3. Определение кпд котла.

Коэффициентом полезного действия (КПД) парового или водогрейного котла называют отношение полезной теплоты к располагаемой теплоте. Не вся полезная теплота, выработанная агрегатом, направляется к потребителям. Часть выработанной теплоты в виде пара и электрической энергии расходуется на собственные нужды. Например: на собственные нужды расходуется пар для привода питательных насосов, обдувку поверхностей нагрева, а электроэнергия – для привода дымососа, вентилятора, питателей топлива, мельниц системы пылеприготовления и т.д.

Под расходом на собственные нужды понимают расход всех видов энергии на производство пара или горячей воды. Поэтому различают КПД агрегата брутто и нетто. Если КПД котла определяют по выработанной теплоте, то его называют брутто, а если по отпущенной – нетто. Разность между выработанной и отпущенной составляет расход на собственные нужды. КПД брутто агрегата характеризует степень его технического совершенства, а КПД нетто – коммерческую экономичность.

а) КПД брутто котельного агрегата (%) можно определить по уравнению прямого баланса.

η_пр=Q₁100/Q_р^р , где Q₁=Д(h_пп-h_пв)/B;

Это отношение количества теплоты, воспринятой рабочей средой Q₁ к располагаемой теплоте, поступающей на горение рабочей массы топлива Q_р^р.

б) КПД брутто котла можно определить методом обратного баланса

100% = q₁+q₂+q₃+q₄+q₅+q₆

q₁ = 100·Q₁/ Q_р^р = η;

100% = η+ q₂+q₃+q₄+q₅+q₆

η = 100 - ( q₂+q₃+q₄+q₅+q₆)

Определение КПД по уравнению прямого баланса принимают в основном при отчетности за длительный промежуток времени (месяц, неделя), а по уравнению обратного баланса – при испытании котельных агрегатов.

Для повышения рентабельности котла необходимо стремиться к снижению тепловых потерь, а также сокращать расходы тепловой и электрической энергии на собственные нужды. Сравнение экономичности работы различных

Билет №8

Одоризация газа

Большинство горючих газов не имеют цвета и запаха, поэтому при утечках газа в помещениях может незаметно образоваться газовоздушная смесь, способная вызвать взрыв или удушье. Для быстрого обнаружения утечек газа ему искусственным путем придается резкий специфический запах, не похожий на другие запахи бытовых и производственных помещений. Процесс придания газу искусственного запаха называется одоризацией, а вещества, используемые для этого, называются одорантами.Одоранты – это легко испаряющиеся жидкости – органические сернистые соединения, получаемые из сернистой нефти. Например, этилмеркаптан С₂Н₅SH. Сера, входящая в его состав, и придает специфический запах одоранту.Одоризация газа производится дважды: первичная - на месте добычи газа и повторная – перед подачей газа в городские сети.

Основное правило одоризации нетоксичных природных газов:

Количество одоранта, добавляемого в природный газ, должно быть таким, чтобы запах газа начинал ощущаться при концентрации его в воздухе, составляющей 20% нижнего предела взрываемости и выше. Например, для газа, состоящего из метана, запах газа должен ощущаться, начиная с 1%-й концентрации. Для сжиженных газов, имеющих очень низкий нижний предел взрываемости запах утечек газа должен ощущаться при концентрации 0,4%. Исходя из этих условий, фактический расход этилмеркаптана на 1000м³ природного газа составляет 16г, а на 1 тонну сжиженного газа – 40г

Интенсивность запаха газа определяется органолептическим методом комиссией из 5 человек при концентрации природного газа в воздухе 1%. Оценка запаха выражается в баллах (от 0 до 5). В соответствии с ГОСТ 5542-87 интенсивность запаха природного газа при концентрации 1% должна быть 3 балла. Органолептический метод достаточно субъективен, поэтому в настоящее время разработаны приборы для определения степени одоризации газа, исключающие влияние человеческого фактора. Например, индикатор интенсивности запаха ИЗО является переносным прибором и показывает степень одоризации газа в баллах.

Одоризация газаОдоризация производится с целью придания газу запаха. К одорантам предъявляются следующие требования:Должны обладать резким специфическим запахом.

Одоранты и продукты их сжигания не должны быть токсичны и коррозионны.Продукты сгорания одоранта не должны иметь запаха.Одоранты должны быть дешевыми и недефицитными, а их расход минимальным.Расходы некоторых одорантов на 1000 Нм³ природного газа: каптан -16г., этилмеркаптан –16 г., пенталарм – 18 г., колодорант –217 г.Одоризация является заключительной стадией обработки горючих газов в ГС и производится с помощью испарительных, барботажных и капельных установок.В испарительных установках часть газа направляется в металлическую емкость, наполовину заполненную одорантом. В верхней части ёмкости имеются перегородки, значительно увеличивающие скорость газа. Проходя с большой скоростью над поверхностью одоранта, газ испаряет одорант, насыщается его парами, а затем, смешиваясь с основным потоком газа, придаёт всей его массе запах.

В барботажных установках внутри ёмкости с одорантом размещаются барботажные трубы, в которые подается газ. Газ, выходя через отверстия в трубках, барботирует сквозь толщу одоранта, насыщается его парами, а затем, смешиваясь с основным потоком газа, придает всей массе газа запах.

