книги из ГПНТБ / Эффективное использование газового топлива Сб. ст
.pdf
|
■ / . у / |
/ * |
/ • ; |
о |
* |
■' |
' |
|
|
|
ЭФ Ф Е К Т И В Н О Е
ИС П О Л Ь З О В А Н И Е ГАЗОВОГО ТОПЛИВА
/7<эд редакцией кандидат а т ехнических наук
В. П. М ихеева
КУЙ Б'Ы ШЕВСКОЕ КНИЖНОЕ ИЗДА1ЕЛЬСТВ0
1962
6П2.21 |
|
•, |
-rm »<*•'«»• |
|
i-<‘ |
.. |
, #oco.?l |
||
3 ‘J4 |
|
«\ |
<T> |
|
|
A,. • •' |
*• |
\ • 4.-:• |
|
/;
- п H
П Р Е Д И С Л О В И Е
Программой Коммунистической партии Советского Союза по ставлена задача дальнейшего развития газовой промышленности. Одновременно с возрастающим применением природного и попут ного газа как сырья для химической промышленности намечен значительный рост использования его в качестве топлива для коммунально-бытовых, технологических и энергетических нужд.
В 1965 году будет добыто около 178 млрд, м3 природного газа, что почти S'6^5 раза превысит добычу в 1958 году и более чем в 30 раз в 1950 Деду. В конце текущего семилетия около 80% его будет использован»^ качестве топлива для промышленных и энер гетических установок,Ч>0% как сырье для химической промышлен ности и бытовое топливо>ч
Дальнейшее развитие поучит газовая промышленность Куйбы шевской области. Газификация промышленных предприятий здесь началась еще в годы Великой Отечественной войны, когда был построен крупнейший в то время магистральный газопровод Похвистиево— Куйбышев. Это строительство положило начало газификации Советского Союза.
В области проведены большие работы по строительству газо проводов, увеличению добычи и транспорта газа. Использование природного газа в 1961 году увеличилось в три раза по сравнению с 1950 годом, а в 1965 году количество добываемого и транспорти руемого газа должно,возрасти еще в два раза. Доля газового топлива в топливном балансе предприятий Куйбышевского совнар хоза к этому времени достигнет 25%.
Наиболее значительными потребителями газа в Куйбышевской областиявляются отопительные и промышленные котельные, а также технологические установки предприятий машиностроитель ной промышленности, предприятий промышленности строительных материалов, пищевых предприятий и энергетические котельные-. Большое количество газа потребляется коммунально-бытовыми установками.
В настоящее время более половины промышленных и отопи тельных котельных г. Куйбышева работает на газовом топливе.
3 ■
По обслуживанию все газовые котельные разделяются на две группы: одна группа относится к службе промпредприятий (СПП) треста Куйбышевгоргаз, другая находится в ведомственном под чинении.
С момента создания службы промышленных предприятий не сколько улучшилось газоиспользование в котельных: производится наладка горелок, составляются режимные карты, внедряются авто матика и контрольно-измерительные приборы.
Однако в целом состояние техники сжигания газа в промы шленных установках Куйбышевской области не соответствует со временным требованиям и возможностям. В котельных нередко можно наблюдать несовременное оборудование газопотребляю щих установок, низкую культуру их эксплуатации, отсутствие достаточного контроля и, как следствие, неоправданный перерас ход газового топлива. Многие газопотребляющие установки обору
дованы |
несовершенными, устаревшими горелками, изготовлены |
эти горелки часто очень некачественно. |
|
Как |
правило, газопотребляющие установки, особенно отопи |
тельные и промышленные котлы и небольшие промышленные печи, плохо оснащены приборами для контроля процесса горения. Недо статочно автоматизирована работа газовых печей и котельных установок.
Все эти факторы затрудняют правильную эксплуатацию газо вых установок и вызывают значительный перерасход газа. Обсле дования ояда предприятий, проведенные Куйбышевским политех ническим институтом (КПтИ), показали, что за счет улучшения использования газа, стабилизации его параметров, оснащения ус тановок наиболее современными горелками, приборами теплового контроля и минимально необходимой автоматикой, расход газа мо жет быть снижен на 20—30% при одновременном улучшении пока зателей работы установок.
