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

Если необходимо произвести срочный ремонт, пуск дымососа разрешается через 4—6 ч после остановки котлоагрегата. Это позволяет полностью расхолодить агрегат за 18—24 ч. Для кот­ лоагрегатов, имеющих дефекты поверхности нагрева (кольцевые трещины и пр.), длительность остановки следует увеличить в 1,5 раза против указанного выше времени, а ускоренная оста­ новка вообще недопустима. В случае вывода котлоагрегата в ремонт, при котором персонал будет допускаться в топку, га­ зоходы котла и в барабаны, или при длительной остановке (консервация, остановка на летний период) необходимо поста­ вить металлические заглушки с видимыми хвостовиками на пи­ тательной линии, главном паропроводе, всех продувочных ли­ ниях и на газопроводе после задвижки, отключающей агрегат от общего газопровода котельной.

Во избежание интенсивной кислородной коррозии котлоагре­ гата во время его стоянки («стояночная коррозия»), при оста­ новке на срок более 10—14 дней, необходима его консервация. При стоянке до 30 суток консервация производится следующим образом. Котел заполняют деаэрированной водой и поддержи­ вают в нем небольшое избыточное давление (400—600 мм вод. ст.). Для этого котел подключают к водяному бачку, уста­ новленному выше барабана котла, из бачка вода поступает в котел, компенсируя возможные утечки. Для поддержания воды в бачке в деаэрированном состоянии в него непрерывно подают небольшое количество пара, который, барботируя, пре­ пятствует попаданию воздуха.

При остановке котла на срок более 1—2 месяцев следует производить его консервацию сухим, мокрым или газовым спо­ собом. При консервации сухим способом котел подвергают внут­ ренней очистке, тщательно промывают, полностью удаляют оставшуюся воду и высушивают. Затем в барабанах котла уста­ навливают противни с водопоглотителями: безводным хлори­ стым кальцием (СаС12), негашеной известью (СаО) или сили­ кагелем из расчета 1 кг хлористого кальция, 2—3 кг негашеной извести или 1—1,5 кг силикагеля на 1 м3 объема. Люки бараба­ нов котла и арматуру плотно закрывают. Проверяют реактивы первый раз через 3—4 недели, а затем не реже чем через каж­ дые 2 месяца. Этот метод рекомендуется применять при дли­ тельной консервации и отсутствии отопления цеха. При консер­ вации мокрым способом котел заполняют раствором едкого натра или тринатрийфосфата. При приготовлении раствора на конденсате или питательной воде, близкой к нему по содержа­ нию нейтральных солей, достаточно иметь в растворе 2 кг/м3 едкого натра или 5 кг/м3 тринатрийфосфата. При приготовле­ нии раствора на химически очищенной воде в растворе необхо­ димо иметь 10 кг/м3 едкого натра или 20 кг/м3 тринатрийфос­ фата. При равномерной концентрации раствора металл во всех точках котла не подвергается коррозии даже при наличии в воде

50

кислорода. Мокрый способ может применяться только при по­ ложительной температуре на всех отметках помещения котель­

ного цеха.

При консервации газовым способом из котла спускают воду и заполняют его через воздушник газообразным аммиаком, уда­ ляя воздух через нижние точки. В котле должно поддержи­ ваться избыточное давление аммиака около 100 мм рт. ст. Рас­ творяясь в пленке влаги на поверхности металла, аммиак обес­ печивает протекание сильнощелочной реакции, что способствует защите металла от коррозии.

Следует подчеркнуть, что котлоагрегат, отключенный от дру­ гих котлов металлическими заглушками, должен быть тща­ тельно очищен от накипи и промыт; промывке подвергаются также пароперегреватель и водяной экономайзер.

ГЛАВА IV

РЕГУЛИРОВАНИЕ И КОНТРОЛЬ РЕЖИМА РАБОТЫ КОТЛОАГРЕГАТА

РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕЖИМА ГОРЕНИЯ И РАБОТЫ КОТЛОАГРЕГАТА

Надежная и экономичная работа котлоагрегата определяется рядом показателей, характеризующих процесс сжигания, водный режим котла, режим работы тягодутьевых устройств и хвосто­ вых поверхностей нагрева, а также распределение нагрузок между работающими котлами и выбором количества котлов для покрытия заданной нагрузки.

Основной задачей регулирования режима работы котлоагре­ гатов котельного цеха является поддержание заданной произ­ водительности котельной, давления и температуры перегретого пара, отпускаемого потребителям, при минимальном расходе топлива и электроэнергии на собственные нужды. Для выполне­ ния этой задачи эксплуатационный персонал должен иметь ре­ жимные карты и инструкции, определяющие основные показа­ тели работы котлоагрегатов при различной нагрузке котельного

цеха.

