Для того чтобы подобрать топочный блок необходимо определить зачем он нужен, как он работает, на что влияет использование топочного блока.
Мы знаем, что топочные блоки бывают прямого и косвенного нагрева теплоносителя, и обе схемы работы широко используются в зерносушилках.
В топочных блоках косвенного нагрева теплоносителя дымовые газы не смешиваются с агентом сушки, а не прямым способом передают тепло чистому воздуху и эвакуируются через дымовую трубу.
Как влияет применение топочного блока косвенного нагрева теплоносителя, часто именуемого теплообменником, на сушку зерна? Рассмотрим подробнее.
При применении в составе зерносушилки топочного блока прямого нагрева на входе в сушильную камеру/шахту/зону мы получаем перегретые дымовые газы до 900°С с подмешанным холодным атмосферным воздухом, что в среднем даёт заданную температуру. Каналы подвода теплоносителя в зону сушки производители изготавливают максимально короткими, для сохранения тепла и снижения затрат. Следовательно, в зону сушки поступает неравномерно перемешанный агент, состоящий из перегретых дымовых газов и холодного воздуха. Зерновой материал воспринимает шоковые тепловые неравномерные нагрузки, быстро отдаёт поверхностную влагу и закупоривает капиллярную/внутреннюю влагу. Зерно на выходе из сушилки выходит неравномерно просушенное, либо при длительной сушке – пересушенное, утерявшее возможность репродуктивности/всхожести. Такой способ сушки приемлем при подработке фуражных/кормовых сортов.
Чем отличается работа зерносушилки с использованием топочного блока косвенного нагрева (теплообменника)? Чистый воздух – сушильный агент путём непрямого соприкосновения с дымовыми газами, через площадь поверхности теплообменника, нагревается равномерно в массе. Являясь с температурной точки зрения однородной воздушной средой, нагретой до заданных температур, сушильный агент в щадящем режиме снимает поверхностную влагу и выдавливает капиллярную без перегрева зерна. Данный вид подработки зерна сохраняет всхожесть семенного фонда и качественно улучшает продовольственные сорта. Отсутствие продуктов сгорания в виде осадка, сохранение показателей всхожести, наличие в зерне заявленных компонентов повышает класс зерновых, бобовых и масленичных культур, а следовательно рентабельность растениеводства как вида деятельности.
Так что же выбрать: прямой или косвенный нагрев сушильного агента? Выбор за аграриями. В одном случае теряем свойства зерна, экономим около 7% расходов на топливе при высоком риске возгорания. В другом – диаметрально наоборот: повышаются качественные характеристики зернового материала, но и расходы на подработку незначительно, но всё же повышаются. Попадание искры в зону сушки при применении теплообменника исключено.
Теперь рассмотрим влияние использования топочного блока на работу зерносушилки. Ошибочно полагать, что используя зерносушилку с прямым нагревом теплоносителя, например, с линейной горелкой, либо блочной, встроенной в подводящий канал, можно одной лишь покупкой топочного блока косвенного нагрева (теплообменника) решить задачи повышения качественной подработки зерна. Здесь много подводных камней. По порядку:
- сам топочный блок косвенного нагрева теплоносителя (теплообменник) – это «бочка». Грубо, но так. Это просто правильно, с точки зрения конструкторской документации, изготовленное оборудование без возможности самостоятельного использования. Без сопрягаемой горелки невозможно появление тепла/пламени горения и без вентилятора не будет протягиваться воздух внутри тела топочного блока. Простыми словами, без дополнительного оборудования не обойтись.
- конструкция топочного блока косвенного нагрева всегда имеет в своём составе камеру горения и теплообменник, а также дымовую трубу для эвакуации дымовых газов, установочную раму и корпус/обшивку. Исполнение при этом может быть любым: сварным или болтовым, цилиндрическим или многогранным – это способ производства изделия, а не его функциональное назначение
Так в чём же разница и что учесть при подборе топочного блока прямого (искрогаситель) или косвенного (теплообменник) способа нагрева сушильного агента?
Первое, но что обратить внимание, это мощность сопрягаемой горелки, она не может превышать наминал размеров топочного блока и зависит от параметров камеры горения и теплообменников, толщины передней стенки, сопротивления внутреннего объёма топочного блока, параметров сечения воздушных каналов в зоне теплообмена и т.д. Как правило максимальная мощность сопрягаемой горелки указана в договоре на приобретение и в паспорте топочного блока. Любое оборудование, в т.ч. блочная горелка и топочный блок не может работать в максимальном режиме 100% времени эксплуатации. При выборе комплекта оборудования необходимо учитывать в расчёте тепловой запас.
