- •Курс лекций по газоснабжению
- •270800.62 – Строительство
- •Оглавление
- •Раздел 1. Газообразное топливо 7
- •Раздел 2. Городские системы газоснабжения 27
- •Раздел 3. Защита газопроводов от коррозии 59
- •Раздел 4. Газорегуляторные пункты (грп) и установки (гру) 69
- •Раздел 5. Снабжение потребителей сжиженными углеводородными
- •Раздел 6. Горение газообразного топлива 103
- •Раздел 7. Газовые горелки и их основные характеристики 121
- •Раздел 8. Газоснабжение зданий 142
- •Раздел 9. Газоснабжение промышленных предприятий и
- •Раздел 10. Автоматизация процессов горения. Системы телемеханики 182
- •Раздел 11. Испытание газопроводов и ввод в эксплуатацию 186
- •Раздел 1. Газообразное топливо.
- •1.1. Классификация горючих газов.
- •1.2. Состав газообразного топлива.
- •1.3. Газовые месторождения России.
- •1.4. Добыча и транспорт газа. Схемы промыслового и магистрального газопроводов и их сооружений.
- •1.5. Очистка и одоризация газа. Требования к одорантам.
- •1.6. Физические и тепловые свойства газообразного топлива.
- •1.7. Преимущества и недостатки газа перед другими видами топлива.
- •Раздел 2. Городские системы газоснабжения.
- •2.1. Принципиальная схема газоснабжения города. Основные сооружения. Нормы давления газа.
- •1.Газопровод среднего (высокого давления); 2.Ответвления и вводы к потребителям; 3.Кольцевые газопроводы низкого давления; 4. Газорегуляторный пункт конечного низкого давления
- •2.2. Классификация газопроводов. Условия присоединения газопроводов к газовым сетям.
- •2.3. Схемы кольцевых и тупиковых систем газоснабжения, систем с двумя и несколькими ступенями давления.
- •2.4. Конструкции и устройства наружных газопроводов. Подземные, надземные и наземные газопроводы.
- •2.5. Детали и оборудование газопроводов. Конденсатосборники. Компенсаторы. Отключающие устройства. Места установки отключающих устройств.
- •2.6. Материал труб, сортамент.
- •Раздел 3. Защита газопроводов от коррозии.
- •3.1. Природа коррозии. Коррозия внутренних и внешнихповерхностей газопроводов.
- •3.2. Методы защиты от коррозии. Пассивная и активная защита. Защита надземных газопроводов.
- •Раздел 4. Газорегуляторные пункты (грп) и установки (гру)
- •4.1. Назначение грп (гру). Требования к помещениям грп (гру).
- •4.2. Принципиальная схема грп и гру, принцип работы, основное оборудование.
- •4.3. Регуляторы давления газа. Функции регулятора давления. Классификация. Принципиальные схемы регуляторов. Выбор регулятора давления.
- •4.4. Предохранительные клапаны. Назначение, место установки, принципиальная схема, настройка, принцип работы.
- •4.5. Контрольно-измерительные приборы. Газовые счетчики и расходомеры. Их подбор и расчет. Подбор и расчет газовых счетчиков и расходомеров.
- •4.6. Фильтры.
- •Раздел 5. Снабжение потребителей сжиженными углеводородными газами
- •5.1. Свойства сжиженных углеводородных газов. Основные особенности. Охлаждающее действие газов.
- •5.2. Хранение и транспортировка суг.
- •5.3. Индивидуальные и групповые баллонные установки.
- •5.4. Резервуары для хранения и транспортировки суг
- •5.5. Газонаполнительные станции сжиженного газа
- •5.6. Регазификация. Испарительные установки.
- •Раздел 6. Горение газообразного топлива
- •6.1. Реакции горения газа. Стехиометрическое соотношение. Коэффициент избытка воздуха
- •6.2. Условия качественного сжигания газа.
- •6.3. Топливный эквивалент. Условное топливо.
- •6.4. Скорость распространения пламени
- •6.5. Нормальный режим горения и условия, определяющие отрыв и проскок пламени.
