книги из ГПНТБ / Берман, М. И. Безопасная эксплуатация паровых и водогрейных котлов малой производительности

устанавливать предохранительное устройство и манометр Hé обя­ зательно;

б) со стороны подаваемой на нагрев воды при условии, что теплоносителем является вода, — манометром, предохранительным клапаном, исключающим возможность повышения давления в подо­ греваемой части более чем на 10% сверх допускаемого, и термо­ метром на выходе подогретой воды. Если первичным теплоноси­ телем является пар с давлением более 0,7 кгс/см2, то на паро­ проводе, соединяющем источник пара с водоподогревателем, обязательно должны быть установлены автоматический редукци-

Рис. 35. Схема обескислороживания воды, поступающей в водо­

низкого давления) предохранительный клапан или выкидное уст­ ройство и манометр. В этом случае устанавливать предохранитель­ ный клапан и манометр на стороне первичного теплоносителя не обязательно.

внижних и верхних стенках имеют место случаи разрыва бойле­ ров. В среднем 2 раза в год необходимо затрачивать значительные средства для ремонта или замены змеевиков, которые выходят из строя из-за коррозионного износа. По этой же причине изнаши­ ваются до опасных пределов наружные стенки. Часто из-за этого

вних образуются сквозные отверстия, что может привести к трав­

мированию обслуживающего персонала.

Наиболее реальный метод борьбы с коррозией водоподогревате­ лей — обескислороживание воды, поступающей на нагрев. На рис. 35 показана одна из возможных схем обескислороживания воды.

В конденсационном баке устанавливают стружечный фильтр 7,

выполненный в виде емкости (размеры по месту), набитый пред­ варительно очищенной и обезжиренной стальной стружкой «мел­ кий вьюн». Фильтр может быть установлен заподлицо с верхним днищем конденсационного бака для удобства замены стружки.

указана прямой), желательно из нержавеющей стали. Вода, дви­ гаясь по змеевику в условиях высокой температуры внутри кон­

с водой из воды отбирается кислород воздуха, который до этого находился в ней в растворенном виде. Далее вода следует уже почти обескислороженной, что значительно уменьшает окисление

(ржавчину) не только стенок и трубной системы водоподогрева­ теля, но и всей системы горячего водоснабжения.

Степень обескислороживания зависит от площади соприкосно­

вения воды и стружки. При расчете необходимого количества стружки следует учитывать, что на 100 т воды необходимо 5 кг стружки «мелкий вьюн» при условии трехразовой смены ее в те­ чение года. Из этого расчета определяют размеры фильтра.

*Смену стружки необходимо делать в марте, августе и декабре, так как количество растворенного в воде кислорода в теплое и холод­

ное время года неодинаково.

Предварительный подогрев и обескислороживание воды спо­ собствуют значительному удлинению срока службы всей системы горячего водоснабжения и экономии топлива. Кроме того, в котель­

ных, где в летнее время котлы работают только для душа или по­ догрева воды для других целей, установка фильтра с предвари­ тельным подогревом воды позволяет освободить обслуживающий персонал ночной смены за счет получения запаса предварительно нагретой воды.

ГЛАВА 4

ТОПЛИВО И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

Топливо представляет собой горючее вещество, употребляемое в технике и быту для•получения тепла, которое выделяется при горении в результате соединения горючего вещества с кислородом воздуха. Топливо является основным источником получения элек­ трической и механической энергии. Оно бывает твердое, жидкое и газовое. К твердому топливу относят антрацит, каменный и бурый уголь, торф, дрова, сланцы, отходы лесопильных и деревообделоч­ ных предприятий и другие растительные отходы. К жидким топ­ ливам относят нефть и различные продукты ее переработки: бен­ зин, керосин, лигроин, разнообразные масла и мазут. Газовое топливо делят на природный газ, добываемый из чисто газовых месторождений, попутный нефтяной газ, выделяющийся при добыче

52

ііефіи, отходы металлургического производства (коксовый, домен­ ный), крекинговый и жидкий газ, а также генераторный, получа­

емый искусственным путем из твердого топлива в особых газоге­ нераторных устройствах.