В капельных установках одорант впрыскивается в поток газа с помощью капельниц (форсунок). Мелкие капли одоранта испаряются в потоке газа и придают ему запах.Назначение и классификация ГРП ГРУГРП и ГРУ служат для снижения давления газа и автоматического поддержания его на выходе постоянным независимо от расхода газа у потребителей и колебания давления газа на входе.

Постоянство давления газа у потребителя обеспечивает экономичную и безопасную работу газоиспользующих установок. Кроме снижения давления газа в ГРП и ГРУ производится его очистка от механических примесей, а также автоматическое прекращение подачи газа при недопустимом повышении или понижении давления газа на выходе. По устройству ГРП и ГРУ не отличаются друг от друга. Они отличаются по назначению, по давлению газа на вводе и по исполнению. По назначению они делятся на:ГРП, монтируемые на распределительных газопроводах поселений, а также на газопроводах–вводах предприятий для подачи газа крупным газопотребляющим установкам и агрегатам.ГРУ, монтируемые в помещениях, где установлены газопотребляющие агрегаты относительно небольшой мощности. По исполнению ГРП и ГРУ могут быть шкафными, блочными и обычного исполнения. Шкафные ГРП имеют металлические ограждения в виде шкафа (ШРП), блочные (ГРПБ) – это устройства полной заводской готовности в транспортабельном блочном исполнении. По давлению газа на вводе ГРП и ГРУ могут быть высокого давления (Р₁> 0,3 МПа) и среднего давления (Р₁ ≤ 0,3 МПа).Требования к ГРПСогласно СНиП 42–01–2002.“Газораспределительные системы“, ГРП следует размещать:- отдельно стоящими;- пристроенными к газифицированным производственным зданиям, котельным и общественным зданиям с помещениями производственного характера;- встроенными в одноэтажные газифицируемые производственные здания и котельные; на покрытиях газифицируемых производственных зданий I и II степеней огнестойкости класса С0 с негорючим утеплителем;- вне зданий на открытых огражденных площадках под навесом на территории промышленных предприятий.ГРПБ следует располагать отдельно стоящими. Конструкция контейнеров ГРПБ должна состоять из двух слоев металла и негорючего утеплителя между ними. ШРП размещают на отдельно стоящих опорах или на наружных стенах газифицируемых производственных зданий.Отдельно стоящие ГРП должны располагаться на определенных расстояниях от зданий и сооружений в зависимости от давления газа на вводе в ГРП: - не менее 10м при давлении Р ≤ 0,6 МПа; - не менее 15 м при давлении Р = 0,6 до 1,2 МПа.Отдельно стоящие здания ГРП должны быть одноэтажными, бесподвальными с совмещенной кровлей (бесчердачными) и быть не ниже II степени огнестойкости. Здания ГРП должны иметь совмещенную кровлю легкой конструкции массой не более 70 кг/м². Помещения ГРП должны отвечать требованиям производств категории А.

Материал полов, устройство окон и дверей, должны исключать образование искр. Стены и перегородки должны быть газонепроницаемыми, стены из кирпича следует оштукатуривать с двух сторон. Двери ГРП и ГРПБ должны быть противопожарными, открывающимися наружу.

Необходимость отопления ГРП определяется в зависимости от климатических условий. Максимальная температура теплоносителя не должна превышать 130^оС.

В помещениях ГРП должно быть естественное и искусственное освещение и естественная вентиляция, обеспечивающая не менее трехкратного воздухообмена в один час.В ГРП должно быть предусмотрено рабочее и аварийное освещение. Электрооборудование должно быть во взрывозащищенном исполнении. При объеме здания ГРП более 500м³ следует предусматривать внутреннее пожаротушение. Здания ГРП должны оборудоваться системой молниезащиты.Телефоны в помещениях ГРП должны быть во взрывозащищенном исполнении или в обыкновенном исполнении, установленные снаружи здания. Допускается использование персоналом сотовых телефонов.Требования к ГРУ

ГРУ следует размещать в помещении, где располагается газоиспользующее оборудование, а также непосредственно у агрегатов для подачи газа к их горелкам.Разрешается подача газа от одной ГРУ к агрегатам, расположенным в других помещениях одного здания, при условии, что эти агрегаты работают с одинаковыми давлениями газа и в помещение обеспечен круглосуточный доступ обслуживающего персонала.Количество ГРУ в одном помещении не ограничивается. Каждая ГРУ должна иметь не более двух линий регулирования давления газа. Давление газа на вводе ГРУ должно быть не более 0,6 МПа.ГРУ размещаются:- в помещениях категорий Г и Д, в которых расположены газоиспользующие установки, или смежных помещениях, соединенных с ними открытыми проемами;- в помещениях категории В, если расположенные в них газоиспользующие установки вмонтированы в технологические агрегаты производства.

Не допускается размещать ГРУ в помещениях категорий А и Б, в подвальных помещениях, в жилых домах.В помещениях ГРУ должна быть вентиляция не менее чем с трехкратным воздухообменом в один час, и искусственное электрическое освещение. Вопрос3ВОДЯНЫЕ ЭКОНОМАЙЗЕРЫ Водяные экономайзеры изготовляют двух типов: чу­гунные из ребристых труб и стальные гладкотрубные. Чугунные водяные экономайзеры применяются для котельных агрегатов малой и средней мощности на из­быточное давление до 2,4 МПа/м².

