Рабочий диапазон вентиляторных горелок – это область графика в декартовых координатах, на котором по оси Y указывается давление в камере сгорания, а по оси Х – тепловая мощность горелки. Внутри данной области находятся точки, отражающие рабочие условия, при которых горелка обеспечивает горение, соответствующее теплотехническим требованиям. Этот диапазон строится на основании экспериментальных данных.
На рис. 14 показаны рабочие диапазоны некоторых моделей комбинированных моноблочных горелок.
Часто на одном графике изображают рабочий диапазон не одной горелки, а целого модельного ряда, - в нашем случае это семейство RLS. Мощность может выражаться в кВт или в кг/час сжигаемого топлива (для жидкотопливных горелок), а давление может измеряться либо в мбар, либо в Па.
Рабочий диапазон рассчитывается в результате испытаний на специальных тестовых котлах в соответствии с методами, предусмотренными европейским законодательством, а именно:
• стандарт EN 267 для горелок на жидком топливе;
• стандарт EN 676 для горелок на газообразном топливе;
Эти стандарты определяют размеры испытательной камеры сгорания. На рис. 15 показан график с размерами испытательной камеры сгорания для вентиляторных жидкотопливных или газовых горелок. Если горелка предназначена для работы в камере сгорания, размеры которой значительно отличаются от указанных, рекомендуется предварительно провести испытания.
Рабочий диапазон определяют опытным путем при заданных значениях атмосферного давления и температуры воздуха, поддерживающего горение. Все графики рабочего диапазона должны сопровождаться пояснением, для какой температуры и давления они получены. Как правило, давление равно 1000 (3) мбар (100 метров над уровнем моря), а температура воздуха для горения - 20°С.
Если рабочие условия значительно отличаются от тестовых, необходимо внести некоторые поправки (см. раздел 3 данного пособия).
Рис. 14 Рабочий диапазон комбинированных горелок моделей RLS
Горелку необходимо подбирать таким образом, чтобы максимальная нагрузка попадала в рабочий диапазон данной горелки. Рабочая точка находится на пересечении вертикальной линии, соответствующей требуемой мощности и горизонтальной линии, соответствующей давлению в камере сгорания. Точка пересечения этих двух линий и есть рабочая точка системы, включающей горелку и теплогенератор.
Рис. 15 Испытательная камера сгорания для горелок
После того, как одноступенчатая горелка выбрана, рабочая точка может перемещаться как угодно внутри рабочего диапазона данной горелки.
У двухступенчатых горелок рабочий диапазон разделен на две части, правую (зона А) и левую (зона В), вертикальной линией, исходящей из точки соответствующей максимальному напору вентилятора горелки, как показано на рис. 16.
Рабочую точку, соответствующую максимальной производительности и, следовательно, работе на 2-й ступени, необходимо выбирать в зоне А. Зона А показывает максимальную производительность горелки в зависимости от давления в камере сгорания.
Мощность на первой ступени необходимо выбирать внутри диапазона МIN/MAX мощности, указанного в технической документации на горелку. Обычно эта точка находится в зоне В. Тем не менее, в некоторых случаях (например когда требуется использовать двухступенчатую горелку для бойлера ГВС), рекомендуется снижать мощность не более чем до 60 – 65% от максимальной мощности на первой ступени. Во избежание проблем с конденсацией рекомендуется также поддерживать температуру дымовых газов в пределах 170 - 180°С при максимальной мощности и 140°С при работе на 65% от мощности.
Прогрессивные или модуляционные двухступенчатые горелки подбираются также, как и двухступенчатые. В горелках с плавной регулировкой (модуляционных) чем ближе находится рабочая точка к максимальному пределу рабочего диапазона, тем лучше осуществляется функция модуляции. Функция модуляции «работает» в диапазоне между максимальной и минимальной мощностью горелки, которые соотносятся друг с другом в разной пропорции (например, 3:1 или 5:1).
Рис. 16 Рабочий диапазон комбинированной двухступенчатой горелки RLS100, работающей на газе и дизельном топливе
В декартовых координатах рабочий диапазон можно изобразить только для моноблочных вентиляторных горелок, где подбор вентилятора и горелки осуществляется производителем. Для блочных горелок ситуация иная: подбор головки горелки и вентилятора находится в компетенции инженерапроектировщика. В этом случае рабочий диапазон можно использовать только для головки горелки, и он определяется в зависимости от максимального и минимального расхода топлива, который допустим для данной горелки. В качестве примера на рис. 17 показаны рабочие диапазоны для головок горелок серии TI. Тёмная область обозначает оптимальный выбор, рекомендуемый производителем. Выбор головки горелки должен зависеть только от мощности и от температуры воздуха, поддерживающего горение.
Рис. 17 Рабочий диапазон для головок горелок серии TI