книги из ГПНТБ / Ахмедов, Р. Б. Газ в народном хозяйстве Узбекистана

ме топочной камеры. Этот вопрос особенно остро вста­ ет в связи с наблюдающимися на парогенераторах СКД тепловыми перегрузками отдельных участков то­ почных поверхностей нагрева, особенно НРЧ.

В настоящее время не существует надежных инже­

нарной организации топочных процессов. Поэтому весь­

потоков с учетом компоновки и мощности горелок, ско­ рости выгорания топлива, характеристик температур­ ной кривой и температурного поля топки и аэродинами­ ческой оси факела. Точность этого метода, естественно, должна удовлетворять требованиям инженерных рас­ четов. В настоящее время в СредазНИИГазе проводят­ ся исследования также и в данном направлении.

ОПЫТ ПЕРЕВОДА ПРОМЫШЛЕННЫХ И ОТОПИТЕЛЬНЫХ КОТЕЛЬНЫХ НА ПРИРОДНЫЙ ГАЗ

Для городов республики конца пятидесятых — нача­ ла шестидесятых годов была характерна застройка от­ дельными группами многоэтажных зданий, что привело к обилию мелких отопительных котельных, сжигающих уголь. Промышленные котельные, которые имелись, как правило, на каждом заводе, сжигали уголь и мазут. Котельные сильно загрязняли атмосферу городов, ко­ торая и без того характеризовалась сильной запылен­ ностью.

Начиная с 1958 г., когда предприятия г. Бухары впервые получили Джаркакский природный газ, в Уз­ бекистане стал широко осуществляться перевод на га­ зообразное топливо промышленных и отопительных котельных. Это позволило на 8—12% поднять коэффи­ циент полезного использования топлива, резко улуч­ шить условия работы обслуживающего персонала и значительно очистить воздушные бассейны городов республики.

Промышленные и отопительные котельные в УзССР, как правило, присоединялись к городским газовым се­ тям среднего давления (до 3 ати). Снижение давления

162

газа осуществлялось в газорегулировочных пунктах ГРП, которые размещались или отдельно от зданий котельных или в пристройках к ним и в самих котель­ ных. В начальный период газификации республики при­ менялись регуляторы давления типа РДС, затем нашли широкое применение более надежные регуляторы РДУК.

В первые годы газификации республики при перево­ де промышленных котлов на сжигание газообразного топлива предпочтение отдавалось инжекционным го­ релкам. На многих котлах типа Шухова-Берлина, КРШ и ДКВ устанавливались горелки ИГК. конструк­ ции Ф. Ф. Казанцева. Так как максимальная производительность этих горелок ограничена, на котлах неред­ ко устанавливались 3—4 горелки такого типа. Из-за большой длины они значительно загромождали фрон­ товую сторону котлов.

Большей производительностью и малой длиной об­ ладают многосопловые инжекционные горелки конст­ рукции Д. Ф. Царика. Основные технические данные горелочных устройств приведены в табл. 25.

В 1962—1963 гг. предприятием «Узоргэнергогаз», которое к этому времени было переименовано в «Сред-

Т а б л и ц а 25

Расчетные характеристики и основные конструктивные размеры инжекциоиных многосопловых горелок неполного предварительного смещения

163

азэнергопромавтоматиКу», совместно с Институтом использования топлива АН УзССР были проведены на заводах г. Ташкента балансовые испытания котлов малой мощности с целью установления удельных норм расхода газа. При этом были испытаны котлы с инжекционными горелками ИГК и Царика, а также со смесительными горелками конструкции Мосгазпроекта и с периферийной выдачей газа. На котле ДКВ-6,5—13 завода «Узбексельмаш» были проведены испытания горелок № 7 неполного предварительного смешивания конструкции Царика. Производительность горелок со­ ставляла 360 нм31ч при давлении газа 0,5 ати. Выясни­ лось, что работа горелок в значительной степени зави­ сит от разрежения в топочной камере. При часто наблюдаемом в процессе эксплуатации уменьшении разрежения в топке до 1 мм потери газа от химическо­ го недожога возрастали до 8%. На трубах котельного пучка интенсивно откладывались сажевые частицы. Следует отметить, что при работе горелок возникал сильный шум, достигающий. 97 децибел. Подобная кар­ тина наблюдалась на многих промышленных котлах и печах, установленных на заводах республики.

