книги из ГПНТБ / Эстеркин, Р. И. Эксплуатация котлоагрегатов на газовом топливе

пустимого. В то же время на электростанциях и в промышлен­ ных котельных, не допускающих по условиям производства пе­ рерывов в пароснабжении, предохранительно-запорные клапаны не устанавливаются, а делается сигнализация о повышении или снижении давления газа.

Во всех случаях быстрого падения давления газа и сниже­ ния его величины ниже допустимых значений по условиям на­ дежности работы горелок должен сработать предохранительно­ запорный клапан (ПЗК). В установках, имеющих вместо ПЗК сигнализаторы давления, необходимо быстро отключить подачу газа на котлоагрегат общей задвижкой или краном, а затем за ­ крыть рабочие и контрольные задвижки перед каждой горелкой и открыть краны на газопроводах безопасности и кран на про­ дувочном газопроводе. После этого следует проверить величину давления газа перед регулятором давления. Если давление газа перед регулятором давления в установках, получающих газ от сетей среднего давления, достаточно для устойчивой работы горелочных устройств, следует зажечь горелки одного из работав­ ших котлов, подавая к ним газ по обводной линии регулятора

давления.

После выяснения у диспетчера горгаза причины снижения давления газа на вводе предприятия и по указанию диспетчера растопку остальных котлоагрегатов производят на резервном топливе или газе.

При падении давления воздуха перед горелками ниже допу­ стимых значений должен сработать клапан блокировки «газ — воздух» и прекратить поступление газа к горелочным устрой­ ствам. При срабатывании клапана блокировки персонал обязан немедленно закрыть рабочие и контрольные задвижки, открыв краны на свечу безопасности. После того как будет выявлена и устранена причина срабатывания клапана блокировки, а также проверено состояние дутьевого вентилятора, допускается по­ вторная растопка котлоагрегата.

Весьма опасны аварии, связанные с разрывом газопроводов в пределах котла или системы газоснабжения предприятия. При этих авариях следует немедленно отключить поврежденный уча­ сток газопровода ближайшими задвижками с обеих сторон, за­ крыв сначала задвижку до места разрыва (по ходу газа), а за­ тем — за ним. После этого открываются на поврежденном уча­ стке продувочные свечи и проверяется плотность отключения поврежденного участка. Если задвижки, которыми отключен по­ врежденный участок, неплотны, необходимо поставить металли­ ческие заглушки в местах, показанных на рис. 18. Если разрыв газопровода произошел в помещении котельного цеха, необхо­ димо открыть окна и двери, создать усиленную вентиляцию, а также предупредить попадание вытекающего газа во всасы­ вающий патрубок дутьевых вентиляторов, переключив всасы­ вающий короб на забор воздуха снаружи помещения.

90

Следует помнить, что, если по каким-либо причинам нельзя быстро отключить поврежденный участок в помещении котель­ ного цеха (недоступны задвижки, неясен участок повреждения и т. д.) и возможно скопление газа в опасных концентрациях, должны быть остановлены все котельные агрегаты с прекраще­ нием работы горелочных устройств и погашены все другие источники огня. Для быстрой остановки всех котельных агрега­ тов достаточно ударить по сцепляющим рычагам ПЗК. Это при­ ведет к закрытию клапана и прекращению подачи газа к горел­ кам. Затем можно приступить к закрыванию задвижек перед горелками, на котлоагрегаты или на цех в целом.

В помещении недопустимо в этот период до полной его вен­ тиляции курение, включение или выключение электрических лампочек, электродвигателей или каких-либо других источников запала. Повторно растапливать котельные агрегаты после ли­ квидации аварии можно только с разрешения лица, ответствен­ ного за газовое хозяйство цеха, и после проверки воздушной среды, особенно в застойных, плохо вентилируемых местах.

При авариях, связанных с повреждением труб, котлоагрегат должен быть остановлен с прекращением подачи газа в горелочные устройства и отключением от паровой магистрали. Призна­ ками разрыва трубы экрана или конвективного пучка являются: шум истекающего пара, заметные расхождения в показаниях паромера и водомера, снижение уровня воды и давления пара в котле, выбивание пара и продуктов горения из топки или га­ зоходов.