В процессе полного сгорания топлива образуются углекислый (от сгорания углерода), сернистый (от сгорания серы) газы и во­ дяной пар (от сгорания водорода). В состав продуктов сгорания (дымовых газов) входят также азот топлива, водяные пары испа­ рившейся влаги топлива, а также не принявший участия в горении воздух, поданный в топку с избытком.

Воздух, точнее кислород, имеющийся в его составе, способст­ вует полному сгоранию топлива. Для полного сгорания необходимо определенное, так называемое, теоретическое количество

воздуха. На практике приходится подавать воздуха в топку больше теоретически необходимого, так как технически очень сло­ жно равномерно перемешать воздух, поступивший без избытка,

со всеми частицами топлива. Однако чем меньше этот избыток, тем выгоднее, так как лишний воздух увеличивает объем газов,

выбрасываемых в трубу при температуре, доходящей до 200° С. От этого увеличиваются потери тепла. Кроме того, холодный воз­ дух способствует снижению температуры в топке и ее «простуде».

Подсасывание воздуха через неплотности обмуровки топки и газо­ ходов в значительной мере ухудшает тягу в топке.

При неумелом обслуживании возможен лишний расход топлива от неполноты механического и химического сгорания. Механи­ ческая неполнота сгорания происходит из-за того, что мелкие частички топлива теряются вследствие уноса их вместе с дымовыми газами и из-за провала через колосниковые решетки.

Кроме того, топливо теряется при чистке топки, так как при этой

операции неминуемо выбрасывается часть топлива вместе со шла­ ком и золой. Химическая неполнота сгорания означает,

что реакция горения прошла не до конца, не вся энергия преобра­ зовалась в тепло и отдельные частицы, которые могли сгореть и

выделить тепло, ушли в дымовую трубу. При этом состав продук­ тов сгорания меняется, например, при недожоге углерода обра­

зуется не углекислый газ, а окись углерода и сажа, от которых дым будет темным. Перечисленные потери можно значительно со­ кратить путем применения рациональных способов подачи топлива, повторного его использования, своевременного регулирования тяги

и дутья шиберами за котлами и заслонкой в дутьевом коробе. Для сжигания различных видов топлива, являющегося исход­

ным носителем энергии для получения тепла в котлах, служат то­ почные устройства, конструкции которых и принцип работы зависят от применяемого топлива. По отношению к поверхности нагрева котла топки классифицируют на внутренние, расположенные вну­ три котла (жаротрубные, цилиндрические, локомобильные, паро­ возные), нижние, расположенные под котлом (барабаном, кипя­ тильными трубами), и выносные, расположенные за пределами

53

поверхностей нагрева котла. Выносные топки, в Фом числе іііахтныё

для сжигания кускового торфа и сырых дров, в основном предна­ значены для сжигания низкосортного топлива. По способу сжига­

ния топлива топки делят на слоевые, где топливо горит в слое, и ка­ мерные, где топливо горит на лету. В камерных топках. обычно сжигают жидкое или газовое топливо, но возможно сжигание и

твердого, если оно будет измельчено до состояния пыли или

крошки, так как последние горят во взвешенном состоянии также на лету.

в механических эти процессы механизированы, а в полумеханических — частично. В топках того или иного вида имеются опорные поверхности — колосниковые решетки, на которые ручным или ме­ ханическим способом подают топливо для сжигания. Воздух для горения поступает через зазоры колосников.

Характеристикой ручных колосниковых решеток является живое сечение, которое выражается отношением имеющихся на решетке

отверстий ко всей площади решетки. Величина этого сечения, опре­

деляя пропуск воздуха, необходимого .для горения, должна соот­

ветствовать конструкции топки и виду топлива, сжигание которого предусмотрено. Размеры колосников и зазоры между ними также имеют значение для правильного режима работы топки.

Чтобы воздух беспрепятственно поступал к факелу, преодоле­ вая сопротивление толщины слоя топлива и шлаковой подушки в нижней его части, необходимо поддерживать в топке соответст­ вующее разрежение, создаваемое естественной тягой газов через дымовую трубу или их принудительным отсасыванием вентиля­

тором. Воздух также может поступать в топку под давлением, соз­ даваемым дутьевым вентилятором.