Второе – это параметры воздуха. Стоит обратить внимание не только на объём воздуха, заявленный производителем зерносушилки, но и параметры давления вентилятора. Сама зерносушилка в составе каналов подачи теплоносителя, сушильной части, зоны отвода теплоносителя, аспирации и прочих частей имеют аэродинамическое сопротивление. Также сопротивление движению воздушного потока создаёт зерновой слой. При включении с состав зерносушилки топочного блока возникает ранее не учтённое противодавление, на которое не рассчитывался вентилятор производителем зерносушилки в её начальной комплектации. А по графику работы любого вентилятора видно, что при повышении сопротивления (Па) кратно падает объём перемещаемого вентилятором воздуха. Следовательно, при не верно подобранном вентиляторе снижается производительность зерносушилки, перегревается топочный блок, горелка работает в аварийных режимах.
Подведём итог. При подборе топочного блока (теплообменника) важно учитывать:
1. Необходимую тепловую мощность
2. Аэродинамическое сопротивление зерносушилки и составных частей
3. Параметры/график работы вентилятора, перемещающего сушильный агент
Сбалансированное соотношение вышеуказанных требований гарантирует правильную и надёжную работу сушильной установки в целом.
Фотогалерея топочных блоков RIR
Топочный блок, что это? И как он работает?
Сначала необходимо определить какие функции необходимы от данного агрегата: камера горения?, или теплообмен?, или чистый воздух?... Как это совместить? Либо нужен просто универсальный механизм, чтобы быть уверенным в пожаробезопасности сушилки, а также исключить необходимость обслуживания. В данной статье постараемся разобраться во всех деталях и подробно разберём все особенности топочных блоков от завода зерносушилок RIR-standart и сравним с конкурентами на российском рынке.
Выберем разные методы сравнивания:
1. По принципу работы: прямого и косвенного
2. По исполнению: в металле или футерованный
3. По способу изготовления: сварной или в болтовом исполнении
4. По количеству контуров, и на что они влияют
5. По сроку службы и ремонтопригодности
6. По типу применяемых горелочных устройств
7. Варианты комплектации
В конце определим порядок действий для продления срока службы и разберёмся в необходимости сервисного (сезонного) обслуживания, и можно ли его выполнить самостоятельно.
Принцип работы топочных блоков. Прямой или косвенный? Что лучше?
Топочные блоки прямого нагрева RIR-ПН (искрогаситель) выполняют функцию камеры горения, ограниченную стенками. При выборе мощности топочного блока, с точки зрения камеры горения, необходимо знать, что мощность пламени горелки определяется объёмом пламени, т.е. длиной факела и его диаметром. Камера горения может иметь разную длину и диаметр, при выполнении пусконаладочных работ инженер выполняет ряд регулировок по распределению факела по всему объёму. ВАЖНО! В топочных блоках RIR прямого и косвенного нагрева заложен запас внутреннего объёма камеры горения таким образом, что позволяет распределить факел пламени с учётом запаса по диаметру 300 мм и длине 500 мм, это и является залогом длительного срока эксплуатации. В окончании камеры сгорания установлен сменный искрогаситель.
Топочные блоки косвенного нагрева, помимо камеры горения, включают в свою конструкцию теплообменник, имеют дымовую трубу для эвакуации дымовых газов. Отличительной особенностью передней и задней стенок топочных блоков RIR-ТБ (теплообменник) является их конусная форма, что позволяет распределить линейные расширения камеры сгорания без ущерба целостности угловых соединений. Передняя стенка, как и весь топочный блок, выполнена из жаропрочной нержавеющей стали, имеет силовое оребрение для возможности крепления горелки без дополнительных опор. Также перед входом воздуха в топочный блок установлена защитная сетка, исключающая попадание волокнистой воздушной взвеси в зону теплообмена. Топочные блоки косвенного нагрева RIR-ТБ (теплообменник) представлены в диапазоне размерной линейки применяемых горелок от 0,1 МВт до 3,2МВт.
Исполнение: металл или футеровка шамотным материалом?
В то время, когда была недоступна жаропрочная сталь футеровка шамотным кирпичом – это единственный способ продления срока службы лёгких теплообменников, которые возможно перевезти на стандартном автотранспорте. Речь о промышленных водогрейных котлах здесь не идёт, ведь задача создать котел или топочный блок (теплообменник) размером со здание и обслуживающим персоналом 3-4 человека в смену не стоит. Как раз использование жаропрочной нержавейки позволяет изготовление относительно небольших по геометрическим размерам теплообменников, а также существенно снижает их вес. В кооперации с современными блочными горелками, а также при подключении к пульту управления – требуется внимание оператора только с целью оперативного контроля и коррекции в зависимости от динамики условий сушки.
Сварной или в болтовом исполнении? Выбор очевиден!
