книги из ГПНТБ / Шур И.А. Перевод отопительных котлов на газовое топливо

указанного типа № 1—10. Ранее широко применялись горелки большей теплопроизводнтельиости (№ 11—14), которые использовались на жаротрубных котлах. Чаще всего применялись горелки № 13 с расходом газа около 100 м3/л при р 1ЮЫ= 5000 мм вод. ст. и № 14 с расходом газа 110 м3/ч. Диаметры устья этих горелок равны соот­ ветственно 158 и 170 мм. Горелки имели большие габариты, загромождали проходы котельной (горелка № 13 высту­

газа 5000 мм вод. ст. создавали сильный шум. Кроме того, согласно исследованиям Ленгипроипжпроекта, при сжи­ гании природного газа и наличии керамического туннеля у горелок с диаметром устья 158 и 170 мм происходил проскок пламени к соплу горелки при а — 1,0 и давлении газа соответственно 2200 и 2500 мм вод. ст.

Если номинальное давление газа принято равным 5000 мм вод. ст., то снижение его возможно лишь вдвое. Это позволяло уменьшить расход газа всего па 30%, что явно недостаточно. При необходимости более глубокого регулирования расхода газа оператор вынужден был прикрывать воздушную регулировочную шайбу и работать с заведомым недостатком первичного воздуха, компен­ сируя открытием отверстия на фронтовом листе. Однако эти мероприятия приводили к повышению коэффициента избытка воздуха или созданию химического недожога.

В керамическом туннеле развиваются высокие темпе­ ратуры (до 1400—1450° С), которые приводят к быстрому выходу его из строя и необходимости частого ремонта. Если устье горелки плохо примыкает к туннелю, горение газа зачастую начинается непосредственно у устья, что приводит к разогреву горелки и фронтового листа. Разо­ грев устья горелки вызывает проскок пламени к соплу при значительно больших значениях давления газа, чем при ее нормальной работе, поэтому при установке горелки

ипроизводстве футеровочных работ следует обращать особое внимание на плотность примыкания устья горелки

икерамического туннеля, а также иа качество изготовле­ ния самого туннеля и его обмазки огнеупорной массой.

Длительный опыт работы жаротрубных котлов на газовом топливе в Москве и Ленинграде показал, что при использовании горелок, обеспечивающих подачу в топку хорошо перемешанной смеси газа и воздуха при а

1,05 -і- 1,1, длина футерованной части жаровой трубы может быть сокращена до 1,5—2,0 м. Кроме того, в связи

152

с тем, что горение газа практически заканчивается на этом расстоянии, отпадает необходимость в дожигательной решетке, что в значительной степени упрощает и удеше­ вляет переоборудование котла. При сжигании газа в топке жаротрубного котла, имеющей в конце дожига­ тельную решетку, уменьшается доля тепла, переданного тепловоспринимающим поверхностям котла за счет излу­ чения факела и раскаленной футеровки стенок жаровой трубы, так как дожигательная решетка отгораживает топку от основной части жаровой трубы, а тыльная сто­ рона решетки при правильной организации горения газа не раскаляется. Поэтому отказ от дожигательной решетки может привести к некоторому повышению к. п. д. котла, так как внутренняя поверхность жаровой трубы за футе­ рованной частью будет воспринимать тепло от раскален­ ной футеровки.

При установке на жаротрубных котлах инжекционных горелок среднего давления обычного типа (см. рис. 28) и необходимости работы при давлении газа перед ними ниже 2500—2200 мм вод. ст. во избежание обратного удара пламени обслуживающий персонал вынужден прикрывать воздушную шайбу. В этих случаях догорание газа может происходить только за счет подачи в топку вторичного воздуха, факел удлиняется, и обеспечить в этих условиях полное сжигание газа не удается. Поэтому установку на жаротрубных котлах инжекционных горелок среднего давления обычного типа можно применять только в тех случаях, когда тепловая нагрузка котла практически постоянна и снижается от номинальной только до преде­ лов, обеспечивающих устойчивую работу горелки на таком количестве первичного воздуха, которое необходимо для полного сжигания газа.

Основные технические характеристики и размеры обо­ рудования жаротрубиых котлов с установкой инжекцион­ ных горелок среднего давления приведены в табл. 25.

Значительное расширение диапазона регулирования тепловых нагрузок достигается при использовании на жаротрубных котлах инжекционных горелок среднего давления типа ИГК Мосгазпроекта или групповой инжекционной горелки Ленгипроинжпроекта. Обе горелки устойчиво работают без обратного удара пламени на давле­ ниях газа до 300 мм вод. ст. и, следовательно, могут регулироваться в широком диапазоне без уменьшения количества инжектируемого первичного воздуха за счет прикрывания воздушной шайбы.