Многие научно-исследовательские и проектные организации Советского Союза накопили богатый опыт наиболее эффективного использования газового топлива в различных теплотехнических установках.
Большие работы по изысканию рациональных приемов сжига ния природного и попутного газа ведутся в различных организаци ях нашей области, в частности в г. Куйбышеве, в лаборатории газовой теплотехники при Куйбышевском политехническом инсти туте, инженерно-строительном институте и на ряде других промыш ленных предприятий.
В лаборатории газовой теплотехники при Куйбышевском политехническом институте разработан ряд оригинальных газовых горелок, нашедших широкое применение далеко за пределами нашей области, накоплен большой опыт по переводу на газ раз личных теплотехнических установок. Коллектив лаборатории имеет значительное число изобретений в области газовой теплотехники
4
Наиболее интересные работы по использованию газа в про мышленности и быту нашли свое отражение в статьях настоящего сборника.
Б сборнике освещается состояние техники сжигания природ ного и попутного газа на предприятиях ведущих отраслей промыш ленности и в коммунально-бытовых установках г. Куйбышева и, кроме того, описываются новые технологические приемы сжигания газа, конструкции более совершенных газогорелочных устройств, а также излагаются вопросы теплового контроля и ав.томатизации процесса горения газового топлива.
Наибольшее внимание уделено вопросам использования газового топлива на предприятиях машиностроительной промышленности, предприятиях промышленности строительных материалов, в отопи тельных и промышленных котельных. Особо рассмотрен весьма важный для условий г. -Куйбышева вопрос стабилизации теплоты сгорания газа, подаваемого в городские сети.
Для теплотехников машиностроительных заводов, потребляю щих газовое топливо, представят несомненный интерес материалы, относящиеся к вопросам создания безокислительной атмосферы в нагревательных печах и возможностям применения радиационных горелочных *груб в термических печах с контролируемой атмосфе рой.
Широкий круг читателей заинтересуют статьи, посвященные особенностям сжигания газового топлива под котлами, в частности материалы, относящееся к подовым горелкам, незаслуженно игнорируемым в котельных нашей области.
Сборник* может быть полезным для инженерно-технических ра ботников, связанных с эксплуатацией, наладкой и проектирова нием установок, работающих на газовом топливе, а также для студентов теплотехнических специальностей высших и средних учебных заведений.
Р А З Д Е Л I
СЖИГАНИЕ ГАЗА ПОД КОТЛАМИ
А. М. Эрлихман,
ПЕРЕОБОРУДОВАНИЕ КОТЛОВ ДЛЯ РАБОТЫ НА ГАЗОВОМ ТОПЛИВЕ
При переводе котлов на газ особое внимание необходимо уделить выбору конструкции горелок, количества и способа их раз мещения, что определяется главным образом особенностями котла и газового топлива. Следует также произвести тепловой расчет котла на газе, в результате которого может выявиться необходимость изменения экранных поверхностей, пароперегревателя и хвосто вых поверхностей нагрева. Все это поззолит выбрать схему перевода котла на газ. Выбранная схема должна быть простой и в то жевремя обеспечивать надежность и экономичность работы котла.
Выбор типа горелок
Рассмотрим условия применения тех или иных горелок в за висимости от особенностей котлов.
1. Для чугунных отопительных котлов (типа ВНИИСТО, Стреля, Стребеля и др.) наибольшее применение нашли и.нжекционные газовые горелки частичного смешения низкого давления (так называемые атмосферные горелки). Устанавливаются они в топ ках котлов обычно в блоке (из 2—4 горелок) и работают устой чиво. Ьднако встречаются случаи неэкономичной работы горелок — большие коэффициенты избытка воздуха и повышенное содержание СО. Такое явление — результат плохого смесеобразования вслед ствие неудачно выполненной подачи вторичного воздуха. Для хорошего смесеобразования необходимо осуществить равномер ный подвод воздуха к корням факелов [1].