- •6.6. Стабилизация газового пламени
- •6.7. Диффузионный, кинетический, смешанный методы сжигания газа.
- •Раздел 7. Газовые горелки и их основные характеристики.
- •7.1. Классификация газовых горелок. Технические характеристики горелок.
- •7.2. Конструкции горелок.
- •7.4. Расчеты горелок.
- •Раздел 8. Газоснабжение зданий
- •8.1. Устройство внутридомовых газопроводов.
- •8.2. Отключающие устройства внутридомовых газопроводов. Футляр.
- •8.3. Бытовые газовые приборы.
- •8.4. Отвод продуктов сгорания.
- •8.5. Расчет дымоходов.
- •Раздел 9. Газоснабжение промышленных предприятий и производственных котельных. Газовое оборудование, прокладка газопроводов.
- •Раздел 10. Автоматизация процессов горения. Системы телемеханики.
- •10.1. Контрольно-измерительные приборы (КиП).
- •Раздел 11. Испытание газопроводов и ввод в эксплуатацию.
- •Библиографический список
Раздел 10. Автоматизация процессов горения. Системы телемеханики.
10.1. Контрольно-измерительные приборы (КиП).
Автоматизация процесса горения преследует своей целью поддержание с предельно возможной точностью заданных режимной картой допустимых величин химического и механического недожога топлива и содержания свободного кислорода в дымовых газах во всем диапазоне регулирования тепловой нагрузки котла. Пределы допустимых отклонений этих величин определяют обоснованность выбора и применения той или иной схемы, а также аппаратуры автоматического регулирования. Так, например, при сжигании мазута с нормативными и повышенными избытками воздуха допускается отклонение содержания О2 в газах более 0 1%, почему эксплуатационным требованиям вполне могут отвечать общеизвестные схемы автоматического регулирования процесса горения: пар - воздух и тепло - воздух.
Автоматизация процесса горения включает регулирование давления пара, регулирование разрежения в топке и регулирование соотношения топлива и воздуха.
Автоматизация Процесса горения в топках таких котлов, оснащенных необходимыми приборами контроля за его качеством, не представляет особых затруднений.
При автоматизации процесса горения применяют схему топливо-воздух, при которой расход воздуха регулируется в определенном соотношении к расходу топлива и расход их измеряется.
Опыт автоматизации процесса горения в топках стационарных газомазутныхкотлоагрегатов, в особенности котлоагрегатов большой мощности, весьма ограничен.
Создается возможность автоматизации процессов горения.
Горелки должны допускать возможность применения наиболее простых и надежных схем автоматизации процесса горения.
Наиболее важной с точки зрения повышения коэффициента полезного действия котельной установки является автоматизация процесса горения, что включает автоматическое регулирование теплопроизводительности, экономичности процесса горения и разрежения в топке котла. Для паровых котлов предусматривается также автоматическое регулирование питания. Кроме автоматического регулирования, при автоматизации котлоагрегата предусматривают автоматику безопасности и в определенном объеме теплотехнический контроль.
Отходящие продукты горения необходимо анализировать на содержание кислорода. Особенно это важно при автоматизации процессов горения, где работа газоанализаторов была ненадежной и имелось большое запаздывание в анализе проб. Как указывалось ранее, контроль за продуктами сгорания, а именно проверка дымовых газов на содержание СО и СН4, осуществляется с помощью газоанализаторов.
Газообразное топливо, особенно природный и попутный газы, имеет ряд существенных преимуществ то сравнению с твердым и даже с жидким топливом: низкая себестоимость по добыче, возможность легкой траспортировки по трубопроводам, малая зольность.
Газообразное топливо сгорает без дыма и копоти, легко перемешивается с воздухом; при его использовании удобнее осуществлять регулирование и автоматизацию процесса горения. Этот вид топлива находит все более широкое применение.
Газообразное топливо сгорает без дыма и копоти, легко перемешивается с воздухом; при его использовании удобнее осуществлять регулирование и автоматизацию процесса горения. Этот вид топлива находит все более широкое применение в печах, тепловых установках промышленности, отопительных котлах, при обогреве и сушке строящихся зданий.
