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

приятием в этом случае является уменьшение диаметра сопла. Однако чтобы сохранить производительность горелки при умень­ шении диаметра сопла, приходится идти на повышение давления газа перед горелкой, что нередко невозможно вследствие недо­ статочного давления на входе в регулятор. В этом случае для снижения потери тепла от химического недожога следует вве­ сти в топку вторичный воздух, включив в работу дутьевой вен­ тилятор или за счет естественного присоса. Вторичный воздух надо подавать в поток первичной газовоздушной смеси в месте выхода ее из туннеля горелки.

На одном из котлов производительностью 10 т/ч, оборудо­ ванном инжекционными горелками полного предварительного смешения, в результате испытания было установлено, что го­ релки работают с избытком воздуха не более 0,8. Так как дав­ ление газа перед горелками невозможно было поднять выше 1200 мм вод. ст., то для снижения потери тепла от химического недожога пришлось подать в топку вторичный воздух от имев­ шегося дутьевого вентилятора. Для этого в полотне решетки, закрытом огнеупорным кирпичом, была удалена часть кирпичей и под решетку подан воздух. Как показали сравнительные ис­ пытания котлоагрегата, в результате потеря тепла от химиче­ ского недожога снизилась с 21 до 3%, а потеря тепла с уходя­ щими газами возросла с 14 до 22%, что в итоге все же привело к повышению к. п. д. агрегата на 1 0 %.

При отсутствии дутьевого вентилятора подачу вторичного воздуха в топку можно осуществить за счет имеющегося разре­ жения в топочной камере. Для этого следует разделать обму­ ровку вокруг горелки так, чтобы образовался цилиндрический канал для прохода воздуха.

Особенно серьезное внимание на режим работы инжекционных горелок следует обращать при сжигании смеси искусствен­ ного и природного газа, когда теплота сгорания может коле­ баться в достаточно широких пределах (до 500—600 ккал/м3) . Опыт наладки установок, работающих на смешанном газе, по­ казал, что сопла горелок должны быть рассчитаны на макси­ мальную теплоту сгорания, так как при этом исключается появ­ ление значительного химического недожога, что вполне компен­ сирует некоторое увеличение избытка воздуха и потери тепла с уходящими продуктами горения при пониженном значении теплоты сгорания газа.

Основная цель наладки горелок с принудительной подачей воздуха — получение их регулировочных характеристик, позво­ ляющих в эксплуатации поддерживать заданный избыток воз­ духа, при котором потеря тепла от химического недожога от­ сутствует или имеет минимальное значение. Для построения регулировочной характеристики горелки прежде всего необхо­ димо выявить зависимость давления воздуха и газа от расхода их на горелку при оптимальном коэффициенте избытка воздуха.

130

Стендовые исследования горелок с принудительной подачей воздуха показали, что расход воздуха через горелку и давление перед ней связаны однозначно только при неизменном избытке воздуха (рис. 34). Поэтому при снятии регулировочной харак­ теристики горелок необходимо, чтобы избыток воздуха изме­ нялся в небольшом диапазоне, что позволит с некоторым при­ ближением считать зависимость между расходом воздуха и его давлением однозначной. Таким образом, снятие регулировочных

Рис. 34. Расход воздуха через вертикальную щелевую горелку в зависимости от его давления при различных коэффициентах избытка воздуха на выходе из горелки.

/ — а-0,85; 2 — 0,97; 3 — 1,03; 4 — 1,35; 5 — 1,56.

характеристик горелок требует выполнения большого объема из­ мерений и наличия специальных измерительных приборов.

При выполнении пусконаладочных работ или производстве испытаний горелок силами эксплуатационного персонала реко­ мендуется описанная ниже ориентировочная методика снятия регулировочной характеристики.

Регулировочная характеристика горелки снимается при четы­ рех значениях давления газа: номинальном (соответствует но­

гата, т. е. ликвидировать все имеющиеся присосы холодного воз­ духа в топку и газоходы.

2.Установить постоянное, близкое к номинальному, давление газа перед всеми горелками.

3.Установить постоянное разрежение в топке (не менее 1,0

ине более 3,0 мм вод. ст.).

4.Наблюдая за устойчивостью факела, установить перед

из топки или за котлом (уменьшать содержание 0 2 в продуктах горения ниже 1 % не следует).