Результаты испытаний позволили заключить, что для нормальной эксплуатации горелок Царика необхо­ димо:

1) в топках котлов поддерживать увеличенное про­ тив нормы разрежение, причем при различных нагруз­ ках котла величина разрежения вверху топки должна быть различна;

2)на малых нагрузках увеличить разрежение в топ­ ках для избежания проскока пламени;

3)дополнительно поддерживать заданное соотноше­

ние первичного и вторичного воздуха, чтобы избавиться

от пульсации факела.

Низкая экономичность инжекционных горелок Ца­ рика, высокий уровень шума и необходимость демон­ тажа при переходе на резервное топливо требуют уста­ новки при переводе промышленных котлов на сжигание газа горелок с принудительной подачей воздуха.

Испытания смесительных горелок типа ГА конст­ рукции Мосгазпроекта в котельной Ташкентского ко­ тельного завода позволили убедиться в том, что они

164

свободны от недостатков, присущих инжекционным горелкам.

Необходимость сжигания в промышленных котлах как газа, так и резервных видов топлива особенно яс­

постановлением ЦК КП и СМ УзССР № 296 от 6 июля 1971 г. указывается, что все потребители газа должны иметь резервную систему топливного хозяйства. Поэто­ му особенно важное значение имеет установка на кот­ лоагрегатах смесительных газомазутных горелок ГМК, выпускаемых Таллинским заводом «Ильмарине». Эти горелки при сжигании газа отличаются коротким высо­ котемпературным факелом. Однако эта особенность горелок иногда оборачивается недостатками. Высокие температуры в факеле горелок приводят к увеличен­ ным против нормы тепловым потокам, падающим на первые трубы боковых экранов котлов ДКВР. На неко-' торых котлах, особенно ДКВР-20/13, наблюдаются пе­

режоги экранных труб.

Как показывают исследования советских и зарубеж­ ных исследователей, при сжигании газа в высокотем-. пературном факеле образуется большое количество окислов азота. С этих позиций в настоящее время пе­ ресматриваются требования к горелочным устройствам, для промышленных котельных. Поэтому вызывает инте­ рес положительный опыт применения на котле ДКВР-6,5 —13 завода «Узбексельмаш» горелок с регулируемым факелом конструкции СредазНИИГаза.

При переводе на газ отопительных водогрейных котлов системы Стреля, Стребеля и ВНИИСТО обычно применяются инжекционные горелки низкого давления. За счет инжекции в них подмешивается лишь часть воздуха, а остальной воздух, необходимый для горения, поступает в топку котла за счет разрежения.

потери газа от химического недожога. Кроме того, име­ ют место проскоки и отрывы факела.

При переводе на газ отопительных котлов большей, производительности на их фронте устанавливались ин­ жекционные горелки полного предварительного сме­ шения, а порой и смесительные горелки.

165

Неравномерная тепловая нагрузка секций котла, возникающая из-за сосредоточенного факела таких го­ релок, приводит к многочисленным авариям из-за появ­ ления трещин в секциях.

«Искитйм», «Пламя», МГ и других является установка

Широкое применение в республике получили двух­ рожковые подовые горелки, устанавливаемые поверх колосниковых решеток отопительных котлов.

Процесс горения газа в котлах с подовыми горелка­ ми в значительной степени зависит от правильной ор­ ганизации подачи вторичного воздуха. В связи с этим возникает требование о поддержании стабильного раз­ режения в топках котлов.

На практике встречались случаи, когда из-за плохой тяги поверхность секций и каналы для прохода дымо­ вых газов покрывались густым слоем сажи. При пра­ вильной организации процесса горения применение по­

систем предъявляет повышенные требования к расши­ рению диапазона регулирования производительности котельных агрегатов с возможностью их глубокой раз­ грузки. В связи с этим необходимо иметь в энергосисте­ мах регулировочный диапазон, позволяющий снижать

работающих на твердом топливе с сухим шлакоудалением при подсветке газом или мазутом.