На рис. 48 показаны блочные чугунные экономайзе­ры, разработанные ВТИ совместно с Кусинским маши­ностроительным заводом. Эти экономайзеры собираются на месте монтажа из ребристых труб и деталей. Трубы изготовляются двух размеров: длиной 2 м, поверхностью нагрева с газовой стороны 2,95 м², живое сечение 0,12 м² и длиной 3 м, поверхностью нагрева 4,49 м², живое сече­ние 0,184 м². Диаметр труб в свету 50 -мм.Экономайзеры выпускаются отдельными блоками в облегченной обмуровке с металлической обшивкой. Они отличаются большой герметичностью, что позволяет при­менять их и для котлов, работающих с наддувом при давлении до 300 мм вод. ст. Блоки изготовляются одноколонковые (рис. 48,а) и двухколонковые (рис. 48,6). В горизонтальном ряду устанавливается от двух до девяти труб. Число труб в горизонтальном ряду определяется из условий получения требуемой скорости движения ды­мовых газов, которая при номинальной нагрузке котлоагрегата и при сжигании газа и мазута должна быть равной 6—8 м/с; при сжигании твердого топлива — от 7 до 10 м/с, а число горизонтальных рядов — из условий получения требуемой поверхности нагрева экономайзера. В двухколонковых экономайзерах между колонками ус­танавливается металлическая перегородка. Экономайзер опирается на общий несущий каркас.

На концах каждой ребристой трубы имеются квад­ратные фланцы (приливы) несколько большего размера, чем ребра на трубе. При сборке экономайзера каждая ребристая труба опирается этими фланцами на фланцы другой нижележащей трубы, образуя таким образом две сплошные металлические стенки; две другие стенки экономайзера образуются изоляцией с обшивкой или кир­пичной кладкой. Для достижения необходимой плотно­сти между фланцами устанавливаются асбестовые про­кладки. Трубы экономайзера соединяются между собой специальными деталями (калачами) или соединительны­ми трубами на фланцах с паронитовыми прокладками.Питательная вода подается в одну из крайних ниж­них труб экономайзера, затем через соединительные ка­лачи она последовательно проходит снизу вверх по всем трубам, после чего подогретой до необходимой темпера­туры поступает в котел. Температура нагретой воды на выходе из индивидуальных экономайзеров должна быть ниже температуры насыщения при данном давлении не менее чем на 20°С во избежание парообразования в эко­номайзере и гидравлических ударов. Вода, поступающая в экономайзер, должна иметь температуру на 10°С выше температуры точки росы (температуры конденсации во­дяных паров) дымовых газов, что исключает возмож­ность образования влаги на поверхности труб. Скорость воды в экономайзере должна быть в пределах 0,5— 1 м/с.Дымовые газы в экономайзерах обычно направляют­ся сверху вниз, т. е. навстречу движению воды, благода­ря чему создается противоток, что обусловливает лучший теплообмен между газами и водой.

Экономайзеры снабжаются стационарными аппарата­ми с одной или двумя обдувочными каретками. Сопловой аппарат обеспечивает эффективную очистку до четырех рядов труб по вертикали вверх и вниз.Водяные экономайзеры могут применяться для нагре­вания питательной или сетевой воды. В зависимости от назначения экономайзера изменяется схема соединения труб и экономайзеру присваивается индекс л (.пита­тельный) или т (теплофикационный).Температура газов за экономайзером для котловДКВР составляет: при сжигании твердого топлива 155— 180°С, жидкого—175—180°С и газообразного 145— 155°С; температура воды в экономайзере: питательный на входе 100°С и на выходе 140—155°С, сетевой на входе 70°С и на выходе 101—117°С. Стальные гладкотрубные водяные экономайзеры вы­полняют из стальных труб с наружным диаметром 28— 32 мм, изогнутых в виде горизонтальных змеевиков (рис. 49). Концы труб развальцованы или приварены к коллекторам. Стальные экономайзеры широко применя­ются в котельных агрегатах среднего давления и паропроизводительности.Поверхность нагрева экономайзера разбивается по высоте на несколько пакетов высотой до 1,5 м, между ко­торыми предусматривается разрыв 600—800 мм. Такое разделение необходимо для лучшего обслуживания эко­номайзера, производства ремонта и монтажа. Крепление змеевиков осуществляется с помощью опорных стоек или балок.Питательная вода поступает в нижний коллектор эко­номайзера, проходит последовательно снизу вверх по всем змеевикам и выходит через верхний коллектор, на­правляясь в барабан котла. Дымовые газы в экономай­зере движутся обычно сверху вниз, т. е. навстречу потоку воды, благодаря чему осуществляется противоток, обес­печивающий высокий коэффициент теплопередачи.