КиП автоматика процессов сжигания газа.
Тепловые агрегаты, работающие на природном газе (печи, котлы, стенды нагрева и т.п.) должны оборудоваться системой контроля наличия пламени. В процессе работы тепловых агрегатов возможны ситуации, при которой пламя горелки (факел) потухнет, но газ будет продолжать поступать во внутреннее пространство агрегата и окружающую среду и при наличии искры или открытого огня возможно воспламенение этого газа и даже взрыв. Наиболее часто потухание пламени происходит из-за отрыва факела.
Наличие пламени контролируют либо с помощью ионизационного электрода, либо с помощью фотодатчика. Как правило, с помощью ионизационного электрода контролируют горение запальника, который, в свою очередь, в случае необходимости воспламенит основную горелку. Фотодатчиками контролируют пламя основной горелки. Фотодатчик для контроля пламени запальника не применяют ввиду малого размера пламени запальника. Применение ионизационного электрода для контроля пламени основной горелки не рационально, так как электрод, помещенный в пламя основной горелки, будет быстро обгорать.
Фотодатчики различаются по чувствительности к различной длине волны светового потока. Одни фотодатчики реагируют только на видимый и инфракрасный спектр светового потока от горящего пламени, другие воспринимают только его ультрафиолетовую составляющую. Самым распространенным фотодатчиком, реагирующим на видимую составляющую светового потока, является датчик ФДЧ.
Фотодатчики должны иметь, так сказать, визуальный контакт с пламенем горелки, поэтому они расположены в непосредственной близости от него. Как правило, они располагаются со стороны горелки под углом 20 ÷ 30° к ее оси. Из-за этого они подвержены сильному нагреву тепловым излучением от стенок агрегата и радиационному нагреву через визирное окно.
Для зашиты фотодатчика от перегрева применяют защитные стекла и принудительный обдув. Защитные стекла производятся из жаропрочного кварцевого стекла и устанавливаются на некотором удалении перед визирным окном фотодатчика. Обдув датчика осуществляется либо вентиляторным воздухом (если горелка установки работает на вентиляторном воздухе), либо сжатым воздухом пониженного давления. Подаваемый объем воздуха осуществляет охлаждение фотодатчика не только за счет процессов теплоотдачи, но и из-за того, что вокруг него создается область повышенного давления, которая как бы отталкивает горячий воздух, не давая ему контактировать с датчиком.
Контроль наличия пламени запальника в большинстве случаев осуществляется ионизационным электродом. Принцип контроля пламени по ионизации основан на том, что при сжигании газа образуется множество свободных электронов и ионов. Эти частицы «притягиваются» к ионизационному электроду и вызывают протекание тока ионизации величиной в десятки микроампер. Ионизационный электрод соединяется с входом прибора контроля наличия ионизации (автоматом горения). Если при горении пламени запальника образуется достаточное количество свободных электронов и отрицательных ионов, то в автомате горения срабатывает пороговое устройство разрешающее работу (или розжиг) основной горелки. В случае если интенсивность ионизации падает ниже определенного уровня, то основная горелка отключается даже в том случае, если она работала нормально. На размещенном ниже видео показано, как благодаря нагреву воздуха между обкладками конденсатора (в нашем случае одна обкладка это контрольный электрод, другая обкладка – корпус запальника) в цепи начинает протекать электрический ток.
Большое значение для стабильной работы запального устройства имеет правильно выставленное соотношение газ-воздух. В большинстве случаев требуемые значения давления газа и воздуха приводятся изготовителем в паспорте запальной горелки. Не смотря на то, что говоря «соотношение газ-воздух» в большинстве случаев имеют в виду их объемное соотношение (один объем газа на десять объемов воздуха), но настраивают запальник, да и горелку, впрочем, тоже, по давлению, так как это сделать намного проще и дешевле. Для этого конструкцией запальника предусмотрено подключение контрольного манометра к газовому и воздушному тракту в определенных местах.