Расчёт мощности горелок для сушильного оборудования: инженерный подход к подбору

вернуться

Введение: Почему расчёт мощности — не формальность, а основа эффективности

Горелка — сердце любой сушильной установки прямого нагрева. От её мощности, стабильности и диапазона регулирования зависит не только скорость сушки, но и качество готового продукта, энергозатраты, а в конечном счёте — рентабельность всего производства. Ошибки на этапе подбора приводят к недогреву, перерасходу топлива, нестабильной работе или даже аварийным остановкам.

Часто заказчики выбирают горелку по принципу «чем мощнее — тем лучше». На практике это ведёт к неоправданным капитальным затратам и сложностям в эксплуатации. В этой статье мы разберём, как правильно рассчитать мощность горелки для сушки, какие параметры учитывать и как избежать типовых ошибок.

От чего зависит требуемая мощность горелки?

Мощность горелки (кВт) определяется количеством тепла, необходимого для:

  • Нагрева влажного материала до температуры испарения;
  • Испарения связанной и свободной влаги;
  • Компенсации теплопотерь в окружающую среду;
  • Обеспечения заданной производительности (т/ч).

Ключевые входные данные для расчёта:

  • Влажность материала на входе и требуемая на выходе (%);
  • Теплота испарения воды (≈2260 кДж/кг) или растворителя;
  • Удельная теплоёмкость материала (кДж/кг·°C);
  • Температура на входе и выходе из барабана;
  • Производительность линии (кг/ч);
  • Конструкция сушильного барабана (длина, диаметр, тип — прямой/косвенный нагрев).

Важно: мощность горелки зависит от диаметра, длины и сырья сушильного барабана. Универсальных решений не существует.

Формула расчёта: практический инженерный подход

Общая тепловая мощность Q (кВт) определяется по упрощённой формуле:

Q = (G × (cm × ΔT + r × w)) / (3600 × η)

Где:

  • G — массовый расход материала (кг/ч);
  • cm — удельная теплоёмкость материала (кДж/кг·°C);
  • ΔT — разность температур материала на входе и выходе (°C);
  • r — теплота парообразования (кДж/кг);
  • w — масса испаряемой влаги на 1 кг сухого материала (кг);
  • η — КПД сушильной установки (обычно 0.6–0.85);
  • 3600 — перевод кДж/ч в кВт.

Пример расчёта:

Условия: сушка песка с начальной влажностью 8% до конечной 0.5%. Производительность по сухому продукту — 3 тонны в час. Температура материала на входе — 20°C, на выходе — 120°C. Удельная теплоёмкость песка — 0.8 кДж/(кг·°C), теплота испарения воды — 2260 кДж/кг.

Шаг 1. Определяем массу испаряемой влаги:
При влажности 8% масса влажного материала на входе составляет около 3260 кг/ч.
Из них сухого вещества — 3000 кг/ч, воды — 260 кг/ч.
После сушки при влажности 0.5% в продукте остаётся примерно 15 кг воды.
Итого испаряется около 245 кг воды в час.

Шаг 2. Рассчитываем полезную тепловую нагрузку:
— На нагрев песка: 3000 кг × 0.8 кДж/(кг·°C) × 100°C = 240 000 кДж/ч
— На испарение воды: 245 кг × 2260 кДж/кг ≈ 554 000 кДж/ч
— Общая полезная теплота: 240 000 + 554 000 = 794 000 кДж/ч

Переводим в киловатты (1 кВт = 3600 кДж/ч):
794 000 / 3600 ≈ 221 кВт — это теоретически необходимая мощность.

Однако в реальных условиях учитываются:
— КПД сушильной установки (обычно 65–70%),
— Теплопотери через корпус барабана (до 25–30%).
Поэтому фактическая требуемая мощность горелки:
221 кВт / 0.68 ≈ 325 кВт — минимальная оценка,
а с запасом на технологические колебания — 420–480 кВт.

С учётом дополнительного резерва (10–15%) на изменение влажности сырья и пусковые режимы,
рекомендуемая мощность горелки — около 550 кВт.

Как выбрать промышленную горелку: критерии и модельный ряд

Современные промышленные блочные газовые горелки должны обладать:

  • Плавным регулированием мощности в диапазоне 10–100%;
  • Высокой степенью автоматизации;
  • Совместимостью с системами ПЛК и АСУТП.

Типовой модельный ряд блочных горелок

Модель Тепловая мощность, кВт Расход газа, н.м³/ч Применение
КГ-12 12–120 ≤12 Лабораторные установки, мини-линии
КГ-40 40–400 ≤45 Малые фермерские сушилки, пиломатериалы
КГ-120 120–1200 ≤130 Средние агрохолдинги, древесина
КГ-250 250–2500 ≤275 Цемент, известняк, крупные АПК
КГ-600 600–6000 ≤650 Металлургия, крупнотоннажные линии
КГ-1200 до 12 000 ≤1300 Промышленные комплексы, экспортные проекты

Совет: для точного подбора рекомендуется запросить теплотехнический расчёт у специалистов — каталожные данные часто идеализированы, а реальные условия требуют индивидуального подхода.

Распространённые ошибки при подборе горелок

  1. Завышение мощности «про запас»
    → Ведёт к нестабильной работе на минимальной мощности, прогару камеры сгорания, повышенному выбросу NOx.
  2. Игнорирование диапазона регулирования
    → Горелка без плавного регулирования (10–100%) не сможет адаптироваться к изменению влажности сырья.
  3. Отсутствие интеграции с АСУ
    → Современные сушильные барабаны управляются через ПЛК, который корректирует мощность горелки, скорость вращения и положение заслонок. Несовместимость — источник сбоев.

Практический чек-лист: что предоставить инженеру для расчёта

Перед обращением за расчётом подготовьте:

  • Тип материала и его физико-химические свойства;
  • Влажность на входе/выходе (%);
  • Желаемая производительность (т/ч);
  • Доступный тип топлива (природный газ, сжиженный и т.д.);
  • Габариты существующего или проектируемого барабана;
  • Наличие системы автоматизации (ПЛК).

Заключение: мощность — это баланс, а не максимум

Правильно подобранная горелка — это не просто источник тепла, а интеллектуальный элемент технологической цепи. Она обеспечивает стабильность, энергоэффективность и соответствие нормам.

Если вы подбираете оборудование для сушки песка, зерна, древесины или химических продуктов, обратите внимание на промышленные блочные горелки с плавным регулированием и поддержкой АСУТП. Они разработаны с учётом реальных условий эксплуатации и прошли проверку на тысячах установок.

Не гадайте с мощностью — получите точный расчёт

Более 20 лет инженеры-теплотехники разрабатывают промышленные горелки и выполняют индивидуальные расчёты мощности под реальные условия эксплуатации — а не по усреднённым каталогам.

Мы предлагаем не «подбор по таблице», а:

  • Бесплатный теплотехнический расчёт с учётом вашего материала, производительности и инфраструктуры;
  • Подбор модели с нужным диапазоном регулирования (10–100%) и совместимостью с вашей АСУТП;
  • Рекомендации по интеграции в существующую или новую сушильную линию.

Горелки такого типа уже работают на тысячах установок — от фермерских сушилок до крупных промышленных комплексов.

Оставьте заявку с данными по вашему процессу — и получите обоснованную рекомендацию по мощности, модели и схеме подключения горелки, а не просто коммерческое предложение.

Обсудить задачу
Обсудить задачу
Отправьте заявку — с вами свяжется инженер:
  • Обсудить технические вопросы
  • Подготовить коммерческое предложение
  • При необходимости договориться о встрече
  • Организовать экскурсию на производство