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

проведения наладочных испытаний. В результате выбора наи­ более экономичного режима сжигания газа удалось повысить к. п. д. котлоагрегата без проведения каких-либо реконструк­ тивных мероприятий на 4,5%.

Таблица 27

Результаты испытаний котла ТП-35 до и после наладки цроцесса горения

Особо серьезное внимание следует уделять ликвидации присосов воздуха в газовый тракт котельного агрегата, а также утечек из воздушного тракта. Присосы воздуха в газовый тракт не только снижают к. п. д. котлоагрегата вследствие возраста­ ния потери тепла с уходящими газами, но и увеличивают расход электроэнергии на привод тягодутьевых устройств. На рис. 39 приведена (по данным испытаний) зависимость мощности, по­ требляемой электродвигателями дымососа и вентилятора, от избытка воздуха. Приведенная зависимость получена при испы­ тании котла ТП-35 производительностью 35 т/ч. Повышение избытка воздуха в топке с 1,0 до 1,2 приводит к увеличению мощности, потребляемой электродвигателем вентилятора, на 23 и дымососа — на 14 квт, т. е. суммарный расход электроэнергии увеличивается на 37 квт, что составляет 21% от мощности, по­ требляемой при работе котла на газе с нагрузкой 40 т/ч.

Для улучшения работы конвективных поверхностей нагрева необходимо правильно организовать омывание поверхностей

164

нагрева продуктами сгорания. В ряде случаев продукты горения движутся в газоходе неполным сечением, что приводит к вы­ ключению части рабочей поверхности нагрева. Часто продукты горения движутся параллельно поверхности нагрева, не пересе­ кая ее, что ухудшает передачу тепла поверхности нагрева. Если имеется достаточный запас по тяге, целесообразно иногда так изменять газоходы, чтобы скорость движения продуктов горения повысилась.

Значительное влияние на передачу тепла поверхности на­ грева в водотрубных котлах оказывает правильное устройство

Рис. 39. Зависимость мощности, потребляемой электродвигателями дымососа и вентилятора, от избытка воздуха в топке.

направляющих газы перегородок. Так, например, в котлах Шухова рекомендуется устанавливать вместо одной перего­ родки, отжимающей продукты горения в пучок, две перегородки на третьем и пятом рядах труб, что повышает коэффициент теплопередачи примерно на 3—5%.

Особое внимание при эксплуатации следует обращать на плотность газовых перегородок. При наличии неплотностей в га­ зовых перегородках часть продуктов горения протекает мимо поверхности нагрева, что повышает температуру уходящих газов и снижает к. п. д. котлоагрегата.

Перевод котлоагрегатов на газ, как показали многочислен­ ные испытания, позволяет значительно снизить в котельных установках расход электроэнергии на собственные нужды. При сжигании твердого топлива электроэнергия расходуется на пы­

165

леприготовление или привод механических топочных устройств, тягу, дутье, приготовление и подачу питательной воды, транс­ порт твердого топлива и удаление очаговых остатков. При сжи­ гании газового топлива расход электроэнергии на подачу и при­ готовление питательной воды сохраняется без изменения, а на пылеприготовление или привод механических топочных уст­ ройств, транспорт твердого топлива и очаговых остатков — от­ сутствует.

В котельных установках промышленных предприятий и элек­ тростанций значительное количество электроэнергии затрачи­ вается на привод тягодутьевых устройств. Расход ее составляет около 40% от общего расхода на собственные нужды, однако не все имеющиеся возможности снижения расхода электроэнер­ гии при эксплуатации котельных агрегатов полностью исполь­ зуются. Одним из источников снижения расхода электроэнергии является приведение тягодутьевой установки в соответствие

спроизводительностью котлоагрегата и сопротивлением газового

ивоздушного трактов, а также внедрение в эксплуатацию эко­ номичных способов регулирования производительности тяго­ дутьевых машин.

Втабл. 28 приведены сравнительные величины расходов электроэнергии на тягу и дутье при сжигании газа и твердого топлива для котлоагрегатов ТП-35 и Эри-Сити.

Таблица 28

Расход электроэнергии на тягу и дутье котлоагрегатов ТП-35 и Эри-Сити при сжигании твердого и газообразного топлива

166

В результате перевода котла ТП-35 на газ расход электро­ энергии на привод дымососа снизился за счет уменьшения из­ бытка воздуха и выключения из работы золоуловителя. Расход электроэнергии на привод вентилятора остался неизменным, так как наряду с уменьшением коэффициента избытка воздуха при сжигании газа возросло сопротивление комбинированной пылегазовой горелки. Удельный расход электроэнергии на 1 т вырабатываемого пара снизился в 1,67 раза главным образом из-за отсутствия расхода электроэнергии на пылеприготовление.