Для котельных агрегатов, работающих на турбину, необхо­ димо поддержание температуры перегретого пара на заданном уровне. Резкое снижение температуры перегретого пара, выда­ ваемого котельным агрегатом, может происходить при перепитке котла, резком увеличении нагрузки и связанными с этим резким падением давления пара, вспениванием и бросками воды в котле. Если при перепитке котла открытием продувки не удается восстановить заданный перегрев и температура пара упадет ниже допустимой, котельный агрегат должен быть оста­ новлен с прекращением работы горелок и отключением его от паровой магистрали.

91

ГЛАВА V

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТЯГОДУТЬЕВЫХ УСТРОЙСТВ

ТРЕБОВАНИЯ «ПРАВИЛ БЕЗОПАСНОСТИ В ГАЗОВОМ ХОЗЯЙСТВЕ» К УСТРОЙСТВУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЯГОДУТЬЕВЫХ УСТРОЙСТВ

Тягодутьевые устройства в значительной мере влияют на на­ дежность работы котельного агрегата. При переводе котлов на сжигание газового топлива сечение боровов для отвода продук­ тов сгорания должно проверяться расчетом. Существующие бо­ рова должны быть предварительно осмотрены и в случае необ­ ходимости отремонтированы и очищены. Пригодность боровов для эксплуатации должна подтверждаться специальным актом, который представляется предприятием проектирующей органи­ зации.

Для контроля тяги каждый агрегат должен иметь приборы,

гулирующего тягу. Следует обращать внимание на правильность отбора импульса при измерении разрежения в топочной камере. Отбор импульса должен производиться обязательно из верхней части топочной камеры, так как в этой области разрежение наи­ более низкое. Измерения показали, что разрежение в средней части топочной камеры промышленных котлов на 3—4 мм

вод. ст. больше, чем в верхней части.

В соответствии с требованием «Правил безопасности в газо­ вом хозяйстве» шиберы боровов для отвода продуктов горения должны иметь отверстия для проветривания топок неработаю­ щих котлов. Величина отверстия, определяемая проектной орга­ низацией, должна быть не менее 50 мм. Это требование безбо­ лезненно выполняется при установке на каждый агрегат индивидуальных дымососов. Однако при установке общего ды­ мососа на несколько котлоагрегатов и особенно при наличии общего водяного экономайзера вентиляционные отверстия в ши­

присасывается значительное количество холодного воздуха, что снижает температуру продуктов горения перед общим эконо­ майзером, уменьшает нагрев питательной воды в нем, а также может привести, к конденсации водяных паров из продуктов го-

92

рения из-за заметного их разбавления холодным воздухом. Кроме того, присос холодного воздуха через отверстия в шибе­ рах неработающих котлов приводит к излишней загрузке дымо­ соса и перерасходу электроэнергии на собственные нужды. Для устранения указанных недостатков в котельных, имеющих об­ щие экономайзеры и дымососы, вентиляционные отверстия в ши­ берах следует по согласованию с органами Госгортехнадзора ликвидировать.

Во избежание загазовывания топочной камеры при наруше­ нии работы дутьевых вентиляторов, подающих. воздух на го­ релки, должно предусматриваться автоматическое отключение подачи газа в горелки при падении давления воздуха ниже установленного предела, которое осуществляется клапаном бло­ кировки. Из различных типов клапанов блокировки наиболее широкое распространение получили пневматические клапаны прямого действия конструкции различных организаций (Мосгазпроект, Ленгипроинжпроект и др.). Эти клапаны имеют ряд недостатков: медленное срабатывание, затруднение подъема клапана при наличии газа над ним, недостаточная плотность сальникового уплотнения и др.

На рис. 19 показан модернизированный клапан блокировки конструкции Ленгипроинжпроекта, который может быть реко­ мендован для установки взамен существующих, устаревших кла­ панов. Клапаны этого типа разработаны с условным проходом 50, 80, 100, 150, 200 мм и рассчитаны на нормальную работу при давлении газа до 2500 мм вод. ст.