Для предотвращения заноса летучей золой минимальная скорость дымовых газов в экономайзере при сжига­нии твердого топлива должна быть не ниже 6 м/с, а по условиям золового износа труб змеевиков — не более 10 м/с.Стальные экономайзеры бывают некипящего типа, в которых по условиям нормальной работы котла темпера­тура нагреваемой воды на выходе из экономайзера не достигает температуры кипения воды при данном давле­нии не менее чем на 40°С, и кипящего типа, в котором часть (до 10—15%) воды, проходящей через него, испа­ряется.Неравномерное распределение воды по змеевикам экономайзера может привести к неполадкам и авариям. В некипящих экономайзерах в этом случае может про­изойти закипание воды, иногда «запаривание» змееви­ков (т. е. образование в них пара), а в кипящих эконо­майзерах (во выходной части)—расслоение пароводя­ной смеси. Это может вызвать пережог змеевиков (при высокой температуре газов). В связи с этим змеевиковые экономайзеры рассчитывают так, чтобы скорость во­ды в некипящем экономайзере была не менее 0,3— 0,4 м/с при номинальной нагрузке котла; на выходной части кипящего экономайзера она принимается не менее 1 м/с во избежание перегрева металла труб змеевиков.При растопке котла, когда он не дает пара, питатель­ную воду, идущую на охлаждение экономайзера, прихо­дится через обгонную линию возвращать обратно в пи­тательный бак. В современных котельных агрегатах во избежание перегрева воды во время растопки водяной экономайзер включается при помощи специальной ре­циркуляционной линии в общую циркуляцию воды в кот­ле. Для этого нижний входной коллектор экономайзера соединяется трубой с водяным объемом верхнего бараба­на котла. На этой линии устанавливается запорная ар­матура (вентиль, задвижка), которая при нормальной работе котлоагрегата находится в закрытом состоянии. В котельных агрегатах со ступенчатым испарением ре­циркуляционная линия присоединяется к чистому отсеку верхнего барабана.Основной задачей эксплуатации водяных экономайзе­ров при работе на твердом топливе является постоян­ная и систематическая очистка их от внешних загрязне­ний. Занос экономайзеров золой наблюдается более ин­тенсивно при снижении нагрузки котлоагрегата, т. е. когда резко снижается скорость газов. В случае частичного заноса змеевиков золой газы устремляются в ту часть экономайзера, где меньше сопротивление. В таких мес­тах дымовые газы движутся с повышенной скоростью, что приводит к чрезмерному износу труб летучей золой. На отключаемом по воде экономайзере должно быть установлено не менее двух предохранительных клапанов с диаметром прохода не менее 32 мм каждый. Один кла­пан устанавливается на выходе воды из экономайзера до запорного органа (по ходу воды), другой — на входе в экономайзер после запорного органа (по ходу воды). На экономайзере кипящего типа между ним и бараба­ном котла никакая арматура не устанавливается.

Билет №9

Балластные примеси и влажность газа

В горючих газах всегда содержатся балластные примеси (СО₂, N₂, О₂) и водяные пары которые ухудшают качество топлива т.е. снижают его теплоту сгорания, кроме этого они вызывают коррозию металла. В горючих газах имеются и горючие вредные примеси, которые также вызывают коррозию металла и могут привести к отравлению людей(H₂S, NH₃). Водяные пары при понижении температуры газа конденсируются, образуя капельную влагу.Вода вызывает коррозию металла, которая усиливается в присутствии агрессивных газов (H₂S, О₂). При понижении температуры ниже 0^оС вода замерзает, образуя ледяные пробки в импульсных трубках КИП; образование льда выводит из строя арматуру и оборудование.

Особую опасность представляют кристаллогидраты – это химические соединения одной молекулы газа и нескольких молекул воды. Например: СН_4*6Н₂О; С₃Н_8*18Н₂О. Внешне кристаллогидраты похожи на снег, а при уплотнении похожи на лед, они образуются при положительных температурах вплоть до +20^оС. Они, как и лед, образуют закупорки газопроводов, выводят из строя арматуру. Для предупреждения вредного влияния балластных примесей и водяных паров все горючие газы на месте добычи подвергают очистке от балласта и осушке от водяных паров. Кроме этого все газопроводы прокладывают с уклоном, в нижних точках устанавливают конденсатосборники, из которых периодически удаляют конденсат.Требования к газовому топливуВ соответствии с ГОСТ 5542 – 87 "Газы природные горючие для коммунально-бытового назначения" горючие газы должны иметь:

- Постоянный химический состав;Высокую теплоту сгорания, не ниже 7600 ккал/м³ (31800 кДж/м³); Пределы значения числа Воббе высшего Wо_в = 41200 – 54500 кДж/м³ _; Отклонение числа Воббе от нормативного – не более +5%Резкий специфический запах; Интенсивность запаха при концентрации в воздухе 1% - не мене 3 баллов.- Минимальное содержание вредных и токсичных примесей.На 100 м³ горючего газа содержание примесей должно быть не более: H₂S – 2 г; NH₃ – 2 г; HCN, CS₂ – 5 г; смола и пыль – 0,1 г; нафталин – 10 г летом, 5 г зимой; О₂ – 1%.Газовые фильтры

Газовые фильтры служат для очистки газа от окалины, ржавчины, пыли и других механических примесей. Требования к фильтрам:высокая степень очистки газа;

простота устройства и эксплуатации;удобство очистки фильтрующих набивок и кассет;малое гидравлическое сопротивление.В ГРУ, оснащенных регуляторами давления d_у < 50мм устанавливаются сетчатые фильтры.