Рассмотрим с точки зрения изготовления. В современных реалиях квалифицированные сварщики, имеющие опыт сваривания металлов в защитной среде смеси аргона и иных газов на вес золота. Мало того, что при производстве возникают сложности с поиском персонала, поломками оборудования, некачественными расходными материалами, так и срок выполнения даже при идеальных вышеперечисленных условиях производства очень долгий, да и человеческий фактор допуска ошибок велик. Нужно учесть, что в месте сварки уже при изготовлении выгорают все легирующие элементы, шов становится хрупким и при перевозке, монтаже, вибрациях при работе выкрашивается, что приводит к прогоранию.
В тоже время топочные блоки (теплообменники) в болтовом исполнении: лазерный раскрой, далее листогиб. Оборудование роботизированное, имеет ЧПУ, следовательно исключены ошибки, фактор повторяемости и закрепления операции работает без сбоев. Как шутят заготовители: «компьютер не ошибается, не бывает уставшим, у него всегда хорошее настроение, работает бодро, без сбоев». Далее по готовым схемам сборки специальным инструментом - гайковёртами с заданным крутящим моментом происходит поэтапная сборка всех деталей. Сборка ведётся на фланцевый крепёж с насечками для предотвращения раскручивания. Класс прочности крепежа не ниже 10,9. В Горячей зоне применяется не оцинкованный, а нержавеющий крепёж. Соединения плотные, размыкание панелей исключено конструктивно. В мировой практике машиностроения и промышленного производства предпочтение отдаётся болтовым соединениям. Новые технологии изготовления замещают старые производственные процессы.
Один, два, три контура теплообмена? Что это значит и на что влияет?
В топочных блоках косвенного нагрева RIR-ТБ (теплообменник), равно как и в других топочных блоках, представленных на рынке зерносушения РФ, применяется конструктивный состав: камера горения, теплообменник, обшивка (корпус) и дымовая труба.
- камера горения. Сравнивания все известные модели, которые предлагают производители, имеют абсолютно одинаковую функциональную нагрузку – размещение внутри себя пламени (факела) горелки. Теплообменных функций не несёт и НЕ МОЖЕТ именоваться контуром теплообмена – это ошибка!
- обшивка (корпус). При проектировании обшивки (корпуса) производители преследуют несколько задач: несущая конструкция для транспортировки и монтажа, пожаробезопасность и низкая температура снаружи для безопасности обслуживающего персонала в случае соприкосновения с корпусом. У всех изученных моделей данное решение реализовано различными способами, однако у топочных блоков RIR-ТБ (теплообменник) кроме указанных корпус так или иначе участвует в процессе нагревания агента сушки. Между обшивкой и теплообменником создан зазор для охлаждения его наружной поверхности и сохранения обшивки холодной, что существенно повышает КПД всего топочного блока.
- дымовая труба. Основная задача этой конструктивной части – эвакуация дымовых газов в окружающую среду. С виду простейший элемент, но! В топочных блоках RIR-ТБ от завода зерносушилок RIR-standart дымовая труба выполнена составной и представляет собой полую конструкцию. Через пространство между внешней и внутренней трубой проходит воздух, затягиваемый вентилятором сушилки, повышается КПД топочного блока в целом за счёт получения дополнительного тепла и снижается температура уходящих газов, т.е. Вы не «топите улицу».
- теплообменник. При проектировании теплообменника конструкторы прибегают к различным решениям. Например, деление теплообменника на одну или две составные части. Целью этого является замедление прохождения дымовых газов через теплообменник в целом. Однако в случае деления на части возникает проблема увеличения металлоёмкости и значительно увеличивается диаметр конечного изделия. Возникает необходимость сжимать конструкцию для достижения транспортных габаритов (менее 2450 мм, т.е. ширина кузова автомобиля). Уменьшение габаритных диаметров в конечном итоге приводит к заужению газовых каналов внутри теплообменника и даёт обратный эффект – значительно ускоряет поток горячих дымовых газов, препятствуя теплообмену, что в конечном итоге приводит к снижению КПД топочных блоков конкурентов. В топочных блоках косвенного нагрева RIR-ТБ теплообменник представляет из себя единый полый корпус с большими проходными сечениями, скорость потока дымовых газов замедляется, процесс теплопередачи проходит плавно, что увеличивает реальный КПД. На практике это многократно доказано снижением расхода топлива среди клиентов завода зерносушилок RIR.
Срок службы и ремонтопригодность. На что обратить внимание?
Ответ любого квалифицированного специалиста прост – «снять лапшу с ушей». Разберём подробно.
