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

ра обычно резко повышается. Зачастую это повышение бывает настолько большим, что температура металла труб конвективных пароперегревателей начинает пре­ вышать предельно допустимые значения. Это заставля­ ет снижать нагрузку котло-агрегата ниже проектной ве­ личины. При переводе с газа на угольную пыль темпера­ тура перегретого пара обычно снижается в ряде случаев настолько, что без специальных мер котлоагрегат вообще не может выдавать пар требуемых для турбин­ ных установок параметров.

В этих условиях важная роль принадлежит методам огневого регулирования факельного процесса сжигания, обеспечивающим сближение суммарных теплообменных характеристик факела при сжигании как газового, так и резервных видов топлива. Наряду с этим важная роль принадлежит устранению локальных тепловых перегру­ зок поверхностей нагрева, что может резко повысить сроки безаварийной работы огнетехнических установок. В условиях отсутствия инженерных методов расчета про­ цессов горения и теплообмена с определением не только интегральных, но и локальных характеристик процесса,, а также в условиях эксплуатации огнетехнических уста­ новок на различных видах топлива и на различных на­ грузках необходимо искать действенные пути повышения эффективности использования топлива и оборудования.

Ключевой путь к решению этой проблемы — регули­ рование топочных процессов. К сожалению, этой проб­ леме до последнего времени не уделялось достаточного внимания. Котельные агрегаты и промышленные печи оборудуются обычно горелочными устройствами с жест­ кими элементами, не позволяющими регулировать рабо­ чие процессы. Это не только чрезмерно осложняет нала­ дочные работы, но и приводит к снижению технико-эко­ номических показателей, а также надежности оборудования в процессе эксплуатации.

Неудовлетворительно обстоит дело на промышленных, предприятиях с полезным использованием энергии дав­ ления природного газа. Газ на промышленные предприя­ тия подается с давлением не ниже 3 ати. Однако перед, подачей газа на горелочные устройства давление дроссе­ лируется до 0,1—0,5 ати. В настоящее время энергия дав­ ления газа полезно используется лишь в инжекционных горелках. Известные конструкцииинжекционных

62

горелок имеют серьезные недостатки: крайне узкие пре­ делы регулирования производительности, ограничения по увеличению производительности (большие габариты и перегрев конфузорной части). Эти недостатки ограни­ чивают область их применения. Более широкое исполь­ зование бесполезно теряемой в настоящее время энергии давления природного газа может дать огромный техни­ ко-экономический эффект.

Крайне неудовлетворительно обстоит дело с утилиза­ цией физического тепла и углекислоты продуктов горе­ ния природного газа. По утилизации тепла уходящих газов с высокой температурой имеются в настоящее вре­ мя удовлетворительные технические решения в виде реку­ ператоров, регенераторов и котлов утилизаторов. По утилизации же тепла дымовых газов на выходе из ко­ тельных агрегатов, имеющих сравнительно низкую тем­ пературу, таких решений, которые могли бы найти ши­ рокое применение, недостаточно. По существу, единст­ венное предложение, имеющееся в этом направлении,— использование контактных экономайзеров. Более поло­ вины всего добываемого газа сжигается на тепловых электростанциях и в промышленных котельных. Поэто­ му поиски новых путей в эффективном использовании тепла продуктов горения газа — задача весьма актуаль­ ная. Поиски дешевых, доступных и эффективных мето­ дов полезного использования тепла уходящих газов со снижением их температуры до 30—40° с одновременным полезным использованием углекислоты может дать зна­ чительные выгоды народному хозяйству.

При сжигании газа еще мало внимания уделяется использованию потенциальных возможностей при­ родного газа для улучшения технологических процессов, Так при обследовании ни на одном из предприятий рес­ публик Средней Азии не удалось обнаружить печей безокислительного нагрева металлов. Между тем, нередки попытки обеспечить безокислительный нагрев металла в кузнечных печах за счет сжигания газа с недостатком воздуха без последующего дожигания горючих компо­ нентов, что приводит к потерям тепла только от хими­ ческого недожога до 44—50% (заводы «Узбекхиммаш, «Чирчиксельмаш» и т. д.). Подобное положение объяс­ няется тем, что до сих пор не созданы надежно дейст­ вующие печи безокислительного нагрева.

63

Глава IV. ОРГАНИЗАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ

НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗА В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

ОПЫТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ БАЗА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗА

В соответствии с решением директивных органов в 1961 г. в Ташкенте начато и в 1965 г. закончено строи­ тельство мощной опытно-экспериментальной базы для проведения исследований в области повышения эффек­ тивности использования газа в народном хозяйстве. За­ дачами экспериментальной базы являются: исследова­ ние и разработка новых технологических процессов, методов и устройств, связанных с использованием при­ родного газа в различных отраслях народного хозяйст­ ва, разработка рекомендаций для широкого промышлен­ ного освоения новой техники и технологии, обобщение научно-технических достижений и квалифицированная помощь предприятиям в повышении эффективности ис­ пользования газа. Исследуются также методы рацио­ нального сжигания природного, доменного и коксового газов, мазута, угольной пыли, а также газов подземной газификации углей.