Поскольку изменение нагрузки, а также соотноше­ ния сжигаемых топлив в смеси связано с изменением

166

режимных параметров котельных агрегатов, особую актуальность приобретают вопросы разработки и иссле­ дования новых эффективных методов и средств авто­ матического управления режимными параметрами ко­ тельных агрегатов, удовлетворяющих требованиям их эксплуатационной надежности и экономичности. Извест­ ные системы автоматического регулирования режим­ ных параметров не позволяют получить высокую экс­ плуатационную надежность и экономичность парогене­ раторов.

В последнее время в Институте СредазНИИГаз разработан ряд новых методов и средств газового ре­ гулирования топочных процессов, позволяющие создать в объеме топки поле тепловых потоков, обеспечивающее наиболее экономичный и надежный режим работы ко­

цессов и систем автоматического управления режимны­ ми параметрами котельных агрегатов при изменяю­ щихся ситуациях необходимо накопление опытных дан­ ных на котлоагрегатах различных типов и различной паропроизводительности, а также системах автомати­ ческого управления, контроля и защиты котлоагрега­ тов.

Внедрение газовых методов регулирования топоч­ ных процессов с применением реверсивных горелочных устройств, основанных на изменении соотношения ра­ диационного и конвективного теплообмена в топочной камере, вызывает необходимость разработки систем ав­ томатического регулирования парогенератора в целом с целью оптимизации температурного режима элемен­ тов парогенератора по газоходу при изменении нагруз­

туры и различия гидравлических сопротивлений горелоч­ ных устройств необходимо обеспечить синхронность по­ ворота регулирующих регистров горелок;

167

2) возможность индивидуального управления испол­ нительными механизмами (ИМ) как с блочного, так и местного щита управления, наличие независимого руч­ ного привода;

3) универсальность управления и возможность уста­ новления регистра в любом положении;

4)достаточное быстродействие и плавность переме­

щения;

5)наличие местного и дистанционного указателя положения и световой сигнализации конечного положе­ ния регистра на блочном щите управления;

6)наличие, кроме конечных выключателей, механи­ ческих ограничителей хода на исполнительном механиз­

проекты систем дистанционного управления и контро­ ля реверсивными газомазутными горелочными устрой­ ствами с возможностью последующей автоматизации процесса регулирования температуры перегретого па­ ра для Таганрогского котельного завода, для опытных котлов ГДР, Сырдарьинской и Ташкентской ГРЭС. Разработан проект системы автоматического регулиро­ вания температуры перегретого пара для Кокандской ТЭЦ, проект системы автоматического регулирования температуры перегретого пара (АР) и тепловой нагруз­ ки парогенератора ТЭЦ Орско-Халиловского металлур­ гического комбината с использованием серийной аппа­ ратуры тепловой автоматики, наиболее полно удовлет­ воряющие указанным требованиям.

168

Схемы дистанционного управления увязаны с при­ нятыми для всех остальных механизмов парогенера­ тора и блок-схемами.

На Сырдарьинской ГРЭС управление горелочными устройствами производится системой с применением- информационно-вычислительной машины ИВ-500, где сигнализация положения факела фиксируется намнемосхеме; в схеме управления использованы ИМ типа МЭО-63/ЮОФ Чебоксарского завода электрических исполнительных механизмов, включаемые в трехфазнуюсеть без фазосдвигающей емкости, и предусмотрено пи­

зованы реверсивный магнитный контактор МКР-0—58,. однофазный магнитный усилитель УМД и тиристорныйусилитель У-101.

Разработанные проекты системы управления ре­ гистрами горелочных устройств и САР режимных па­ раметров парогенератора могут осуществляться на= элементах системы ГСП.