Инструкции и режимные карты по регулированию работы котлоагрегатов разрабатываются на основе специальных тепло­ вых и теплохимических испытаний и подлежат периодической проверке и уточнению. Режимные карты и инструкции вывеши­ ваются на рабочих местах. Так, например, режимная карта по ведению и регулированию процесса горения и работы котлоагре­ гата, а также инструкция по пуску и остановке котлоагрегата вывешиваются на рабочем месте машиниста котла; режимная карта по ведению водного режима работы котельного цеха — на рабочем месте дежурного химика-лаборанта; характеристика котлоагрегатов, определяющая зависимость изменения их к. п. д. и расхода топлива от нагрузки, а также инструкция по распре­ делению нагрузки между работающими котлами— на рабочем месте начальника смены котельного цеха и т. д. Всякое откло­ нение в работе котлоагрегата от режимной карты, замеченное обслуживающим персоналом, должно фиксироваться в вахтен­ ном журнале. Инженерно-технический персонал на основании замечаний в вахтенном журнале выясняет причины этих откло­ нений.

52

Для регулирования производительности котлоагрегата необ­ ходимо изменять производительность газовых горелок, которая повышается увеличением подачи сначала газа, а затем — воз­ духа. При снижении производительности горелок сначала уменьшают подачу воздуха, а затем — газа. Во всех случаях изменения производительности горелок уменьшение или увели­ чение подачи газа и воздуха производят постепенно.

Регулирование производительности котла можно осуществлять отключением части горелок или изменением расхода газа на все установленные горелки. Первый способ называют количествен­ ным регулированием, второй — качественным. Каждый из этих способов имеет определенные преимущества и недостатки. Вы­ бор способа регулирования зависит от конструктивных характе­ ристик горелок и их количества. Количественное регулирование целесообразно применять, если на котле установлено более 2 го­ релок и при пониженных расходах газа они работают недоста­ точно устойчиво или с повышенным коэффициентом избытка воздуха. При этом следует учитывать, что чаще всего отключе­ ние отдельных горелок тоже приводит к увеличению коэффи­ циента избытка воздуха, так как для охлаждения отключенных горелок в них приходится подавать воздух. Отключать отдель­ ные горелки следует так, чтобы в топке не создавался тепловой перекос. Например, при установке на котле более 2 односопло­ вых инжекционных горелок полного предварительного смешения и нагрузке котла менее 40% номинальной неизбежно отключе­ ние отдельных горелок. Наоборот, при установке горизонталь­ ных щелевых (подовых) горелок и нагрузке котла 20% от но­ минальной нецелесообразно отключение даже 1 горелки.

. При регулировании производительности котлоагрегата эко­ номичность сжигания газа должна быть максимальной, следо­ вательно, во всех режимах в горелки должно подаваться такое количество воздуха, при котором обеспечивалось бы полное сжигание газа. Экономичность сжигания газа зависит от потерь тепла (с уходящими газами и от химического недожога). По­ теря тепла с уходящими газами зависит от их температуры, ко­ эффициента избытка воздуха в топке и присосов холодного воз­ духа по газовому тракту агрегата. Потеря тепла от химического недожога имеет место при наличии в уходящих газах не сго­ ревшего в топке метана, водорода и окиси углерода. Главная причина появления потери тепла от химического недожога — недостаточное количество воздуха, подаваемого в горелочные устройства. Эксплуатационный персонал, регулируя процесс го­ рения, может в значительной мере влиять на величину избытка воздуха, а следовательно, и на значение потерь тепла с уходя­ щими газами и от химического недожога. Наиболее экономичен процесс горения, при котором избыток воздуха в топке минима­ лен, но достаточен для того, чтобы потеря тепла от химического недожога практически отсутствовала.

53

Опыт наладки и эксплуатации котлоагрегатов на газовом топливе показывает, что увеличение коэффициента избытка воз­ духа на 0,1 против оптимальной величины приводит к возраста­ нию потери тепла с уходящими газами не более чем на 1 %. Между тем работа горелок даже с незначительным недостатком воздуха (коэффициент избытка воздуха 0,95—0,97) ведет к зна­ чительному возрастанию потери тепла от химического недожога

(до 5—6%).

Наиболее просто в эксплуатационных условиях регулировать избыток воздуха в уходящих газах по содержанию в них С 02.