Фильтр состоит из чугунного литого корпуса, внутрь которого вставлена обойма - это трубка из тонкой листовой стали с продольными прорезями на боковой поверхности. Внутрь обоймы вставляется латунная сетка с мелкими ячейками, которая и является фильтрующим элементом; для лучшего улавливания пыли сетка смачивается маслом. Сетчатые фильтры выпускаются d_у = 25 и 40мм и устанавливаются обычно в ШРП с небольшой пропускной способностью.В ГРП и ГРУ оснащенных регуляторами d_у  50мм устанавливаются кассетные волосяные фильтры. Они выпускаются двух модификаций: ФВ – с чугунным литым корпусом и ФГ – со сварным стальным корпусом.Фильтр ФВ состоит из литого чугунного корпуса, внутри которого размещается кассета круглой формы. Корпус кассеты выполняется в виде кольца, которое с торцев закрывается двумя стальными сетками. Между сетками размещается набивка из волосяных материалов: конского волоса, очесов капроновых нитей и других материалов. Набивка смачивается турбинным или висциновым маслом для лучшего улавливания пыли. Со стороны выхода газа к кассете приваривается стальная решетка – диск с отверстиями. Она удерживает набивку внутри кассеты, следовательно, при разборке и сборке фильтра необходимо правильно установить кассету. Волосяные кассетные фильтры выпускаются d_у = 50, 80, 100, 200, 300мм. Они рассчитаны на давление газа до 1,2 МПа.Фильтры кассетные в сварном исполнении (ФГ) выполняются из стали. Они имеют бочкообразную форму и съемную верхнюю крышку. Внутри корпуса размещается кассета прямоугольной формы. При одинаковых d_у присоединительных патрубков стальные сварные фильтры имеют пропускную способность в несколько раз большую, чем чугунные литые фильтры. Это объясняется большими размерами корпуса и большой площадью поперечного сечения кассеты.При работе фильтра он загрязняется, его сопротивление увеличивается, что можно обнаружить по показаниям дифманометра. При очень большом сопротивлении может произойти разрыв сетки и унос волоса из кассеты. Для каждого вида фильтров устанавливается максимально допустимая величина сопротивления: для сетчатых (ФС) – 200мм вод.ст. (2000Па)для чугунных (ФВ) – 500мм вод.ст. (5000Па)

для стальных (ФГ) – 1000 мм вод.ст. (10000Па)

Для очистки фильтра от загрязнения необходимо вывернуть или снять крышку, вынуть из корпуса обойму или кассету, промыть их в керосине (солярке), продуть сжатым воздухом, смочить маслом и все установить на место. Эта работа является газоопасной и должна выполняться за пределами помещения ГРП не ближе 5м от здания. В ГРП, оснащенных регуляторами с условным диаметром более 200мм, устанавливаются висциновые фильтры. Они выполняются из цилиндрического корпуса, заполненного кольцами Рашига. Насадка из колец Рашига смачивается висциновым маслом и является фильтрующим элементом фильтра.

ТЯГОВЫЕ И ДУТЬЕВЫЕ УСТАНОВКИ

Для обеспечения нормальной и бесперебойной рабо­ты котельного агрегата рекомендуется соблюдать два основных условия: непрерывно подводить воздух, необ­ходимый для горения топлива, и систематически уда­лять из котлоагрегата газообразные продукты сгорания. Для 'подачи воздуха в топку, перемещения дымовых га­зов, а также отвода их в атмосферу необходима неко­торая движущая сила, способная преодолеть возника­ющее сопротивление этому движению. Работа внешних сил в котельных создается двумя способами: при по­мощи естественной тяги через дымовую трубу (-воздух в топку 'поступает вследствие разрежения) и искусст­венной (механической) тяги, когда воздух в топку пода­ется дутьевым вентилятором, а тяга осуществляется ды­мососами. Работа внешних сил тратится на преодоление аэро­динамических сопротивлений газоводушного тракта. Си­лы сопротивления складываются из сопротивления, определяемого трением газов о стенки прямого канала постоянного сечения, которые называются сопротивле­нием трения, и сопротивления, вызываемого изменением направления движения потока (поворот, отвод, тройник, развилка, и др.) или формой (расширение и су­жение) капала, которые называются местными сопро­тивлениями. Сопротивление трения в случае отсутствия теплообмена и при постоянной плотности и вязкости среды пропорционально длине, коэффициенту сопротив­ления трения газов о стенки и обратно пропорциональ­но поперечным размерам канала. В котельных прямые участки каналов составляют небольшую протяженность, но имеется значительное количество фасонных частей газовоздухопроводов, а также наличие труб поверхно­стей нагрева, омываемых газами поперечным потоком. Поэтому в котельных агрегатах преобладают местные сопротивления, величина которых определяется коэффи­циентом местного сопротивления, принимаемого по справочным таблицам.

Сопротивление газового тракта складывается из со­противления колосниковой решетки (при слоевом сжига­нии), слоя топлива, газоходов котельного агрегата и местных сопротивлений.

Величина давления и аэродинамического сопротивле­ния измеряется в ньютонах на квадратный метр (Н/м²).

Естественная тяга применяется в котельных малой мощности, где сопротивление газового тракта составляет не более 25 Н/м². При большом сопротивлении дымовые трубы получаются очень высокими, на сооружение кото­рых требуются большие капитальные затраты.

Движущей силой при естественной тяге является раз­ность плотностей между наружным воздухом и дымовы­ми газами, находящимися в дымовой трубе, т. е. величи­ной самотяги, определяемой по формуле

Дымовые трубы выполняют металлическими (из ли­стовой стали), кирпичными и железобетонными. Метал­лические трубы применяются очень редко, главным об­разом для передвижных котельных и для вертикально-цилиндрических котлов. Кирпичные трубы применяются во всех котельных малой и средней мощности. Они со­оружаются высотой до 80 м. Трубы большей высоты сооружают из железобетона. Стоимость сооружения дымовых труб из кирпича и железобетона является очень высокой. Поэтому для каждой котельной строят одну трубу, к которой подключают несколько котельных агрегатов.