На базе имеются лаборатории: процессов горения; использования газа в энергетике, металлургии, маши­ ностроении, промышленности строительных материалов, тепловых двигателях, сельскохозяйственном производст­ ве; сжигания резервных топлив; сжигания сернистых топлив; тепловых измерений; анализа продуктов горе­ ния; технико-экономических исследований в области использования газа и отдел проектно-конструкторских работ.

База располагает производственно-лабораторным, опытно-экспериментальным, теплотехническим корпуса­ ми и экспериментальной котельной.

Четырехэтажный производственно-лабораторный кор-

пу-с полезной площадью около 3000 м2 предназначен в основном для камеральной обработки опытных данных. Здесь изучают теплофизические свойства горючих ве­ ществ, методы тепловых измерений, проводят химические

изучению пламен на крупных огневых моделях, натурных опытно-промышленных образцах огнетехнического обо­ рудования. К корпусу подведены природный газ, вода, пар, сжатый воздух высокого и среднего давления, линии силовой электропередачи. В машинном отсеке корпуса расположены вентиляторы ВВД, воздуходувки (газодувки РГН), компрессоры ВУ-6/8. Под основанием всего корпуса проходит боров, соединенный с мощным дымо­ сосом и дымовой трубой для отвода продуктов горения. За каждой установкой разрежение может регулировать­ ся с помощью шиберных устройств.

В котельной площадью около 400 м2 установлены три котельные установки ДКВР—2,5X13 производитель­ ностью по 2,5 т/ч, предназначенные для исследований по сжиганию газа с помощью различных типов горелочных устройств и для первичного апробирования горелок мощных парогенераторов. На экспериментальной базе установлены следующие опытно-промышленные и стен­ довые установки.

К о м п л е к с о г н е в ы х э к с п е р и м е н т а л ь н ы х

воды, проходящее через каждую камеру, измеряется расходомерами и дроссельными устройствами.

С помощью термопар определяют температуру воды на входе и выходе из каждой камеры, что позволяет из­ мерять тепловосприятие каждой зоны камеры сгорания. Установки оснащены высокопроизводительным воздухо­ подогревателем. В зависимости от характера исследова­ ний воздух может подогреваться до 600°.

Вдоль всех камер сгорания на расстоянии 100 мм друг от друга установлены герметически запирающиеся

66

лючки для отбора проб газов, измерения температур па­ дающих и отраженных тепловых потоков и других теп­ лофизических характеристик факела.

вать характеристики пламен применительно к огнетех­ ническим устройствам самого различного назначения.

Комплекс огневых экспериментальных установок ба­ зы является уникальным и не имеет аналогов в мировой исследовательской практике как по набору параметров, так и по габаритным размерам.

О г н е в а я м о д е л ь в р а щ а ю щ е й с я печи пред­ ставляет собой цилиндрическую камеру сгорания с внут­ ренним диаметром 1400 мм и длиной 4000 мм. Она пред­ назначена для исследования аэродинамики факела, создания локальной защитной среды, необходимой при возгонке цветных металлов, а также для изучения теп­ лоотдачи от факела к материалу при различных вариан­ тах изменений параметров и способов подачи газа я воздуха.

Передняя часть печи, где расположены газогорелочные устройства, выполнена откатной, на роликах, для исследования различных вариантов подачи газа и воз­ духа. Внутри печь футерована огнеупорным кирпичом. С трех сторон по длине печи находятся отверстия для измерений характеристик факела и отборов проб для анализа.

Стенд оснащен контрольно-измерительными прибора­ ми, координатником и отдельным воздухоподогревате­

нащена конвективным воздухоподогревателем и измери­ тельными, приборами для определения состояния печной атмосферы, расхода газа и воздуха, температуры по ха­ рактерным точкам по трассе.

Техническая характеристика печи:

67

обеспечивается аэродинамическое разделение зон нагре­ ва и дожигания.

предназначена для исследования газового факела раз­ личных газогорелочных устройств для металлургических печей. Внутренний объем пламенной камеры стенда 1 ж3. Между пламенной камерой и основанием шахты при не­ обходимости выкладывают перегораживающую стенку с окнами. Увеличением или уменьшением размеров окон создают необходимое избыточное давление в пламенной камере, величину которого определяют холодной про­ дувкой камерой. Выбранный объем пламенной камеры позволяет достаточно полно исследовать газовый факел горелок производительностью до 300 ж3/ч.

Стенд оснащен приборами для измерения тепловых потоков, температурных и концентрационных полей, по­ лей скоростей и расходомерами воздуха и газа.

Опытно-промышленную газовую вагранку (модель 1) используют для получения жидкого чугуна в литейном производстве. В вагранке кокс, как технологическое топ­ ливо, полностью заменен природным газом.

