Danfoss 2-1999 - Danfoss Heating

....................................................................................................................................................................................................................................................
Mgr inż. Poul Kirkelund
AUTOMATYKA
PALNIKÓW I KOTŁÓW
Danfoss Burner Components Division
(Dział Komponentów do Palników)
oferuje szeroką gamę dysz i podgrzewaczy i jest specjalistą w dziedzinie
rozpylania oleju na maleńkie kropelki,
zapewniające palnikom olejowym optymalny start i spalanie.
Przy włączaniu i wyłączaniu palnika olejowego mogą powstawać niepożądane krople,
które utrudnią uruchomienie urządzenia.
Aby uniknąć tego zjawiska, niezbędne
jest wbudowanie zaworu odcinającego w
przewód dyszy, jak najbliżej samej dyszy.
Rozwiązania oferowane przez Dział Komponentów do Palników mają standardowe
podzespoły z wbudowanymi, dodatkowymi
elementami. Najpierw jednak wyjaśnijmy,
w jaki sposób kilka dodatkowych kropel
oleju wpływa na emisję z palnika, i co się
dzieje, gdy palnik jest włączany i wyłączany.
Włączanie i wyłączanie palnika olejowego
Palnik olejowy wykonuje ogromną liczbę
cykli załączania i wyłączania, stąd ważna
jest maksymalna optymalizacja tych niestabilnych warunków. Palnik olejowy nierzadko
włącza się i wyłącza 10.000 razy na rok.
Przy każdym włączeniu musi nastąpić
możliwie najszybszy i najefektywniejszy
zapłon kropelek rozpylonych przez dyszę,
przy czym spełnione muszą być co najmniej
trzy warunki.
Urządzenie zapłonowe EBI,
Podgrzewacz FPHB
Dysza LE
Musi być zapewniony skuteczny system
zapłonu, optymalne rozpylenie oleju i
dopływ odpowiedniej ilości powietrza dostarczanego z dmuchawy. Dział Komponentów do Palników produkuje urządzenia
regulujące dwa pierwsze warunki – zapłon
i rozpylenie – przy zastosowaniu urządzeń
zapłonowych EBI i dysz rozpylających
olej. Dział ten oferuje także inne urządzenie mające pośredni wpływ na rozpylanie:
podgrzewacz oleju typu FPHB.
Ponieważ w przypadku palników olej
może być traktowany jako nie ściśliwy,
czas reakcji dyszy jest faktycznie równy
zeru, a rozpylenie następuje w momencie
otwarcia się zaworu elektromagnetycznego
pompy. Zapłon rozpoczyna się w ciągu
kilku milisekund, jednocześnie z rozpylaniem oleju i dopływem powietrza. Dlatego,
pomimo dużej liczby załączeń, w warunkach optymalnych proces zachodzi przy
małym poziomie emisji.
W momencie wyłączenia palnika zawór
elektromagnetyczny odcina dopływ oleju
do dyszy, a reakcja dyszy jest tak szybka,
że rozpylanie zatrzymuje się momentalnie.
ALE...
Ponieważ, jak już wspomniano, olej nie
jest ściśliwy, mogą wystąpić dwa niepożądane zjawiska, które zakłócą poprawne
uruchomienie. W momencie wyłączenia
palnika komora spalania jest gorąca, a
ciepło może promieniować przez dyszę i
jej przewód. W takim wypadku olej nagrzewa się i rozszerza. Rozszerzanie to może
spowodować pojawianie się oleju w otworze dyszy i »zwisanie« jego kropli na
dyszy. W momencie kolejnego uruchamiania palnika kropla ta stanowi zakłócenie
poza tym idealnego zapłonu. Kropla oleju
może też pojawić się u otworu dyszy tuż
przed uruchomieniem wskutek pracy podgrzewacza, którego funkcją jest podgrzanie
oleju do właściwej, ustalonej temperatury.
Także w tym przypadku olej może rozszerzyć się, pojawiając się na końcówce
dyszy.
Proste rozwiązanie
Dział Komponentów do Palników oferuje
trzy systemy zapobiegające niepożądanemu tworzeniu się kropli, z których każdy
składa się ze specjalnej pompy olejowej,
podgrzewacza z wbudowanym zaworem
odcinającym albo bez zaworu i z dyszy
standardowej lub też dyszy z wbudowanym
zaworem odcinającym (patrz rys. 1).
System LE 1: Dysza LE, pompa LE i
podgrzewacz FPHB bez zaworu.
System LE 2: Dysza standardowa,
pompa LE i podgrzewacz FPHB-LE.
System LE 3: Dysza standardowa,
pompa LE-S i podgrzewacz FPHB-LE.
Umieszczenie zaworu odcinającego jak
najbliżej dyszy zmniejsza ilość oleju, która
mogłaby ulec rozszerzeniu, co zapobiega
tworzeniu się niepożądanej kropli.
Powietrze w przewodzie dyszy pogarsza
problem z pojawianiem się kropli oleju.
