Модулиращи горелки
Начало > ОВК > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 7, 2008
Отразяват тенденциите за висока технологичност, максимална енергийна ефективност и добра степен на екологичност
Когато говорим за горелки или горивни устройства, съзнанието ни автоматично свързва това понятие с познатия химически процес "горене". От своя страна, за да има горене са необходими основно две вещества - въглеводороди от типа CxHy и кислород O2 (въздух).
Следователно, както е добре известно, горивният процес представлява елементарният процес на окисляване на горимите въглеводороди. При този процес се получават продукти на горенето, които в общия случай могат да се запишат по начина CxHy + O2 = COz + H2O + (C). Познато е и, че продукти на горенето са нежеланите въглеродни окиси (основно дву- и триатомни), водна пара и остатъчен чист въглерод. Необходимо е да се обърне внимание на чистия въглерод С, който много често съпътства продуктите на горене. Той придава характерния черен цвят на димните газове, представлява фино диспергиран въглерод и в ежедневието е популярен като "сажди".
Изисквания за пълно горене
Ако димните газове съдържат свободен въглерод, се наблюдава непълно горене. Това е нежелан и неефективен топлотехнически процес. В случаите, при които отсъства чист въглерод, се наблюдава т.нар. "пълно горене" и димните газове са чисти и бели - поради наличието на водни пари. Следователно основното изискване на всеки горивен процес, независимо от вида на горивото, е да се организира горивен процес, при който горивото и въздухът са в такова съотношение, че стойностите им да гарантират "пълно горене", без свободен въглерод.
От своя страна, в съотношението на горивото към въздуха винаги се изисква преобладаващо количество на въздуха (излишък на кислород), наречено в топлотехниката a - коефициент на излишък на въздуха.
Изложените до момента азбучни истини от теорията на топлотехниката са били познати на специалистите още преди 200 години.
Схеми на регулиране на въздуха и горивото
Първите механични и полуавтоматични горивни устройства са се изпълнявали по принципната схема от фиг. 1a. Те са съдържали два независими регулатора - един за въздух и друг за гориво, като регулирането се е извършвало първоначално ръчно, след това механично и накрая автоматично. По-късно регулирането се е осъществявало с един изпълнителен механизъм, който чрез лостова система едновременно е регулирал въздуха и горивото (фиг. 1б).
Съвременните горивни устройства разполагат с вградени изпълнителни механизми, които чрез серводвигател едновременно регулират въздуха и горивото (фиг. 1в). Съотношението гориво/въздух предварително е определено и зададено на електронния регулатор. Тези стойности в съотношението се наричат "спрегнати".
Следователно, основното изискване към всички горелки е, че в процеса на горене трябва да поддържат постоянно съотношение гориво/въздух. Това съотношение количествено трябва да съответства на изискваната от горелката мощност.
Системите за автоматично регулиране на горивния процес са отдавна известни и използвани, но съобразно нивото на техническите възможности за своето време.
Съвременните горивни устройства
от началото на XXI век са основно 2 вида. При първия вид се предвижда стъпално регулиране на мощността, поради което този тип горелки се наричат степенни - с една, две или три степени (фиг. 2).
Ако се наложи повече от 3-степенно регулиране, се използва горелка от втората категория, обхващаща горелки с автоматично регулиране на мощността. Именно те са познати като модулиращи. В техниката тези горелки много често се наричат още „прогресивни", поради плавното повишение, респективно понижение на мощността. В последните 10 години се използват и двустепенни модулиращи горелки. Това означава, че всяка степен на горелката в рамките на своя диапазон е със самостоятелен регулиращ кръг.
Понятието модулиращи е с латинска етимология.
Следователно модулираща (прогресивна) е всяка горелка, която чрез вградена регулираща система, автоматично променя мощността си в аналогов режим (фиг. 3). При това модулирането, респективно регулирането може да се извършва на базата на различни параметри - индивидуално или паралелно. Например само по температура, само по налягане, по температура и налягане едновременно и т.н.
Съвременните горивни устройства използват пропорционално-интегрални регулатори с предварително задаване на минималната и максималната мощност на съответната горелка. Изпълнителният механизъм е сервомотор (фиг. 4).
На фиг. 5 е показан чувствителен елемент (датчик за температура), а на фиг. 6 датчик за налягане. Регулирането се извършва по аналогова графика (фиг. 3).
Задължително следва да се уточни, че променливата мощност на модулиращата горелка трябва във всеки момент да отговаря на необходимата мощност на горивната камера и едновременно с това на технологичното предназначение на процеса. Например, възможно е да се следи:
l температура или налягане на топлоносител вода;
l температура или налягане на топлоносител пара;
l температура или налягане на сушилна камера;
l температура на стопилка в пещ;
l налягане в горивната камера при екзотермични процеси и др.;
Общият външен вид на една модулираща горелка, която би могла да използва гориво газ или дизел, е показана на фиг. 7.
В заключение би могло да се каже, че модулиращите горелки са съвременно техническо постижение
отразяващо тенденциите за висока технологичност, максимална енергийна ефективност и добра степен на екологичност. Естествено, модулиращата (прогресивна) горелка има по-висока цена и това се оправдава от изброените предимства. Препоръчително е във всички модерни горивни системи да се използват модулиращи горелки.
Водещите производители на горивни устройства предлагат модулиращи (прогресивни) горелки.
Уважаеми колеги, ако искате да изясните някои от разглежданите в статията въпроси или сте застъпник на друго мнение, не се колебайте да ни пишете.
Вижте още от ОВК
Новият брой 6/2024