Рис. 5. Зависимость содержания С 02 в продуктах горения от коэф­ фициента избытка воздуха для различных газов.

1 — коксовый, 2 — природный, 3 — попутный газ.

Этот метод дает удовлетворительные результаты, пока не про­ изошло изменений в составе топлива и его теплоте сгорания. Исходной характеристикой для определения избытка воздуха по количеству углекислоты является величина (С 02)тах, представ­ ляющая максимальное содержание углекислого ,газа в продук­ тах горения при подаче теоретического количества воздуха, т. е. при избытке воздуха, равном единице.

вует коэффициенту избытка воздуха а, равному 1,0. Из рис. 5 ясно, что для газа определенного состава зависимость содержа­ ния С 02 в продуктах горения от избытка воздуха характери­ зуется вполне определенной кривой. При этом всякое изменение состава газа нарушит установленную регулировку воздушного режима.

Действительно, допустим, что при сжигании попутного газа задано поддерживать содержание С 0 2 равным 10%, что соот­ ветствует избытку воздуха 1,34. Если вместо попутного газа пойдет, например, коксовый, то обслуживающий персонал, не

54

зная об этом и увидев по газоанализатору снижение количества С 02, уменьшит подачу воздуха в горелки, в то время как для сохранения прежнего избытка воздуха этого делать не следует. Следовательно, при регулировании избытка воздуха по содер­ жанию С 02 в продуктах горения на установках, где сжигаются смешанные газы переменного состава, необходимо помнить, что изменение содержания С 02 в продуктах горения может быть обусловлено не только нарушением воздушного режима горе­ лок,, но и изменением состава сжигаемого газа. Кроме того, и для газа постоянного состава зависимостями, приведенными на

Рис. 6. Зависимость содержания 0 2 в продуктах горения от коэф­ фициента избытка воздуха для различных газов.

рис. 5, можно пользоваться только в тех случаях, когда потеря тепла от химического недожога отсутствует или не превышает 1—2%. Только при этом условии всякому снижению содержа­ ния С 02 сопутствует увеличение избытка воздуха, а повышению содержания С 02— его уменьшение. При наличии заметного хи­ мического недожога (более 2%), наоборот, пониженное содер­ жание С 02 может соответствовать недостатку воздуха, т. е. та­ кому режиму, которого в эксплуатации всячески следует избе­ гать.

Сжигая газ переменного состава и переменной теплоты сго­ рания, наиболее просто регулировать процесс горения при на­ личии газоанализаторов, указывающих в продуктах горения со­ держание 0 2. Это обусловлено тем, что содержание кислорода в продуктах горения при изменении состава сжигаемого газа практически неизменно. На рис. 6 показана зависимость содер­ жания кислорода в продуктах горения от коэффициента из­ бытка воздуха а для коксового, природного и попутного газов.

55

При наличии кислородомера, пользуясь его показаниями и за' висимостью, приведенной на рис. 6, персонал может легко под­ держивать заданный избыток воздуха независимо от изменений в составе поступающего к горелкам газа.

При регулировании режима горения необходимо следить за температурой перегрева пара. Пароперегреватели промышлен­ ных котлов чаще всего конвективные, температура продуктов горения перед ними при сжигании природного газа и мазута составляет примерно 900—1000° С. Особенностью конвективных

пароперегревателей является зависимость между температурой перегретого пара и паропроизводительностью котла. Уменьшение температуры перегрева пара на 7— 10° С увеличивает приблизи­ тельно на 1% удельный расход пара турбиной. Существенное влияние на температуру перегретого пара оказывают коэффи­ циент избытка воздуха, температура питательной воды, чистота внутренних и наружных поверхностей нагрева, расположенных перед пароперегревателем, изменение экономичности котлоагре­ гата, чистота внутренней и наружной поверхности самого паро­ перегревателя.

Увеличение коэффициента избытка воздуха в определенном диапазоне приводит к некоторому увеличению температуры пе­ регретого пара. В качестве примера на рис. 7 по данным испы­

56

таний приведено изменение температуры от коэффициента из­ бытка воздуха при сжигании природного газа. При этом следует учитывать, что характер и диапазон изменения температуры пе­ регрева пара зависят также от конструктивных особенностей котла, пароперегревателя и целого ряда других факторов и в каждом конкретном случае определяются путем испытаний.

Снижение температуры питательной воды приводит к повы­ шению температуры перегретого пара вследствие увеличения расхода газа и соответственно количества продуктов горения, проходящих через газоход пароперегревателя при той же на­ грузке. Например, уменьшение температуры питательной воды при прочих равных условиях на 100° С может привести к по­ вышению температуры перегретого пара на 25—35° С.