Bez zaworu odcinającego w dyszy lub
blisko niej może wystąpić zjawisko późniejszego rozpylenia, kiedy dysza po zamknięciu zaworu elektromagnetycznego
wyrzuca przez kilka sekund wąski strumień oleju do komory spalania. Zawór
odcinający skutecznie rozwiązuje również
ten problem.
Praca w trybie roboczym
Kiedy palnik oleju znajduje się w trybie
roboczym, zawory odcinające nie mają
wpływu na spalanie. Rozpylanie oleju
zależne jest wtedy wyłącznie od rodzaju
dyszy, właściwości oleju (lepkości i gęstości) i od ciśnienia zapewnianego przez
pompę. Pompa BFP posiada regulację
membranową i podaje olej do dyszy pod
stałym ciśnieniem. Podgrzewacz utrzymuje
odpowiednią temperaturę oleju, eliminując
przez to wahania lepkości, występujące
w oleju wskutek zmian temperatury w
zbiorniku lub przewodzie ssawnym. Taka
stała temperatura sprawia, że olej jest
rzadszy, a krople wytwarzane przez dysze
mniejsze. Innymi słowy, podgrzewacz
zapewnia stałe warunki rozpylania i w ten
sposób wpływa na rozmiar kropel.
Właściwe spalanie oleju
Rysunek 2 ilustruje zależność między
prędkością kropli a prędkością powietrza.
W wyniku zbyt małej różnicy tych dwóch
prędkości w płomieniu tworzy się sadza,
natomiast zbyt duża różnica oznacza, iż
płomień może zgasnąć, pozostawiając
nie spalony olej w gazach spalinowych.
Układ cyrkulacji powietrza w palniku skonstruowany jest tak, aby zapewnić właściwy
4
THE DANFOSS JOURNAL 2.2000
Liczy się każda kropla
Fig. 1
V
P
LE3
LE 3
....................................................................................................................................................................................................................................................
Danfoss
THE DANFOSS JOURNAL 2.2000
NC
V
S
P1
Standard Vorfilter
R
K
NC
V
V
LE1
LE
LE1 1
P
LE2
LE
LE2 2
Danfoss
C
S
P1
LE1 max. 40 µm
R
LE2 Standard Vorfilter
rozmiar i odpowiednią prędkość kropelek
oleju w każdym punkcie spalania. Zwisanie
kropli u otworu dyszy i jej wessanie do
strefy spalania wskazuje więc na zakłócenie zależności między wielkością kropli a
prędkością; spalanie nie przebiega prawidłowo. Dopiero po zniknięciu »zbędnej
kropli« spalanie powróci do optimum. Zawór
odcinający zapobiega powstawaniu takiej
kropli i spowodowanym przez nią zakłóceniom spalania na etapie uruchamiania.
Zawór odcinający jako część zamienna
Zawór odcinający w podgrzewaczu został
zatwierdzony jako urządzenie bezpieczeństwa i może być nabyty oddzielnie, do
zamontowania w zwykłych uchwytach
dyszy. Jest on wymienny, ponieważ temperatura w dyszy może być tak wysoka,
Rys. 2
Soot
Sadza
Płomienie
Flame
Flame
OilMgła
vapour
Oil
vapour
olejowa
Oil droplet
droplet
Kropelka
oleju
Air
OilOlej
Powietrze
Air
Oil
Powietrze
Olej
że spowoduje krakowanie oleju i tworzenie się osadów na gnieździe zaworu, co
uniemożliwi jego właściwe zamknięcie.
Podobne osady mogą także tworzyć się
wewnątrz samej dyszy i dlatego zalecana
jest jej coroczna wymiana.
Danfoss oferuje system z wymiennym
zaworem, jako że nie można oczekiwać
od użytkowników, że będą oni wymieniać
kosztowny podgrzewacz tylko ze względu
na nieszczelność zaworu. Zawór wbudowany w dyszę nie jest wymienny, ponieważ dysza jest znacznie tańszą częścią
zamienną.
Wyprzedzając nowe przepisy
Dział Komponentów do Palników często
wprowadza na rynek produkty, których
rozwiązania wyprzedzają ustawodawstwo
i przepisy w zakresie ochrony środowiska.
Przykładowo, podgrzewacz zapewnia
utrzymanie warunków w dyszy na możliwie
stałym poziomie i ogranicza do minimum
wielkość kropel. W ten sposób optymalizowane jest spalanie, co daje bardzo niski
poziom emisji i bardzo dużą sprawność
palnika. Takie wyniki umożliwiły władzom
ustalenie ścisłych wymogów względem
sprawności i emisji w trakcie pracy. Konsekwencją zamontowania zaworu w
przewodzie dyszy lub podgrzewaczu jest
określenie oficjalnych wymogów odnośnie
emisji na etapie włączania i wyłączania.
Zawór odcinający
Dział Komponentów do Palników w swych
pracach rozwojowych przykłada dużą wagę
do kwestii ochrony środowiska, nie zapominając jednocześnie o tym, że części
zamienne muszą mieć przystępną cenę
dla użytkownika.
Z całym asortymentem urządzeń Działu
Komponentów do Palników można zapoznać się na stronie internetowej: http://
www.danfoss.com/burner
Air
Oil
Powietrze
Olej
5