2. Для чугунных отопительных котлов типа НР(ч), HP, Ревонатова, «Универсал», «Пламя», МГ и др. широко применяются инжекционные х-орелки полного смешения среднего давления. Хорошая работа таких горелок сильно зависит от качества их изготовления (чистоты поверхности, соосности сопла и смесителя). Диапазон регулирования этих горелок колеблется в пределах от 100 до 40%. С целью увеличения диапазона регулирования в го релках системы инженера Казанцева (ИГК) установлены метал лические стабилизаторы, которые обеспечивают устойчивую ра-
•7
боту в пределах изменения давления газа от 0,03 до 0,5 ати К недостаткам горелок ИГК следует отнести прогорание стабили затора в выключенной горелке при работающих других горелках. Для защиты стабилизатора приходится держать открытым воз душный регулятор, то есть вести работы с повышенным коэф фициентом избытка воздуха.
Для рассматриваемой группы котлов на предприятиях Куй бышевского совнархоза применяются также диффузионные бездутьевые горелки низкого (ДНМ) и среднего (ДСМ) давления газа.
Однако диффузионные горелки низкого давления не следует применять, потому что высокая степень экранирования котлов приводит к значительному снижению температуры в топке, пе реохлаждению факела и, как следствие, к ухудшению сгорания газового топлива.
Диффузионные горелки среднего давления в тех' же условиях обладают устойчивостью факела и поэтому их .можно рекомен довать к установке.
3. Для жаротрубных котлов с успехом применяются, бездутьевые диффузионные горелки среднего и низкого давления. Уста новка этих горелок обязательно требует футеровки жаровых труб, необходимой для предохранения газового факела от переохлаж дения [I]. При среднем давлении газа хорошие результаты дают инжекционные горелки полного смешения, особенно в сочетании со вторичными керамическими излучателями [I].
4.Для вертикальных котлов типа Шухова, Шухова-Сарафа, ВГД и др. наибольшее распространение получили инжекционные горелки как низкого, так и среднего давления с керамическими стабилизаторами горения, улучшающими также процесс горения.
Необходимо отметить, что во всех четырех рассмотренных группах котлов хорошие результаты дают подовые горелки низ кого давления, работающие без вентиляторного дутья.
5.Для промышленных котлов в зависимости от их конструк ции и панепроизводительности можно рекомендовать следующие
типы горелок:
а) инжекционные полного смешения среднего давления газа;
б) диффузионные бездутьевые низкого и среднего давления газа;
в) подовые и вертикально-щелевые; г) дутьевые (в том числе с регулируемой теплоотдачей фа
кела).
При стабильном давлении газа 3000—5000 мм вод. ст. следует устанавливать' инжекционные горелки, так как они не требуют принудительной подачи воздуха и позволяют легко осуществлять газовоздушное пропорционирование. Весьма полезным является сочетание инжекционных горелок со вторичными излучателями, которые стабилизируют фронт горения, улучшают процесс горения и, кроме того, повышают к. п. д. котла.
8
Однако возможность установкиинжекционных горелок огра ничивается их размерами. Например, осесимметричные инжекционные горелки производительностью более 100 нм3/час~ имеют длину более 2 м, что сильно затрудняет их компоновку на котлах.
Поэтому приходится приоегагь к |
горелкам, изогнутым под уг |
лом 90°. |
имеют плоские инжекционные |
Значительно меньшую длину |
горелки, которые легко компонуются с любыми топками. К сожа лению, плоские инжекционные горелки большой производитель ности (более 200 нмй/час) еще недостаточно проверены в произ водственных условиях.
Если давление газа неустойчиво или |
диапазон регулирова |
|
ния горелок не соответствует режимам работы котла, |
то приме |
|
нение инжекционных горелок невозможно. |
давления |
|
Недостатком всех инжекционных горелок среднего |
||
является шум, который тем больше, чем больше давление. |
||
Для промышленных котлов с малой |
степенью экранирования |
|
(типа Шухова, Бабкок-Вилькокс, Штейнмюллер, Шухова-Берлина
и др.) хорошие результаты дают бездутьевые |
диффузионные |
го |
релки • ДНМ и ДСМ производительностью |
до 350 нм3/час |
.при |
разрежении в топке от 2 до 5 мм вод. ст. Эти горелки имеют срав нительно малые габариты, они просты по конструкции, устойчивы и надежны в эксплуатации. Выбор диффузионных бездутьевых го релок ДНМ и ДСМ Следует производить по режимным и конструк тивным графикам [1].