У котла фирма Эри-Сити, оборудованного до перевода на газ цепной механической решеткой, на которой сжигался уголь марки ПЖ, расход электроэнергии на привод дымососа сни­ зился в 2,1 раза за счет значительного уменьшения избытка воздуха. Расход электроэнергии на привод вентилятора возрос в 1,35 раза в связи с заметным увеличением сопротивления воздушного тракта за счет горелочных устройств. Если сопро­ тивление цепной механической решетки совместно со слоем топ­ лива не превышало 50 мм вод. ст., то сопротивление газовых горелок по воздушной стороне составило 125 мм вод. ст.

Таким образом, перевод котлоагрегатов на газ, как правило, приводит к снижению расхода электроэнергии на тягу, но не всегда на дутье. Следовательно, для снижения расхода электро­ энергии на дутье желательно применение горелочных устройств, имеющих минимальное сопротивление по воздушной стороне.

Снижение сопротивления газового, а иногда и воздушного тракта при сохранении установленных тягодутьевых машин с осевыми направляющими аппаратами для регулирования их производительности не обеспечивает экономичного расхода элек­ троэнергии на их привод. Регулирование работы тягодутьевых машин осевыми направляющими аппаратами экономично только при снижении производительности до 50% от номинальной. Экономичными способами при глубоком регулировании произ­ водительности тягодутьевых машин являются осевые направ­ ляющие аппараты с двухскоростными электродвигателями и электромагнитные муфты.

В условиях эксплуатации при устойчивом сезонном газоснаб­ жении значительный эффект может быть получен путем умень­ шения диаметра рабочего колеса дымососа (вентилятора) на период работы котлоагрегата на газовом топливе. Необходимо иметь запасное рабочее колесо, рассчитанное для работы котло­ агрегата на газе.

В качестве примера рассмотрим случай, когда вентилятор имеет излишний напор, и для повышения его экономичности необходимо уменьшить напор путем уменьшения диаметра ра­ бочего колеса. Вентилятор типа ВД-10 имеет производитель­ ность 25 000 м3/ч и к. п. д. 0,64 при напоре 275 мм вод. ст., в то время как сопротивление сети при этой производительности составляет 140 мм вод. ст. (см. рис. 21). В связи с этим

16?

вентилятор должен работать с прикрытым шибером, который создает добавочное сопротивление 135 мм вод. ст. (отрезок Ъс). Число оборотов вентилятора 970 об/мин. Внешний диаметр ра­ бочего колеса 1000 мм. Мощность на валу вентилятора

Характеристика сети 1 пересекает характеристику вентиля­ тора в точке d. На режиме точки d, соответствующей работе без шибера, напор вентилятора равен 240 мм вод. ст., произво­ дительность— 35 000 м3/ч, к. п. д. — 0,58.

Рассмотрим возможность реконструкции вентилятора путем уменьшения диаметра рабочего, колеса для снижения развивае­ мого им напора при сохранении числа оборотов электродвига­

Уменьшение диаметра рабочего колеса до 895 мм приведет к тому, что вентилятор будет создавать напор

Очевидно, что и в этом случае вентилятор будет создавать избыточный напор, однако расход электроэнергии снизится:

Рассмотренный вариант реконструкции рабочего колеса вен­ тилятора дает экономию электроэнергии по сравнению с перво­ начальной конструкцией на 2 2 ,8 %.

ТЕПЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОТЛОАГРЕГАТОВ ПРИ СЖИГАНИИ ГАЗА

Экономичность работы котельного агрегата при сжигании газа определяется потерями тепла от химического недожога и с уходящими газами. Следовательно, котел будет иметь макси­ мальный к. п. д., горелочные устройства обеспечивают сжигание газа без потери тепла от химического недожога при низком коэффициенте избытка воздуха в топке, а температура уходящих газов имеет минимально допустимую величину по условиям предотвращения конденсации водяных паров.

Расчет показывает, что если коэффициент избытка воздуха за установкой не превышает 1,2 , а температура уходящих газов несколько больше температуры точки росы, то к. п. д. (брутто) котлоагрегата может достигать 96 %.