Все производители заявляют: наши топочные блоки не прогорают! Неправда! Практика показала, что периодически все сельхозтоваропроизводители, использующие теплообменники при сушке, меняют их на новые. Значит прогорают. Почему? Ответ простой, они выполнены из металла. При регулярных знакопеременных тепловых нагрузках легирующие элементы выгорают из нержавеющей стали, она становится хрупкой, образуются трещины и выкрашивание. Как уже было описано выше: сварочные швы разрушаются в первую очередь, если топочный блок сварного исполнения.
Второе чем оперируют различные производители это металл, его марка. Из открытых источников в интернете не сложно найти реальные характеристики сталей марок AISI 321 и AISI 430. У первой (AISI 321) максимальная рабочая температура 900°С, у AISI 430 - 1100°С. У стали AISI 321 в составе присутствует никель Ni, что обеспечивает пластичность при сваривании и прокатывании.
Топочные блоки RIR-ТБ (теплообменник) – болтовые, пренебрегать максимальной температурой не требуется. Также стоит учесть преимущество болтовой конструкции в том - при обслуживании и ремонте меняется не весь топочный блок в сборе или не его крупные части, а лишь отдельные детали и для их замены не требуются квалифицированные сварщики, достаточно пары рук и ключей на 13.
Тип горелки: газ или дизель. Что по поводу твёрдого топлива?
При сушке зерновых, бобовых и масленичных культур, как и любых других сыпучих грузов наиболее важным параметром является стабильность подаваемой температуры в зону сушки, без скачков и резких изменений. При работе на твёрдом кусковом топливе поддержание постоянной температуры усложнено, т.к. для поддержания постоянной температуры необходим большой объём камеры горения и значительной количество обслуживающего персонала – от чего и «бежали». Поэтому можно сделать вывод: твердое топливо это иллюзия экономии, экономия достигается при больших стартовых вложениях в оборудование, чего избегают все аграрии.
В остальном выбор типа топлива зависит от возможностей службы снабжения, конструкция топочного блока при этом не меняется, меняется только блочная горелка. Возможно применение как дизельного, так и печного топлива (форсунки в комплекте поставки), природного или сжиженного газа. При работе на сжиженном газе горелки комплектуется специальной пламенной головой. Давление в газотранспортной сети нивелируется правильным подбором газовой арматуры, в стандартном исполнении газовые горелки комплектуются рампами (арматурой) на среднее давление (80-500 мбар).
Варианты комплектации топочных блоков от завода зерносушилок RIR
В зависимости от производственных потребностей менеджеры ООО «Завод «РИР-стандарт» помогут доукомплектовать Ваш заказ. Варианты комплектации и особенности:
- «топочный блок». Это базовое изделие. В комплект поставки входит сам топочный блок (камера горения, теплообменник, корпус), дымовая труба, документация.
- «топочный блок» + горелка + ПУ. Выносной пульт управления горелкой позволяет минимизировать зависимость производственного процесса и квалификации оператора, а также упрощает проведение наладочных работ. В комплект выносного пульта управления входит датчик температуры.
- «Воздухонагреватель ВО». Топочный блок + горелка + ПУ + Вентилятор осевой. Данная комплектация применяется для подачи и перемещения нагретых воздушных масс. Обычно используется для обогрева помещений и теплиц. Использование в комплектации осевых вентиляторов снижает энергопотребление. Давление подачи теплоносителя среднее (до 950 Па). Комплектуется ПУ-ВН: управление вентилятором входит в состав пускозащитной аппаратуры
- «Воздухонагреватель ВР». Топочный блок + горелка + ПУ + Вентилятор радиальный + рама общей сборки. Комплектация включает в себя радиальный вентилятор с подачей теплоносителя до 2900 Па при перемещении больших воздушных масс (до 90 000м3). Выносной пульт управления ПУ-ТГ комплектуется устройством плавного пуска. Комплект включает в себя раму общей сборки, специальный фундамент не требуется, достаточно ровной поверхности.
Монтаж, пусконаладочные работы, сервисное обслуживание
В штат ООО «Завод «РИР-стандарт» входит монтажное подразделение, включающее в свой состав инженеров ПНР. При запуске горелок собственными силами, либо с помощью привлеченных специалистов, но не прошедших обучение для работы с оборудованием кроме горелок (топочный блок), возникают трудности с настройкой работы горелки и топочного блока как единого агрегата. Частое заблуждение: горит и ладно. Однако стоит обратить внимание про распределение пламени по камере горения, осуществить замер и регулировку потоков воздуха таким образом, чтобы достигалось равномерное прохождение воздушных масс в соответствии с требованиями руководство по эксплуатации. Также необходимо добиться полного сгорания топлива регулировкой горелочного устройства. Выполнение этих действий позволяет повысить КПД и срок службы топочного блока. При сезонном сервисном обслуживании повторяются операции ПНР, кроме того проводится повторное обучение персонала.