Высоту дымовой трубы при механической тяге выби­рают исходя из санитарных требований отвода дымовых газов на необходимую высоту. Для котельных, работаю­щих на газообразном топливе, высота трубы выбирается по конструктивным соображениям, но не ниже 20 м.

Диаметр устья дымовой трубы при естественной тя­ге принимают с таким расчетом, чтобы скорость дымо­вых газов на выходе из трубы была -равной 6—10 м/с, но не менее 4 м/с во избежание задувания дымовых га­зов в трубу при ветре и работе 'котельной в условиях пониженной нагрузки. При искусственной тяге скорость газов на выходе из трубы определяют из экономических соображений. Для отопительных и отопительно-промышленных котельных экономическая скорость дымовых га­зов при выходе из трубы составляет 10—12 м/с, для котельных средней мощности—15—25 м/с.

Дымососы и дутьевые вентиляторы применяют для искусственной (механической) тяги, т. е. удаления из ко­тельного агрегата газообразных продуктов сгорания и подачи воздуха в топку. Дымососы типа Д (вентиляторы типа ВД) производительностью до 27,8 м³/с имеют конструкцию одностороннего всасывания. Дымососы большей производительности выполняют с «двусторон­ним всасыванием.

Билет №10

Приведение объема газа к нормальным и стандартным условиямКоличество газа, заключенного в определенном объеме, зависит от его параметров, т.е. давления и температуры. Для точного учета количества добываемого и птребляемого газа объем газа приводят к нормальным или стандартным условиям.Все технические расчеты выполняют, исходя из объема газа, взятого при нормальных условиях (Р=760 мм рт.ст.,t=0^оС). Все финансовые расчеты между поставщиком и потребителем газа выполняют, исходя из объема газа при стандартных условиях (Р=760мм рт.ст.,t=+20^оС). Для пересчета объемов газа из рабочих условий в нормальные или стандартные обычно используют уравнение Клапейрона для идеального газа, Расходомеры и газовые счетчики показывают расход газа в рабочих м³, т.е. при действительном давлении и температуре газа в газопроводе. Для перевода объема (расхода) газа в нормальные или стандартные условия требуется знать рабочие параметры газа, следовательно, кроме расходомера или счетчика на газопроводе должны устанавливаться манометр и термометр, кроме этого требуется барометр для определения атмосферного давления. Обычно устанавливают регистрирующие приборы.Предохранительные запорные клапаны

Предохранительные запорные клапаны служат для автоматического прекращения подачи газа при резком повышении или понижении давления газа за регулятором давления выше или ниже установленных пределов.ПЗК является аварийным клапаном и срабатывает обычно при неисправности РД или значительном снижении давления газа на входе в ГРУ (ГРП). ПЗК является второй ступенью защиты ГРП, ГРУ от повышения давления на выходе. Первой ступенью защиты является ПСК. На крупных предприятиях, потребляющих большое количество газа и не допускающих перерывов в подаче газа, ПЗК в ГРП не устанавливают. Вместо них в ГРП устанавливается сигнализация предельных давлений газа. К таким предприятиям относятся электростанции, химические и металлургические предприятия. В этих случаях роль ПЗК выполняет РД, который в аварийных случаях прекращает подачу газа потребителям.В городских ГРП, и ГРУ котельных наибольшее распространение получили ПЗК типа ПКН (ПКВ) – клапаны низкого или высокого давления.Корпус ПКН имеет вентильную конструкцию с тарельчатым клапаном. Шток клапана связан с рычагом, при поднятии которого поднимается и клапан. Анкерный рычаг крючком зацепляется за штифт рычага клапана и удерживает рычаг и клапан в верхнем положении – клапан открыт. Ударный молоток удерживается в вертикальном положении кончиком коромысла, другой конец коромысла соединяется со штоком мембраны.При нормальном конечном давлении газа Р₂ импульс этого давления подается под мембрану и коромысло удерживает ударный молоток в вертикальном положении - клапан ПКН открыт, анкерный рычаг находится в зацеплении с рычагом клапана. При значительном изменении Р₂ мембрана вместе со штоком и коромыслом начинает перемещаться: при повышении Р₂ – вверх, при понижении Р₂ – вниз. Коромысло выходит из зацепления с ударным молотком, который, вращаясь вокруг оси, падает, ударяет по концу анкерного рычага. Анкерный рычаг выходит из зацепления с рычагом клапана, рычаг клапана под действием груза опускается, увлекая за собой шток и клапан, клапан садится на седло, т.е. происходит отсечка газа. При срабатывании ПЗК необходимо в котельной выключить агрегаты, а в ГРУ закрыть задвижку перед регулятором давления, выключить регулятор давления, выяснить и устранить причину срабатывания ПЗК. После этого необходимо поднять рычаг клапана и зацепить его за анкерный рычаг, ударный молоток осторожно положить на конец анкерного рычага. Далее открывается задвижка перед РД, включается в работу РД и устанавливается требуемое выходное давление Р₂. После этого необходимо поднять ударный молоток и зацепить его за кончик коромысла.