Для поддержания температуры перегрева пара на заданном уровне при различной производительности котла устанавли­ ваются регуляторы температуры различных типов. Применяются поверхностные пароохладители и охладители с впрыском кон­ денсата. При номинальной нагрузке котла поверхностные паро­ охладители снижают перегрев пара на 40—50° С, а охладители с впрыском — на 70—80° С. Следует учитывать, что впрыскиваю­ щий регулятор реагирует в несколько раз быстрее, чем поверх­ ностный.

При эксплуатации часто наблюдается рост перегрева пара вследствие чрезмерного или неправильного отбора насыщенного пара на собственные и другие нужды котельной. Следует все­ мерно сокращать расход насыщенного пара, а если нельзя его избежать, то производить отбор от котлов, работающих с пони­ женной постоянной нагрузкой или имеющих недостаточный пе­ регрев пара.

Прерывистый, неравномерный режим питания водой котла также приводит к колебаниям температуры перегретого пара. При перерыве питания котла расход топлива уменьшается и температура перегретого пара снижается, затем при подъеме уровня начинается форсирование топки и температура перегрева пара растет.

Регулируя режим работы котла, следует также наблюдать за работой водяного экономайзера и воздухоподогревателя. Осо­ бенно тщательное наблюдение должно быть установлено за ра­ ботой чугунных отключаемых экономайзеров, после которых температура воды при ручном регулировании должна поддер­ живаться как минимум на 40, а при автоматическом регулиро­ вании на 20° С ниже температуры насыщенного пара в котле.

При наличии воздухоподогревателя опасен занос его поверх­ ности сажей, так как возможно ее возгорание. Отложения сажи наблюдаются при сжигании не только мазута, но и природного газа, если процесс горения организован неправильно. Призна­ ком отложения сажи является увеличение сопротивления возду­ хоподогревателя, а ее возгорания — повышение температуры

57

продуктов горения и разогрев обшивки газохода. В случае по­ явления признаков отложения сажи необходимо произвести об­ дувку поверхности нагрева воздухоподогревателя. Если же сажа загорелась, следует немедленно погасить горелки (форсунки), прикрыть тягу и дутье, открыть подачу насыщенного пара в га­ зоход воздухоподогревателя.

ТЕПЛОВОЙ И ХИМИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ РАБОТЫ КОТЛОАГРЕГАТА

Безопасное и экономичное сжигание газа возможно только при наличии необходимых КИП, позволяющих вести регули­ ровку ц наблюдение за режимом горения, а также контролиро­ вать поведение основных элементов котлоагрегата. Наличие ра­ циональной схемы теплового контроля позволяет организовать учет работы котельной и способствует действенному соревнованию между сменами за достижение высоких экономических по­ казателей.

Выбор схемы и типа КИП зависит от производительности ко­ тельного агрегата, типа газогорелочных устройств, а также схемы автоматического регулирования агрегата. Котельные аг­ регаты без автоматизации отдельных процессов должны иметь объем теплового контроля, больший по сравнению с автомати­ зированными котлами. В то же время в автоматизированных котельных следует применять в основном регистрирующие при­ боры, а в котельных с ручным управлением — главным образом указывающие. Такое различие обусловлено тем, что для агрега­ тов, имеющих автоматические устройства, необходимо вести контроль не только за работой котлоагрегата, но и за системой автоматического регулирования, который можно осуществить при наличии регистрирующих КИП.

На рис. 8 приведены две схемы теплового контроля котлоаг­ регата производительностью 10 т/ч, а в табл. 1 и 2 — их комп­ лектация приборами.

Кроме приборов теплового контроля, указанных в табл. 1 и 2, котельный агрегат должен иметь следующие приборы и авто­ матические устройства, обеспечивающие безопасность его экс­ плуатации при сжигании газового топлива.

1.Два сниженных указателя уровня воды в барабане котла

снанесенными на них отметками низшего и высшего уровня воды по водоуказательному прибору котла (установка указате­ лей не обязательна при расстоянии от отметки обслуживания до водоуказательных приборов менее 6 м и хорошей видимости уровня воды).

2. Звуковой сигнализатор верхнего и нижнего уровня воды в барабане котла (на котлах производительностью менее 0,7 т/ч сигнализатор может не устанавливаться).

58

Рис. 8. Принципиальные схемы теплового контроля котлоагрегата: а — с ручным управлением всеми процессами (табл. 1); б — с авто­ матическим управлением процесса горения и питания водой (табл. 2).

59