С целью разработки газового метода автоматиче­ ского регулирования температуры перегретого пара экспериментально исследованы динамические харак­ теристики пароперегревателя парогенератора ТП-35, оборудованного четырьмя реверсивными горелочными устройствами типа РТС-1, установленными в два яру­ са на фронтовой стенке топки (расстояние между яру­

топки (ось боковых отверстий расположена ниже оси фронтовых горелок нижнего яруса на 700 мм), реа­ лизующая байпасный метод.

Для изученных схем направления вращения воз­ душных потоков смежных горелочных устройств, РТС-1,, расположенных в одном ярусе, приняты следующие ус­

169

ков смежных горелочных устройств, установленных в обоих ярусах стенки топочной камеры, изменялись синхронно и одинаковым образом.

верх и верх — прямоток при нагрузках парогенератора 20, 25 и 35 т/ч (боковой воздух закрыт).

Исследования показали, что регулированием интен­ сивности крутки и изменением направления вращения воздушных потоков смежных горелочных устройств, на­ ходящихся в аэродинамическом взаимодействии, воз­ можно управлять динамикой топочных газов, изменять распределение температурного поля в топочном объеме и, как следствие, регулировать температуру дымовых га­ зов на выходе из топки и температуру перегретого пара.

При использовании байпасного метода регулирова­ ния топочных процессов установлено, что при подаче воздуха через боковые отверстия высокотемпературное ядро факела существенно поднимается по высоте топ­ ки, и среднее значение температуры газов на выходе растет. Разница в температурах газов, заполняющих холодную воронку с подачей и без подачи бокового воз­ духа, достигает 300—400°, разница в температурах га­

лочными устройствами с соударяющимися факелами, установленными в один ярус. Выявлено, что горелочные устройства позволяют осуществить распредели­ тельный способ регулирования топочных процессов и, как следствие, температуры перегретого пара путем изменения относительного месторасположения мак­ симума температуры пламени.

С целью исследования влияния совместно-раздель­ ного сжигания природного, коксового и доменного га­ зов на нагрузку и температуру перегретого пара экспе­ риментально получены динамические характеристики парогенератора ТП-13Б изменением количественного соотношения и вида сжигаемых топлив.

170

Возмущения наносились одновременным изменением расходов: а) одного газа, б) двух газов, в) трех газов; при этом расходы остальных газов стабилизировались, либо были равны нулю.

По разгонным характеристикам парогенератора оп­ ределены динамические параметры по каналам «рас­ ход газов— нагрузка».

Коэффициент передачи по каналу доменного газа в 25 раз меньше, чем по каналу природного, и в 12 раз меньше, чем по каналу коксового; постоянная времени по каналу доменного газа в 1,8 раза больше, чем по ка­ налу природного газа, и в 1,5 раза больше, чем по кана­ лу коксового газа, а запаздывание соответственно больше в 1,7 и 1,5 раза.

При различных соотношениях сжигаемых газов в смеси коэффициент передачи объекта по каналам «рас­

го газов приводит к его уменьшению, постоянная вре­ мени имеет некоторый разброс, запаздывание сущест­ венно не изменяется. Постоянная времени по каналу доменного газа в 1,3 раза больше, чем по каналам кок­ сового и природного газов; запаздывание тракта по га­ зовой стороне в 2 раза меньше, чем по каналу впрыс­ кивающего пароохладителя.

На боковых стенках топки исследуемого парогене­ ратора ТП-13Б размещены встречно по три в ряд ком­ бинированные реверсивные горелочные устройства, поз­ воляющие изменением степени крутки и направления вращения газовоздушных потоков смежных горелок перемещать ядро факела по высоте топки и тем самым изменять температуру перегретого пара. Исследованные следующие направления вращения газовоздушных по­ токов горелок условно названы: низ — прямоток, пря­ моток — низ, верх — прямоток, прямоток — верх. Во вре­ мя опытов остальные параметры парогенератора под­ держивались в соответствии с режимной картой.

Анализ показывает, что динамические параметры регулируемого участка пароперегревателя не остаются постоянными при изменении тепловой нагрузки и схем вращения газовоздушных потоков горелок; канал впры­ скивающего пароохладителя более быстродействующий, чем канал реверсивных горелочных устройств; имеет

171