Настройка ПКН на срабатывание: верхнего предела при повышении конечного давления газа осуществляется вращением регулировочного стакана, который имеет резьбу. При ввертывании стакана сила сжатия пружины увеличивается, увеличивается и верхний предел срабатывания. При вывертывании стакана верхний предел срабатывания уменьшается. нижнего предела при понижении конечного давления производится изменением количества грузовых шайб на штоке мембраны.

В новых конструкциях ПКН грузовые шайбы отсутствуют. В этих ПКН нижний предел срабатывания регулируется вращением специального винта, смонтированного внутри регулировочного стакана. Нижний конец этого винта упирается в шток мембраны. Винт снабжен небольшой пружиной. В шкафных ГРУ с небольшой пропускной способностью применяется ПЗК типа ПКК-40М. Они изготавливаются D_У=25 и 40мм. Их особенностями являются:Возможность установки на вертикальном газопроводе.Срабатывают при повышении конечного давления газа Р₂, а также при понижении начального давления Р₁ ниже 15 кПа (1500 мм вод.ст).

Верхний предел срабатывания изменяется вращением регулировочного стакана.Нижний предел срабатывания не регулируется, т.к. он установлен на заводе - изготовителе.

Для включения ПКК-40М в работу, т.е. для его открытия, необходимо открыть кран (задвижку) перед РД, вывернуть на пол оборота пусковую пробку, после чего через 20 – 30 секунд завернуть пробку до упора. корпус;клапан;шток клапана;рычаг клапана;анкерный рычаг;

импульсная трубка конечного давления газа;

мембрана;шток мембраны;пружина;

регулировочный стакан;грузовые шайбы;

ударный молоток;коромысло;зацепление молотка с коромыслом;оси вращения рычагов;

зацепление анкерного рычага с рычагом клапана (штифт с крючком).

ТЯГОВЫЕ И ДУТЬЕВЫЕ УСТАНОВКИ

Для обеспечения нормальной и бесперебойной рабо­ты котельного агрегата рекомендуется соблюдать два основных условия: непрерывно подводить воздух, необ­ходимый для горения топлива, и систематически уда­лять из котлоагрегата газообразные продукты сгорания. Для 'подачи воздуха в топку, перемещения дымовых га­зов, а также отвода их в атмосферу необходима неко­торая движущая сила, способная преодолеть возника­ющее сопротивление этому движению. Работа внешних сил в котельных создается двумя способами: при по­мощи естественной тяги через дымовую трубу (-воздух в топку 'поступает вследствие разрежения) и искусст­венной (механической) тяги, когда воздух в топку пода­ется дутьевым вентилятором, а тяга осуществляется ды­мососами. Работа внешних сил тратится на преодоление аэро­динамических сопротивлений газоводушного тракта. Си­лы сопротивления складываются из сопротивления, определяемого трением газов о стенки прямого канала постоянного сечения, которые называются сопротивле­нием трения, и сопротивления, вызываемого изменением направления движения потока (поворот, отвод, тройник, развилка, и др.) или формой (расширение и су­жение) капала, которые называются местными сопро­тивлениями. Сопротивление трения в случае отсутствия теплообмена и при постоянной плотности и вязкости среды пропорционально длине, коэффициенту сопротив­ления трения газов о стенки и обратно пропорциональ­но поперечным размерам канала. В котельных прямые участки каналов составляют небольшую протяженность, но имеется значительное количество фасонных частей газовоздухопроводов, а также наличие труб поверхно­стей нагрева, омываемых газами поперечным потоком. Поэтому в котельных агрегатах преобладают местные сопротивления, величина которых определяется коэффи­циентом местного сопротивления, принимаемого по справочным таблицам.

Сопротивление газового тракта складывается из со­противления колосниковой решетки (при слоевом сжига­нии), слоя топлива, газоходов котельного агрегата и местных сопротивлений.

Величина давления и аэродинамического сопротивле­ния измеряется в ньютонах на квадратный метр (Н/м²).

Естественная тяга применяется в котельных малой мощности, где сопротивление газового тракта составляет не более 25 Н/м². При большом сопротивлении дымовые трубы получаются очень высокими, на сооружение кото­рых требуются большие капитальные затраты.

Движущей силой при естественной тяге является раз­ность плотностей между наружным воздухом и дымовы­ми газами, находящимися в дымовой трубе, т. е. величи­ной самотяги, определяемой по формуле

Дымовые трубы выполняют металлическими (из ли­стовой стали), кирпичными и железобетонными. Метал­лические трубы применяются очень редко, главным об­разом для передвижных котельных и для вертикально-цилиндрических котлов. Кирпичные трубы применяются во всех котельных малой и средней мощности. Они со­оружаются высотой до 80 м. Трубы большей высоты сооружают из железобетона. Стоимость сооружения дымовых труб из кирпича и железобетона является очень высокой. Поэтому для каждой котельной строят одну трубу, к которой подключают несколько котельных агрегатов.

Высоту дымовой трубы при механической тяге выби­рают исходя из санитарных требований отвода дымовых газов на необходимую высоту. Для котельных, работаю­щих на газообразном топливе, высота трубы выбирается по конструктивным соображениям, но не ниже 20 м.

Диаметр устья дымовой трубы при естественной тя­ге принимают с таким расчетом, чтобы скорость дымо­вых газов на выходе из трубы была -равной 6—10 м/с, но не менее 4 м/с во избежание задувания дымовых га­зов в трубу при ветре и работе 'котельной в условиях пониженной нагрузки. При искусственной тяге скорость газов на выходе из трубы определяют из экономических соображений. Для отопительных и отопительно-промышленных котельных экономическая скорость дымовых га­зов при выходе из трубы составляет 10—12 м/с, для котельных средней мощности—15—25 м/с.