Клапан блокировки состоит из сварного корпуса, во внут­ ренней перегородке которого установлен тарельчатый клапан 1, связанный при помощи штока 2 с мембраной 4 и воздушным клапаном 6. Для уплотнения штока применены сальники 3 но­ вого типа, изготовленные из фторопласта. Смазка штока осу­ ществляется консистентной смазкой через масленку 9. Для на­ стройки срабатывания клапана служит регулировочный груз 11. Мембранная коробка разделена мембраной 4 на две части. Верхняя часть мембранной коробки (надмембранная полость) штуцером 8 соединяется с атмосферой через газопровод безо­ пасности. Это обеспечивает отвод газа в случае его просачива­ ния по штоку. Нижняя часть мембранной коробки (подмем­ бранная полость) через штуцер 7 соединяется импульсной трубкой с воздухопроводом после вентилятора. Кроме того, под­ мембранная полость через воздушный клапан 6 может соеди­ няться с атмосферой. При закрытом воздушном клапане 6, что достигается нажатием на рычаг 5, воздух, поступающий по им­ пульсной трубке через штуцер 7, создает в подмембранной поло­ сти давление, равное давлению в воздухопроводе. Этим давле­ нием мембрана удерживается в верхнем положении, открывая клапан 1 для прохода газа. При снижении давления воздуха ниже

.значения, заданного весом груза 11, клапан 1 под действием

93

давления газа, собственного веса и груза начнет опускаться. При этом откроется воздушный клапан 6 и соединит подмем­ бранное пространство с атмосферой, что обеспечивает быстрое и полное закрытие клапана 1 независимо от скорости изменения давления импульсного воздуха.

В результате испытаний клапана блокировки модернизиро­ ванной конструкции установлено, что время его срабатывания определяется скоростью поступления воздуха из атмосферы в надмембранную полость через штуцер 8, а время зарядки (время, необходимое для удержания рычага 5 в нижнем поло­

94

жении) зависит от количества воздуха, необходимого для запол­ нения объема подмембранной полости, давления воздуха и со­ противления импульсной линии.

Для клапана КБ-50М2, имеющего небольшой объем мем­ бранной коробки, время срабатывания (отсечки поступления газа) не превышает 1,5 сек. У клапана КБ-150М2 время сраба­ тывания составляет 6 сек при длине сбросной линии 14 м и ее условном диаметре 20 мм. Уменьшение условного диаметра сбросной линии до 15 мм увеличивает время срабатывания кла­ пана до 16 сек. Время зарядки для клапана КБ-50М2, имею­ щего небольшой объем мембран­ ной коробки, не превышает 3 сек.

У клапана КБ-150М2 при длине импульсной и сбросной линии 15 м, условном диаметре 15 мм, в за ­ висимости от давления воздуха время зарядки составляет 8—

15сек.

Испытания показали, что кла­

Регулирование подачи воздуха в газовые горелки наиболее эко­ номично, с точки зрения расхода электроэнергии на дутье, про­ изводить направляющим аппаратом вентилятора при полностью открытых шиберах на газовые горелки. Однако в этом случае снижается давление воздуха после вентилятора, что может при­ вести к необоснованному срабатыванию клапана блокировки, так как минимальное давление срабатывания 40 мм вод. ст. В связи с этим при установке пневматических клапанов блоки­ ровки прямого действия регулирование подачи воздуха в основ­ ном приходится производить местными шиберами, что препятст­ вует использованию экономичных методов регулирования ра­ боты вентиляторов. Это особенно заметно сказывается при установке газовых горелок, имеющих небольшое сопротивление по воздушной стороне (подовые, вертикальные щелевые и др.). Исходя из сказанного рекомендуется в каждом конкретном слу­ чае установить для обслуживающего персонала предел по дав­ лению воздуха, до которого регулирование производится на­ правляющим аппаратом, а в дальнейшем местными шиберами горелок.