На рис. 36 и 37 показаны наиболее часто применяемые колос­ ники для ручных топок. Отступление от указанных размеров уве­ личивает или уменьшает приток воздуха, что ведет к нарушению

оптимального режима работы топки и расстройству котла.

Во избежание расстройства котла топку надо разжигать посте­ пенно, на медленном огне. Загружать топливо следует неболь­ шими, желательно равномерными порциями и в равные отрезки времени, по мере прогорания топлива. Толщина слоя топлива должна соответствовать его марке. Для предотвращения попада­ ния в топку лишнего воздуха загрузочные топочные дверцы дол­ жны быть всегда закрыты, а при забрасывании топлива следует как можно меньше держать их открытыми. Регулировать работу

топки следует с помощью тяги или дутья, но не частым забрасы­ ванием топлива или увеличением его порций.

54

Как правило, при йерейбДе котельных на жидкое й газойбё топливо предусматривают использование только природного газа или комбинированное сжигание (поочередно мазута или газа). Связано это с возможными перебоями подачи газа в связи с ава­

риями газопроводов или резким повышением потребления газа

в зимнее время. В том и другом случае топливо сжигают в го­ релках, собственно газовых или комбинированных (газомазутных). Горелкой называют устройство для смешения топлива с воздухом и подачи смеси в топочную камеру. Часть комбинированной го-

жидкого топлива, называют форсункой.

Совместное сжигание. В топках котлов ДКВР широко приме­ няют комбинированные горелки (форсунки) ГМГ и НГМГ (газо­ мазутные горелки) . Они отличаются друг от друга способом рас­ пыления мазута. Для горелок ГМГ применяют паромеханическую

мазутную форсунку, для НГМГ — пневматическую низконапорную газомазутную. На рис. 38 показан общий вид газомазутной горелки типа ГМГ. Подробные сведения о технических данных го­ релок типа ГМГ и НГМГ и указания об их монтаже и эксплуата­

ции изложены в описании и инструкции по применению этих горе­ лок, которые завод-изготовитель высылает совместно с комплек­

том горелки.

Практикой установлено, что нормальная работа форсунки (го­ релки) зависит от исправности деталей распределительной головки

и особенно от завихрителей пара или воздуха и распределитель-

57

Мой шайбы. В основном в этих деталях подвержены износу конус­ ные части и притирочные места завихрителей пара или воздуха,

торцевая часть распределительной шайбы со стороны присоедине­ ния к завихрителю и притирочные места шайбы. При периоди­ ческих ревизиях форсунок следует обращать особое внимание на указанные места и заменять их при износе, отрицательно влия­ ющем на исправную работу форсунки.

Во многом нормальная работа форсунки зависит от качества подаваемого в нее мазута. Для лучшего распыления и горения

втопке мазут должен быть в достаточной мере текуч (для этого

его подогревают до температуры, соответствующей марке мазута)

ине должен иметь механических примесей. Его следует тщательно отфильтровать, а также освободить от воды, которая при подо­ греве осаждается в расходном баке.

Сжигание газа. В зависимости от места подготовки газовоз­ душной смеси различают диффузионное и кинетическое горение. При кинетическом горении смесь с минимально необходимым или избыточным количеством воздуха приготовляется вне топки, обычно

всмесителе горелки. При диффузионном горении газ и воздух

подводятся к месту сгорания (топке) раздельно, где и образуется горючая смесь. Возможен и третий случай — сжигание частично приготовленной смеси (незавершенное смешение).

Всоответствии с видами горения существуют диффузионные

горелки, кинетические и частичного предварительного смешения (рис. 39). По способу подачи воздуха горелки делят на бездутьевые, инжекционные и дутьевые (с принудительной подачей воз­

духа). В инжекционной горелке часть воздуха (первичный воз­ дух) засасывается в горелку газом, а остальной, необходимый для полного сгорания газа, • подсасывается из атмосферы, минуя го­

релку, за счет инжекционного действия газовоздушной смеси.