Результаты измерений и расчетов для каждого значения по­ стоянного давления газа перед горелками заносятся в таблицу (табл. И ). По этим данным строят зависимость 0 2 от С 0 2 (рис. 35). Все режимы, при которых отсутствовал химический недожог, по содержанию С 02 и 0 2 должны уложиться на одну прямую (рис. 35, точки 1—4). Режимы, в которых наблюдался химический недожог, выпадут из общей зависимости (рис. 35, точки 5 и 6). Ориентировочное значение оптимального коэффи­

табл. 11). В этом режиме оптимальный коэффициент избытка воздуха составил 1,18 при давлении воздуха перед горелками ПО мм вод. ст. Следовательно, при давлении газа перед горел­ ками 1000 мм вод. ст. для поддержания оптимального коэффи­ циента избытка воздуха давление его должно быть ПО мм вод. ст. Аналогично описанному определяют оптимальный коэф­ фициент избытка воздуха и соответствующее ему давление воз­ духа перед горелками при различных постоянных давлениях

132

духа, т. е. при коэффициенте избытка воздуха, равном еди­ нице.

На рис. 5 была показана зависимость содержания С 0 2 в продуктах горения от коэффициента избытка воздуха для раз­ личных газов. Приведенные графики ясно показывают, что для газа определенного состава эта зависимость характеризуется

вполне определенной кривой.

Таблица 12

Регулировочная характеристика горелки с принудительной подачей воздуха

133

Указанным свойством удобно пользоваться для составления ориентировочной регулировочной характеристики горелки. Де­ лается это следующим образом. Устанавливается постоянное давление газа перед всеми горелками. Затем устанавливается определенное, одинаковое для всех горелок, давление воздуха перед ними и производится анализ продуктов горения за котлом с определением только содержания С 0 2 (табл. 13, режим 1, а). После этого увеличивается давление воздуха перед всеми го­ релками и опять определяется содержание С 0 2 в продуктах го­

хватало и горелки работали со значительным химическим недо­ жогом. В таком случае следует установить давление воздуха

релки подавалось недостаточное количество воздуха. Следует

оно снизится по сравнению с предыдущим режимом, значит, ко­ личество воздуха, подаваемого в горелки, стало излишним (режим 4, а). Результаты измерений, приведенные в табл! 13, поз­ воляют ориентировочно выбрать давление воздуха перед горел­ ками и содержание С 0 2 за котлом, которое следует поддержи­ вать при определенном постоянном давлении газа перед горел­ ками.

Для конкретных величин, указанных в табл. 13, очевидно, что при режиме 3, а количество воздуха, подаваемого в горелку, минимально и уменьшение его приводит к химическому недо­ жогу. При режиме 4, а воздуха подается слишком много. Сле­ довательно, давление воздуха, которое должно поддерживаться

134

перед горелками, следует выбрать с некоторым запасом, между режимами 3, а и 4, а, т. е. 65—70 мм вод. ст. При этих давле­ ниях воздуха следует сделать контрольный анализ, оконча­ тельно выбрав то давление воздуха, при котором содержание

С 0 2 равно 10%.

Теперь допустим, что при увеличении давления воздуха пе­ ред горелками произойдет уменьшение содержания СОг в про­ дуктах горения за котлом (режим 2, б ). В этом случае ясно, что при режиме 1, б воздуха в горелки подавалось слишком много. Тогда в режиме 3, б следует установить давление воздуха перед горелками на 20—30% ниже, чем оно было в режиме 1, б. Если при этом содержание С 02 в продуктах горения увеличится, устанавливается режим 4, б, при котором давление воздуха пе­ ред горелками должно быть на 20—30% ниже, чем в режиме

значительного химического недожога и выбор оптимального дав­

ками, при котором содержание С 0 2 равно 10%.

Аналогично определяют оптимальный коэффициент избытка воздуха и соответствующее ему давление воздуха перед горел­ ками при различных постоянных давлениях газа. По этим дан­ ным составляют регулировочную характеристику горелки.