9 5 .

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТЯГОДУТЬЕВЫХ МАШИН

Промышленные и энергетические котельные агрегаты, как правило, оборудованы дымососами и дутьевыми вентиляторами. В настоящее время подавляющее большинство промышленных котельных и энергетических агрегатов средней производитель­ ности оборудовано консольными дымососами и вентиляторами одностороннего всасывания с лопатками, загнутыми вперед. Тя­ годутьевые машины выполняются правого и левого вращения (правое вращение — по часовой стрелке, левое — против часовой стрелки, если смотреть на улитку со стороны электродвига­ теля). Вентиляторы и дымососы состоят из следующих узлов: ходовая часть, рабочее колесо, улитка, направляющий аппарат. Длительная работа дымососа допускается при температуре ухо­ дящих газов до 250° С.

Основными величинами, характеризующими работу вентиля­ тора (дымососа) являются: производительность (м3/сек; м3/ч), полный напор (мм вод. ст.), мощность, потребляемая электро­ двигателем (квт), скорость вращения (об/мин), полный

к. п. д. (%).

Полный напор, создаваемый дымососом (вентилятором),

а при отсутствии всасывающего тракта у вентилятора по фор­ муле

где НдЫХ , Н вс — динамический, напор в выхлопном и всасываю­

атмосферного, и отрицателен, если давление меньше атмосфер­ ного].

Производительность и полный напор, создаваемый вентилято­ ром (дымососом), связаны между собой зависимостью, назы­ ваемой напорной характеристикой машины, которая опреде­ ляется как соотношение между полным напором, мощностью на валу и к. п. д. и производительностью при данной температуре подаваемого воздуха (продуктов горения) и данном числе обо­ ротов машины. Характеристика тягодутьевых машин обычно выражается графически.

Характеристикой воздушного или газового тракта котлоагре­ гата называется зависимость сопротивления всего тракта (или отдельных его элементов) от расхода воздуха (продуктов горе­ ния) через него. Каждый дымосос (вентилятор) создает полный напор, соответствующий сопротивлению газового или воздуш-

96

ного тракта, на который он работает. Поэтому рабочим режи­ мом дымососа (вентилятора) является точка пересечения его напорной характеристики с характеристикой суммарного сопро­ тивления тракта. Дымосос (вентилятор) в рабочем режиме имеет наибольшую производительность, соответствующую сопро­ тивлению тракта, на который он работает. На рис. 21 приведен пример заводской напорной характеристики вентилятора и ха­ рактеристики воздушного тракта агрегата (1). Рабочий режим вентилятора изображается точкой d пересечения напорной ха-

Рис. 21. Напорная характеристика вентиля­ тора типа ВД-10 и характеристика воздуш­ ного тракта котлоагрегата.

Нп — напорная характеристика вентилятора

рактеристики с характеристикой воздушного тракта котлоагре­ гата.

Результаты испытания и наладка ряда установок показали, что в процессе монтажа и при дальнейших ремонтах допу­ скаются серьезные ошибки в исполнении отдельных узлов тя­ годутьевых машин. Часто наблюдаются (особенно после ре­ монта) значительные аксиальные зазоры между рабочим коле­ сом и входным патрубком, а также эксцентричное расположение входного патрубка по отношению к входному отверстию рабо­ чего колеса. Аксиальный зазор между рабочим колесом и вход­ ным патрубком доходит до 8 —9% от диаметра рабочего колеса против нормальной величины 0 ,6 — 1,0 %.

Существенное влияние на работу тягодутьевых машин ока­ зывает также конфигурация выходных диффузоров, устанавли­ ваемых после машины. Для того чтобы иметь минимальное со­ противление диффузора (по данным ЦАГИ), следует стремиться к возможно меньшему соотношению площадей выходного и

входного сечений диффузора или возможно большей его относи­ тельной длине, под которой понимают отношение абсолютной длины диффузора к квадратному корню из площади входного (меньшего) сечения диффузора.