168

Многочисленные испытания котельных, агрегатов, оборудо­ ванных различными наиболее распространенными газовыми горелками, показали, что с учетом конструктивных особенностей

Рис. 40. Тепловая характеристика котлов НРч и Универсал-6 при различных компоновках и конструкциях газовых горелок (ИГК-60М, ЛНИИ АКХ Ю. И. Лобынцева, горизонтальных щелевых, форкамерной Укргипрогорпромгаза).

котлов их экономические показатели могут быть обобщены с удовлетворительной для практики точностью едиными зависи­ мостями. На рис. 40 показаны зависимости, характеризующие

169

экономичность использования газа в топках чугунных секцион­ ных котлов типа НРч и Универсал-6 по данным испытаний при установке наиболее распространенных горелок и их различной компоновке. Потеря тепла от химического недожога во всех испытаниях отсутствовала. При тепловой нагрузке поверхности

Температура уходящих газов при указанном диапазоне измене­ ния тепловой нагрузки изменялась от 150 до 325° С. Потеря тепла

На рис. 41, а приведены (по данным испытаний) к. п. д. (брутто) котлов типа ДКВ и ДКВР без хвостовых поверхностей нагрева производительностью от 2 до 10 т/ч, оборудованных различными горелками (вертикальными щелевыми; с периферий­ ной выдачей газа в закрученный поток воздуха; щелевыми инжекционными конструкции П. А. Кузьмина, инжекционными ЛНИИ АКХ конструкции Ю. И. Лобынцева). Во всех опытах потеря тепла от химического недожога отсутствовала, а избыток воздуха.за котлом составлял— 1,2 при изменении теплового на­

170

пряжения в топочной камере от 80- 103 до 300- 103 ккал/(м3 ч). Как ясно из рисунка, область разброса точек величины к. п. д, не более ±2% . Если учесть, что погрешность в определении к. п.д. при сжигании газа составляет, как минимум, ± 1 %, допо­ лученные точки позволяют провести единую усредненную кривую для различных наиболее распространенных горелок и вариантов

их компоновки.

На рис. 41,6 приведена зависимость к. п. д. котлоагрегатов типа ДКВ от нагрузки по данным обследования Промэнергогаза. Определение к. п.д. производилось по прямому балансу путем обработки показаний эксплуатационных записывающих, предва­ рительно проверенных, расходомеров. Несмотря на разброс то­ чек (отклонение к. п. д. от усредненной кривой ±5 % ), четко видно, что при нагрузках ~ 90— 100% от номинальной котлы, оборудованные подовыми и инжекционными горелками, имеют к. п.д. на одном уровне 80—85 %■ Снижение нагрузки котлов, оборудованных инжекционными горелками полного предвари­ тельного смешения, до 50% от номинальной практически не при­ водит к падению к.п.д. агрегата, и он остается на уровне ~84-н85% . К-п.д. котлов, оборудованных подовыми горелками с принудительной подачей воздуха, при снижении нагрузки

в этих же пределах падает с 80 до 65%. Это происходит в связи

стем, что эксплуатационный персонал неудовлетворительно ре­ гулирует подачу воздуха в топку при снижении нагрузки агре­ гата, что приводит к работе топки с повышенным избытком воз­

духа и увеличению потери тепла с уходящими газами.

При установке инжекционных горелок регулирование из­ бытка воздуха не зависит от эксплуатационного персонала и происходит практически автоматически в диапазоне нагрузок от 100 до 50% от номинальной. В то же время (см. рис. 41,а) при испытании котлов типа ДКВ и ДКВР, оборудованных го­ релками различной конструкции с принудительной подачей воздуха, получены высокие постоянные к. п. д. в широком диа­ пазоне нагрузок (50—95%) за счет тщательного регулирования подачи воздуха. Таким образом, снижение к. п. д. агрегатов в эксплуатационных условиях по сравнению с к. п. д., получен­ ными при испытаниях, обусловлено качеством ведения топочного процесса, особенно при пониженных нагрузках. Абсолютный мак­ симальный к. п. д., полученный при испытаниях, на 4—5% выше эксплуатационного.

Приведенные на рис. 40, 41 значения к. п. д., полученные в результате многочисленных испытаний, могут быть исполь­ зованы при нормировании удельных расходов газа. Экономич­ ность работы котельных установок должна характеризоваться не только к.п.д. брутто, но и расходом электроэнергии на соб­ ственные нужды, т. е. в конечном счете к. п. д. нетто.