При наладке горелок с принудительной подачей воздуха сле­ дует обращать серьезное внимание на плотность сочленения горелки с обмуровкой топочной камеры, так как часто наблю­ дается утечка газа в неплотности обмуровки. Так, зафиксиро­ ваны случаи попадания газа в обмуровку агрегатов, оборудо­ ванных турбулентными горелками. В турбулентной горелке газ вытекает в закрученный поток воздуха, затем закрученная газовоздушная смесь из горелки поступает в амбразуру, разде­ ланную в обмуровке топки. В результате вращательного дви­ жения потока у стенки амбразуры давление повышается и через швы кирпичной кладки газ часто попадает в неплотности между кладкой из огнеупорного и красного кирпича, поднимаясь вверх внутри кладки. В связи с этим наблюдались случаи горения газа в обмуровке лючков и гляделок, расположенных на 5—7 м

выше горелок.

Если в результате утечек газовоздушная смесь попадает в топку и сгорает в ней, то это не представляет опасности. Но бывает, что газовоздушная смесь через неплотности обмуровки попадает в помещение цеха и приводит к его загазовыванию. Обнаружить утечки газа через обмуровку в помещение цеха путем смачивания мыльной эмульсией, как этого требуют пра­ вила безопасности, практически невозможно. В этом случае

135

выявить утечки газа можно только применением открытого огня. Так как эта операция весьма опасна, ее можно производить на действующем котлоагрегате только под руководством инженер­ но-технического работника. Посредством анализа воздуха в ме­ стах, где чувствуется запах газа, и в верхних точках помещения цеха прежде всего убеждаются, что концентрация газа в поме­ щении в несколько раз меньше нижнего предела взрываемости. После этого подносят горящий факел к обмуровке котлоагре­ гата в. районе возможных утечек и по возгоранию вытекающих струек газа обнаруживают дефектные места.

На качество работы горелок с принудительной подачей воз­ духа решающее влияние оказывает равномерность его распре­ деления при входе в камеру смешения. При наладке и испыта­ ниях горелок этому вопросу должно быть уделено серьезное внимание. Равномерность распределения воздуха может быть проверена продувкой горелки воздухом на остановленном котле.

БАЛАНСОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ КОТЛОАГРЕГАТА

Балансовые испытания котельного агрегата являются до­ вольно трудоемкой работой и чаще всего проводятся специали­ зированными организациями. Но балансовые испытания про­ мышленных котлов малой производительности могут быть про­ ведены силами эксплуатационного персонала.

Основной задачей эксплуатационных балансовых испытаний является составление режимной карты для обслуживающего персонала. Регулирование работы котлоагрегата в соответствии с режимной картой обеспечивает наиболее экономичное исполь­ зование газообразного топлива. Согласно «Правилам техниче­ ской эксплуатации электростанций и сетей» эксплуатационные испытания котлоагрегатов должны проводиться до и после ка­ питального ремонта основного и вспомогательного оборудования, после внесения конструктивных изменений или осуществления рационализаторских мероприятий, при систематическом откло­ нении основных показателей работы агрегата от нормальных значений.

Рассмотрим методику проведения испытаний и обработки результатов измерений на конкретном примере. На рис. 36 по­ казана схема расположения точек замера при балансовых ис­ пытаниях котла ДКВР-6,5-13, оборудованного горелками с пери­ ферийной выдачей газа в закрученный поток воздуха. В табл. 14 приведены основные характеристики контрольно-измерительных приборов, необходимых для проведения испытаний, и объем подготовительных работ. Наибольшие затруднения при проведе­ нии испытаний представляет выполнение полного анализа про­ дуктов горения с определением горючих компонентов СО, Н2 и СН4, поэтому отобранные во время испытаний в аспиратор пробы лучше всего сдавать на анализ в специализированную лабораторию.

136

Как показал опыт испытаний различных котлоагрегатов, продолжительность балансового опыта в установившемся тепло­ вом режиме котла может не превышать 2 ч. Отсчет показаний по установленным контрольно-измерительным приборам произ­ водится через каждые 10—15 мин. В течение каждого опыта

производительность котла должна поддерживаться по возможности постоянной, с колебанием от заданной в пределах не бо­ лее ± 1 0 %.

Количество балансовых опытов устанавливается в зависи­ мости от задачи испытаний. Для составления режимной карты необходимо выполнить следующий минимум опытов: выбор ми­ нимального избытка воздуха, при котором отсутствует химиче:

137

Таблица 14

CD

Перечень приборов [2,20], необходимых для проведения испытаний котла ДКВР-6,5-13 и объем подготовительных работ