Пирамидальные диффузоры рекомендуется выполнять сим­ метричными, а у плоских диффузоров внешняя стенка должна отклоняться наружу на 10° при отклонении внутренней в зави­ симости от общего угла раскрытия. Однако часто на практике диффузоры выполняются неправильно или вообще не устанав­ ливаются. Более того, встречаются случаи, когда вместо диф­ фузора на выходе из вентилятора (дымососа) устанавливается газовоздухопровод с коленом, направленным в сторону, проти­ воположную вращению рабочего колеса.

В промышленных котельных установках энергетическое обо­ рудование большую часть времени работает с резко перемен­ ными нагрузками, весьма отличающимися от номинальной. Кроме того, при переводе котельных агрегатов с твердого топ­ лива на газообразное вследствие снижения сопротивления га­ зового, а иногда и воздушного трактов загрузка тягодутьевых машин также снижается, даже при некотором повышении про­ изводительности котлоагрегата. При этих условиях применение экономичных способов регулирования производительности тяго­ дутьевых машин весьма существенно.

Для регулирования производительности вентиляторов (дымо­ сосов) промышленных котельных применяются поворотные ши­ беры и осевые направляющие аппараты. Регулирование посред­ ством шиберов или заслонок наиболее просто, но наименее эко­ номично. В связи с этим для регулирования производительности следует применять осевые направляющие агрегаты. При их установке необходимо обращать внимание на правильность рас­ положения лопаток, которые при прикрывании аппарата дол­ жны устанавливаться так, чтобы выходящий поток закручи­ вался в сторону вращения рабочего колеса машины (рис. 2 2 ). Неправильная установка направляющего аппарата, т. е. закру­ чивание им потока навстречу вращающемуся рабочему колесу машины, приводит к значительному перерасходу электроэнергии и даже менее экономично, чем регулирование дроссельным ши­ бером.

В целях максимальной экономии электроэнергии при изме­ нении нагрузки котлоагрегата регулирование производительно­ сти вентилятора (дымососа) следует осуществлять направляю­ щим аппаратом, производя местными шиберами только подре­ гулировку для достижения необходимого распределения потоков по отдельным горелкам или ответвлениям.

При групповой компоновке газового и воздушного трактов часто имеет место параллельная работа тягодутьевых машин, что нежелательно, так как теоретически производительность, при условии одинаковости их напорных характеристик, увеличи­

98

вается только в 1,5 раза. Однако на практике даже однотипные машины чаще всего имеют различные напорные характеристики (в результате износа рабочих лопаток или ремонта). Совмест­ ное включение машин с различными напорными характеристи­ ками на общий тракт не только не экономично, но чаще всего ведет к ухудшению работы установки.

В одной промышленной котельной параллельно работали два дымососа, которые по расчету должны были обеспечивать нор­ мальную тягу при номинальной нагрузке котлов. Однако тяга оказалась недостаточной и котлы работали с пониженной на-

Рис. 22. Схемы расположения лопаток направляющего аппарата по отношению к направлению вращения рабо­ чего колеса дымососа (вентилятора): а — правильно;

б— неправильно.

А— направление входа потока в направляющий аппарат; Б — направление вращения рабочего колеса дымососа (вентилятора).

грузкой. Испытания показали, что характеристики дымососов весьма различны. В связи с этим один из дымососов, имевших неудачную характеристику, был остановлен, при этом тяга не ухудшилась. Установленная мощность электродвигателя выклю­ ченного дымососа составляла 2 0 квт.

В другой промышленной котельной три котла работали на общий боров, а продукты горения из него удалялись одновре­ менно двумя различными по типу и напорным характеристикам дымососами. В результате котлы работали с пониженной на­ грузкой из-за недостатка тяги. После установки в общем борове разделительной перегородки, позволившей ликвидировать со­ вместное действие дымососов, производительность котельной удалось повысить на 15—20% и даже получить резерв по тяге.

Для нормальной эксплуатации тягодутьевых машин после монтажа или ремонта необходимо произвести их внутренний и внешний осмотр. При внутреннем осмотре проверяется состоя­