Дымососы и дутьевые вентиляторы применяют для искусственной (механической) тяги, т. е. удаления из ко­тельного агрегата газообразных продуктов сгорания и подачи воздуха в топку. Дымососы типа Д (вентиляторы типа ВД) производительностью до 27,8 м³/с имеют конструкцию одностороннего всасывания. Дымососы большей производительности выполняют с «двусторон­ним всасыванием.

Билет №11

Предохранительные сбросные клапаны (ПСК)ПСК служат для сброса газа в атмосферу при повышении давления газа на выходе ГРП, ГРУ (за РД) на 15% больше рабочего давления. ПСК устанавливаются на выходе ГРУ за регулятором давления и являются первой ступенью защиты ГРП, ГРУ от повышения давления газа. Они предупреждают преждевременное срабатывание ПЗК при повышении конечного давления газа. В зависимости от величины выходного давления устанавливаются следующие виды ПСК:Жидкостные – гидравлические затворы - при низком и небольшом среднем давлении газа Р₂  1000 мм вод.ст.(10КПа)Мембранные – при низком и среднем давлении газа Р₂  0,3 МПа.

Пружинные - при высоком давлении газа Р₂ > 0,3 МПа.

Жидкостные ПСК (гидрозатворы)Гидрозатвор изготавливается из отрезка стальной трубы, устанавливаемаего вертикально. Внизу корпуса имеется глухое днище. В верхней части имеется крышка, присоединенная к корпусу на болтах. В крышку вваривается патрубок, к которому присоединяется свеча. По оси корпуса устанавливается труба, присоединенная к газопроводу на выходе ГРУ. Нижний конец трубы доходит до дна корпуса и имеет косой срез. Гидрозатвор снабжается указателем уровня жидкости. Обычно корпус заполняется водой и иногда глицерином или маслом.

При нормальном конечном давлении газа уровень жидкости находится в положении, изображенном на рисунке. При этом давление газа уравновешивается столбом жидкости высотой h, т.е. h = Р₂ мм вод.ст. При повышении давления газа на 15% выше рабочего уровень воды в трубке понижается, доходит до обреза трубки и газ начинает барботировать через толщу воды, а затем через свечу сбрасывается в атмосферу. Расчетная высота гидрозатвора будет равна H = 1,15 Р₂ мм вод.ст. После сброса некоторого количества газа давление в газопроводе понижается, вода снова заполняет трубу и сброс газа прекращается. Настройка гидрозатвора на срабатывание осуществляется изменением уровня воды в корпусе. При увеличении уровня давление срабатывания возрастает, при уменьшении уровня – уменьшается. Корпус;Труба для подвода газа;Патрубок, присоединяемый к свече Указатель уровня жидкости;h – Рабочая высота;Н – Расчетная высота Мембранный ПСКНастройка ПСК на срабатывание производится вращением регулировочного винта: при ввертывании винта давления срабатывания возрастает, при вывертывании – уменьшается. После настройки необходимо затянуть контргайку во избежание самопроизвольного вращения винта. Наиболее распространенными являются ПСК–50, имеющие Dу = 50 мм.Мембранный ПСК является наиболее распространенным и устанавливается в ГРП и ГРУ с низким или средним конечным давлением. При нормальной работе ГРП, ГРУ клапан ПСК закрыт под действием силы сжатия пружины. При повышении конечного давления газа Р₂ на 15% выше рабочего, сила давления газа на мембрану сверху становится больше силы сжатия пружины. Мембрана вместе с клапаном опускается и через зазор между клапаном и седлом происходит сброс газа в атмосферу; в результате сброса газа давление в газопроводе снижается и под действием пружины клапан снова закрывается, прекращая сброс газа. Дыхательное отверстие в нижней крышке мембранной коробки обеспечивает свободное перемещение мембраны. Через него воздух свободно входит и выталкивается в нижней полости мембранной коробки Корпус;Клапан;

Резиновая уплотнительная прокладка;Мембрана Пружина;

Регулировочный винт;Контргайка;Дыхательное отверстие.

Сжиженные углеводородные газы (СУГ) – представляют собой смесь химических соедине-ний, состоящую в основном из водорода и углерода с различной структурой молекул, т.е. смесьуглеводородов различной молекулярной массы и различного строения. Основными компонентами

СУГ являются пропан и бутан, в виде примесей в них содержатся более легкие углеводороды (ме-

тан и этан) и более тяжелые (пентан). Все перечисленные компоненты являются предельными уг-леводородами. В состав СУГ могут входить также непредельные углеводороды: этилен, пропилен,бутилен. Бутан-бутилены могут присутствовать в виде изомерных соединений (изобутана и изобу-тилена).

ШФЛУ – широкая фракция легких углеводородов, включает в основном смесь легких угле-водородов этановой (С2) и гексановой (С6) фракций.В целом типичный состав ШФЛУ выглядит следующим образом: этан от 2 до 5%; сжижен-

ный газ фракций С4-С5 40-85%; гексановая фракция С6 от 15 до 30%, на пентановую фракциюприходится остаток.

Учитывая широкое применение в газовом хозяйстве именно СУГ, следует более подробно ос-тановиться на свойствах пропана и бутана.