Хорошая работа этих горелок может быть обеспечена только при качественном изготовлении всех деталей, с обязательным соб
людением всех размеров, обработки |
и при тщательной |
сбор |
|
ке [2]. |
|
|
|
Необходимо разработать схемы автоматизации |
бездутьевых |
||
диффузионных горелок и, в частности, |
регулятор пропорциони- |
||
рования газовоздушной смеси. Внедрение таких схем |
обеспечит |
||
повышение экономичности рассматриваемых горелок. |
(типа |
ДКВ, |
|
Для котлов с высокой степенью |
экранирования |
||
ВВД, КРШ и др.}, в особенности работающих на попутном газе, бездутьевые диффузионные горелки не могут быть рекомендованы. Основная причина — переохлаждение факела (особенно при по ниженных нагрузках котла). В котлах ДКВ и ВВД, кроме того, на работе горелок отрицательно сказывается .несимметричный от вод продуктов сгорания из топки, который может привести к воз никновению пульсаций в топке.
В последние годы хорошо зарекомендовали себя вертикально щелевые, а также подовые горелки, которые для котлов произво дительностью до 10 т/час не требуют принудительной подачи воз духа.
Применение подовых горелок затруднительно, если необходим быстрый переход ,на твердое топливо.
В тех случаях, когда требуется устанавливать горелки единич-
ной производительности более 200—300 нм3/час, то есть когда инжекционные и бездутьевые диффузионные неприменимы, нужно переходить к дутьевым горелкам.
Хорошие результаты в сильно экранированных котлах могут дать горелки с регулируемой теплоотдачей факела. При высоких нагрузках они будут работать со светящимся факелом, обеспечи вающим интенсивную теплоотдачу в топке. При пониженных наг рузках устойчивость горения будет достигаться переходом к менее светящемуся факелу, определяемому кинетическим режимом сжи гания газа.
Количество горелок и их размещение
При выборе числа горелок и схемы их размещения нужно иметь в виду следующее.
Большое число горелок усложняет обслуживание котла,, пони жает надежность его работы, затрудняет применение автоматики и удорожает перевод котла на газовое топливо.
С другой стороны, при большом числе горелок можно достиг нуть наиболее равномерного заполнения факелом топочного объ ема, что особенно важно для экранированных котлов. Чаще всего горелки размещаются на фронте котла, и число их принимается равным числу секний топки. Предпочтительно одноярусное раз мещение горелок. Высота и угол наклона их должны обеспечить наиболее полное использование объема топки и удобство обслу живания.
Схема размещения горелок зависит от вида и способа сжи гания резервного топлива.
Наиболее удобным резервным топливом является мазут. Ма зутные форсунки, как правило, легко компонуются с газовыми горелками. Исключение составляют инжекционные горелки, кото рые могут быть использованы только как газовые. В этом случае мазутные форсунки размещаются отдельно от газовых горелок.
При камерном сжигании твердого топлива широко применя ются газовые горелки, встроенные в пылеугольные; в шахтно мельничных топках они встраиваются в шлицы вторичного воз духа [3].
При слоевом сжигании твердого топлива и необходимости до статочно быстро переходить на это топливо газовые горелки приходится размещать на боковых стенках гопки, оставляя фронт котла оборудованным для подачи твердого топлива. Такой способ размещения горелок применим, если при этом не загроможда ются проходы между котлами. Вместе с тем боковое размещение горелок ухудшает условия обслуживания котла.
Выбирая |
ту или иную компоновку, нужно иметь в виду, что |
при работе |
котлов на газе не должно возникать повреждений |
топочной обмуровки и экранных поверхностей нагрева. Здесь су щественное влияние оказывают правильная оценка длины фИкела
10