш котёл и условия
- Поставка по всей России, пусконаладка
Или звоните: +7 (495) 137-84-21