171

ГЛАВА VIII

РЕМОНТ КОТЛОАГРЕГАТОВ

РЕМОНТ ГАЗОПРОВОДОВ И ИХ АРМАТУРЫ

Внутрицеховые газопроводы должны проходить планово-пре­ дупредительный ремонт один раз в год. Ремонт газопроводов заключается в выявлении и устранении обнаруженных неплот­ ностей: свищей, пропусков в сварных швах или фланцевых со­ единениях. Для выявления повреждений производится тщатель­ ный наружный осмотр газопровода. Перед началом ремонта газопровод освобождается от газа и на нем устанавливается металлическая заглушка. В зависимости от характера повреж­ дений производят местную разделку дефекта до здорового ме­ талла с последующей заваркой или замену дефектного участка. При замене дефектного участка должны применяться трубы, изготовленные в соответствии с требованиями СНиП (гл. 1-Г. 8 -66 «Газоснабжение. Внутренние устройства. Материалы, оборудо­ вание, арматура, детали и приборы»). Соединять трубы, как правило, необходимо сваркой. Резьбовые и фланцевые соедине­ ния допускаются в местах установки арматуры, компенсаторов и контрольно-измерительных устройств. При замене дефектный участок газопровода отрезают газовым резаком, торцы трубо­ провода обрабатывают по заданной форме и вваривают вставку из новой трубы. При сварке газопроводов могут применяться методы сварки и материалы, обеспечивающие плотность свар­ ного соединения и следующие его механические свойства:

а) предел прочности сварного соединения не ниже нижнего предела прочности основного металла труб по ГОСТ;

б) угол загиба не менее 120° для всех видов электродуговой сварки и не менее 100° — для газовой.

Газовая сварка допускается для труб условного диаметра до 100 мм с толщиной стенки до 5 мм. На электроды, свароч­ ную проволоку и другие материалы должны иметься сертифи­ каты или справка о принадлежности их к партии, имеющей сертификат.

При ремонте газопровода выполняется также ремонт его опор., который заключается в проверке состояния надежности всех креплений к элементам здания и конструкциям. При этом проверяется и восстанавливается легкость перемещения по­ движных деталей опор. Для этого их очищают и смазывают или

172

засыпают графитом. Также проверяется затяжка болтов и при необходимости подтягиваются гайки, а болты, шпильки и гайки с повреждениями или износом резьбы заменяются новыми. Для выявления смещения опор газопровода измеряют фактические расстояния между репером и опорой и сравнивают с величи­ нами, зафиксированными при монтаже или предыдущем ре­ монте. По этим данным судят о том, сместилась или нет данная опора. Пружины опор и подвесок очищают сжатым воздухом и проверяют равномерность расстояний между витками, величину общего сжатия и отсутствие повреждений. При замене пружин во время ремонта опор следует помнить, что сила сжатия пру­ жины сильно зависит от диаметра прутка и диаметра витков и слабо зависит от их количества.

При ремонте фланцевых соединений ликвидируют дефекты на уплотнительных поверхностях посредством различных при­ способлений в зависимости от характера дефекта и области его распространения. Раковины и забоины единичного характера глубиной 1—5 мм устраняют электронаплавкой предварительно расчищенного дефектного участка, затем лишний металл сру­ бают зубилом заподлицо с поверхностью зеркала, а фланец шлифуют абразивным диском, приводимым во вращение элек­ трической или пневматической машинкой. Дефекты глубиной 0 ,5 — 2 мм, распространенные по всему зеркалу фланца, следует устранять на токарном станке; возможно также применение соответствующих приспособлений для проточки зеркал фланцев на месте. Дефекты глубиной 0,05—0,5 мм (язвины, забоины, царапины, радиальные риски) лучше всего устранять абразив­ ным диском, приводимым во вращение пневматической машин­ кой. При этом чем больше глубина дефекта, тем крупнее по величине зерна следует выбирать абразивный диск. Дефекты глубиной менее 0,05 мм устраняют притиркой. В качестве при­ тира применяют чугунный диск и ведут притирку, применяя притирочный микропорошок, приготовленный из наждака; в ка­ честве смазки в процессе притирки пользуются чистым машин­ ным или турбинным маслом.

Причиной неплотности фланцевых соединений может также быть непараллельность фланцев, поэтому перед установкой прокладки необходимо убедиться не только в чистоте фланцев, но и в параллельности их, что легко сделать измерив зазор между плоскостями фланцев, когда они не стянуты.

После окончания ремонта газопровод должен быть подверг­ нут испытанию на прочность и плотность давлением воздуха в соответствии с нормами, указанными в «Правилах безопасно­ сти в газовом хозяйстве».

Арматура, устанавливаемая на газопроводах, должна быть плотной и обеспечивать надежное отключение газопровода от сети.

173