68

О п ы т н о - п р о м ы ш л е н н а я г а з о в а я в а г р а н ­ ка (модель II) также предназначена для получения жидкого чугуна в литейном производстве. Это одна из. наиболее совершенных конструкции газовых чугунопла­ вильных установок.

Техническая характеристика вагранки (модель II):

О г н е в о й с т е н д д л я и с с л е д о в а н и я п а р а ­ м е т р о в г о р я щ и х ф а к е л о в д о ме н н о г о , к о к ­ с о в о г о и п р и р о д н о г о г а з о в представляет собой водоохлаждаемую десятисекционную цилиндрическую ка­ меру сгорания диаметром .1400 и длиной 4500 мм. К стен­ ду подведены горячий воздух после воздухоподогревателя и холодный после вентилятора через струйный смеси­ тель. Меняя их соотношение., можно регулировать тем­ пературу воздуха, подводимого к стенду от 20 до 400°.

Стенд предназначен для установки горелок различ­ ных типов производительностью по доменному газу до 3000, коксовому — до 600, природному— до 300 м3/ч.

Стенд снабжен лючками для измерения полей кон­ центраций газового состава, температуры, тепловых пото­ ков и аэродинамики факела.

С т е н д д л я и с п ы т а н и я д в и г а т е л е й в н у т ­ р е н н е г о с г о р а н и я малой и средней мощности предназначен для испытания карбюраторных двигателей и двигателей с самовоспламенением от сжатия мощно­ стью до 250 квт на жидких и газообразных видах топли­ ва. Для создания нагрузки на двигатель применяется электрическая балансирная машина. Стенд оснащен устройствами для замера расхода воздуха и топлива и записи параметров работы двигателя.

Разработана и сконструирована автоматическая из­ мерительная станция АИС для фиксации измерения: быстро и медленно меняющихся процессов.

69

К первой группе измерений относится фиксирование: максимального давления цикла Р; момента зажигания; угловой развертки хода с интервалом отметок.на инди­ каторной диаграмме через 10° поворота коленчатого ва­ ла; суммарного числа оборотов коленчатого вала за вре­ мя эксперимента, определяемого временем расходования определенной порции жидкого топлива (или заранее за­ данным временем работы двигателя при испытаниях на газообразном топливе).

Ко второй группе измерений относится фиксирование с помощью электронно-счетного блока и показывающих приборов величин, медленно или маломеняющихся в процессе эксперимента: угла опережения зажигания (впрыска топлива); положения дроссельной заслонки (рейки); времени расходования определенной порции топлива; расхода воздуха (м3) за время эксперимента.

Фиксирование результатов всех измерений полностью автоматизировано, все измерительные и управляющие устройства системы работают синхронно и сигнализи­ руют о начале и конце эксперимента, после чего опера­ тор записывает результат, выданный электронными счетчиками на цифровых табло.

Основой АИС является логический автомат, который

.служит для определения момента начала и конца записи, управляет работой шлейфного осциллографа и выбирает момент записи диаграммы сжатия и расширения без искры.

Ст е н д ГД700 применяется для исследования ра­ боты двигателей внутреннего сгорания буровых устано­ вок по газодизельной и форкамерно-факельной системам с использованием новейших осциллографических средств регистрации рабочего процесса двигателя.

Оборудование стенда позволяет подобрать оптималь­ ный объем форкамер и сопловых отверстий, давление форкамерного газа, оптимальный угол опережения за­ жигания форкамерно-факельной смеси, наиболее выгод­ ные условия работы системы регулирования. Кроме то­ го, оно позволяет контролировать и определять состав топливного и выхлопных газов, а также изменения па-:

70

л и в имеет: газобаллонное хозяйство; устройство для подачи газа определенного давления и температуры в двигатель; установку ИТ9-6Г; измерительный блок, включающий устройства для записи индикаторных диаграмм различными методами и замера расхода воз­ духа, газа, температурного режима работы двигателя.

Основным узлом установки ИТ9-6Г является одно­ цилиндровый четырехтактный двигатель.

Техническая характеристика двигателя ИТ9-6Г:

Установка ИТ9-6Г позволяет экспериментально опре­ делять зависимости между антидетонационными харак­ теристиками газовых моторных топлив и их составом, исследовать влияние отдельных углеводородов на кри­ тическую степень сжатия смеси, одновременно произво­ дить запись индикаторной диаграммы и отдельных цик­ лов на основе осциллографирования процессов горения в двигателе.

Э к с п е р и м е н т а л ь н а я у с т а н о в к а д л я ис­

поддерживания постоянной температуры во время опы­ та; контрольно-измерительная аппаратура.

Бикалориметры двух типов (для неагрессивных и аг­ рессивных сред) предназначены для измерения тепло­ проводности газов и жидкостей в широком диапазоне температур и давлений методом регулярного теплового режима.

71