Вдутьевые горелки воздух подается принудительно вентилятором.

Вгорелках с принудительной подачей воздуха в случае ава­ рийной остановки вентилятора или случайного закрытия запорного устройства на воздухопроводе внезапно прекратится подача воз­ духа, вследствие чего несгоревший газ скопится в топке и газохо­ дах котла, что приведет к образованию взрывоопасной смеси газа

с воздухом. Чтобы не допустить этого, на газопроводе у горелки

должен быть установлен клапан блокировки газа и воздуха, пред­

назначенный для отсечки газа при прекращении или резком пони­ жении давления воздуха.

Всоответствии с различными принципами работы существует много разных конструкций горелок. Так, горелки могут быть фрон­ тальные, устанавливаемые с фронта котла, внутренние, переносные, погружные. Бывают горелки пламенные и беспламенные, для га­

зов различных давлений и с разной теплотой сгорания. Существуют

и другие классификации. Правильный подбор горелки и правиль­

ное ее обслуживание обеспечивают хорошее и безопасное сгорание

газа в топочной камере. Поэтому переоборудование топок с твер­

58

дого топлива на газовое и наладка их работы должны быть осу­

г

Рис. 39. Схемы газовых

а также на территории промышленных, коммунальных и других

предприятий;

б) в газорегуляторных установках (ГРУ), монтируемых непо­ средственно в котельных.

ГРУ служит для регулирования и поддержания постоянства давления на входе в горелку. ГРУ с давлением до 6 кгс/см2 разре­ шается располагать непосредственно в котельной или в смежном с ней помещении, соединенном открытым дверным проемом, и при

обеспечении в этом помещении трехкратного часового воздухооб­ мена.

ГРУ должна иметь: фильтр для очистки газа от механических

примесей; регулятор давления, служащий для поддержания задан­ ного давления; предохранительный запорный клапан для отключе­ ния газа в случае резкого повышения или понижения давления газа за регулятором; сбросной предохранительный клапан (гидрав­ лический или пружинный),обеспечивающий сброс избыточного ко­ личества газа в случае неплотного закрытия предохранительного

59

клапана; манометры для замера давления газа на входе и вы­ ходе. На случай ремонта или неисправности оборудования в ГРУ монтируют обводной газопровод (байпас), на котором устанавли­ вают последовательно 2 задвижки. Если подача газа осущест­ вляется через этот газопровод, то давление регулируют задвиж­ ками вручную.

Перед каждой горелкой должны быть установлены 2 задвижки,

а между ними врезан газопровод безопасности, выведенный в ат­ мосферу выше карниза крыши здания на 1 м. Он необходим для выпуска газа наружу на случай пропуска задвижки. Перед за­ движками на горелку врезают продувочный газопровод для про­ дувки газом всей системы газопроводов котельной перед пуском

котлов. Продувочный газопровод также выводят на крышу в виде

так называемых продувочных свечей.

Автоматизация котельных. Для достижения устойчивой, без­ аварийной работы котлов и вспомогательного оборудования при

сжигании газа и мазута основные технологические процессы (ре­

гулирование горения топлива и давления газа) автоматизируют. Для этого устанавливают автоматические регуляторы, перечислен­ ные ниже.

Указанные регуляторы не только обеспечивают устойчивый ре­ жим работы котлов и вспомогательного оборудования, но и спо­ собствуют экономии топлива (около 10%) за счет поддержания оптимальных характеристик работы агрегата.

Однако автоматика регулирования в какой-то мере способст­ вует ослаблению внимания обслуживающего персонала. Поэтому

в случае неисправностей в работе приборов автоматики возможны аварии котлов, так как газ и мазут имеют высокую теплоту сго­ рания и требуют мгновенной реакции в случае возникновения ава­ рийного режима. Это под силу лишь специальным приборам. По­ этому. чтобы не допустить аварий, на котлах устанавливают при­

боры безопасности с автономными датчиками, независимыми от датчиков системы регулирования. Приборы безопасности контро­

лируют наличие пламени в топке, повышение давления пара в ба­ рабане, упускание воды из барабана, перепитку барабана водой.

60