153

Таблица 25

Основные технические характеристики н размеры оборудования жаротрубных котлов е ннжекциопными горелками

среднего давления (см. рнс. 28)

Упрощения переоборудования жаротрубиых котлов и экономии огнеупорных материалов Ленгипроиняшроект достиг, применив малогабаритную групповую горелку утопленного монтажа среднего давления типа ГТУ (рис. 29). Она состоит из кольцевого газового коллектора с восьмью штуцерами, в каждый из которых вворачивается сопло. На эти же штуцера навинчиваются смесители горе­ лок (из.труб 48 X 3 мм). Горелка имеет защитное и опор­ ное стальные кольца, расположенные эксцентрично друг другу таким образом, чтобы в верхней части горелки была образована более широкая щель, чем в нижней. Газовый коллектор приваривается с помощью трех распорных планок к защитному кольцу.

Первичный воздух (40—60% от теоретически необхо­

работы количество инжектируемого воздуха регулируется воздушной заслонкой, надвигаемой иа отверстия. Стабили­ зация горения осуществляется кольцевым стабилизатором упрощенной конструкции: на устье смесителя сверлится 16 отверстий 0 2 мм, через которые часть газовоздуш­ ной смеси поступает в кольцевой зазор, образованный наружной поверхностью смесителя и внутренней по­ верхностью стального цилиндрического насадка.

Наружный торец жаровой трубы, в которую вста­ вляется горелка, закрывается крышкой, состоящей из трех частей: верхней с отверстием для импульсной трубки к тягомеру, средней, имеющей раздвижные шторки для

154

155

введения запальника и наблюдения за процессом горения, и нижней, откидывающейся на петлях. Положение нижней части крышки фиксируется рычагом.

Весь воздух, необходимый для горения газа во время работы горелки, поступает через приоткрытую нижнюю часть крышки. Часть воздуха инжектируется через смеси­ тели в качестве первичного, остальная часть проходит через эксцентричную щель между защитным и опорным кольцами, а также через центральное отверстие в защит­ ном кольце 0 180 мм к устьям смесителей. Поступающий снизу воздух поднимается кверху за счет разрежения в топке и охлаждает металлическую торцевую крышку жаровой трубы и горелку, снижая одновременно потери тепла на охлаждение и улучшая условия труда обслужи­ вающего персонала. По данным испытаний Ленгипроинжпроекта, во время работы котла наблюдались следующие температуры, °С: смесителей в месте расположения воз­ душных заслонок, кольцевого газового коллектора, ниж­ ней откидной крышки и раздвижных шторок — 40—50, защитного кольца — примерно 220, стабилизирующих на­ садков — 450.

Испытания горелок на двухжаротрубном котле пока­ зали, что равномерный подвод вторичного воздуха к устью каждого смесителя позволяет сжигать газ с избытком воздуха в конце жаровой трубы в пределах 1,12—1,15; отрыв п проскок пламени отсутствуют в диапазоне давле­ ний газа 200—7000 мм вод. ст.; эксплуатационный реко­ мендуемый режим (по давлению) 500—3500 мм вод. ст. Укороченная футеровка и достаточно низкий коэффициент избытка воздуха в жаровой трубе позволяют обеспечить высокий к. п. д. котла (85—88%) при условии достаточной плотности кладки газоходов. Во время работы котла об­ служивающий персонал не должен пользоваться воздуш­ ными заслонками на смесителях и нижней откидной крышкой. Их положение фиксируется при наладке в соот­ ветствии с рекомендуемой величиной разрежения в топке. Откидная крышка на время остановки котла закрывается, и оператор только возвращает ее при пуске котла в поло­ жение, указанное при наладке. Утопленный монтаж горелки полностью устраняет загромождение проходов, обеспечивает свободный доступ к горелке и арматуре, а также снижает уровень шума, создаваемого горелкой. Результаты теплотехнических испытаний работы группо­ вых горелок утопленного монтажа на двухжаротрубных котлах приведены а табл. 26.

156’

При наличии в котельной газа низкого давления на жаротрубных котлах устанавливают газовые горелки низкого давления с принудительной подачей воздуха. На рис. 30 показана футеровка нуаровой трубы в случае применения газовой многоструйной горелки типа ГА

с футерованным устьем конструкции Мосгазпроекта (см. рис. 5). В передней части жаровой трубы из шам'отного кирпича класса А выкладывается круглая амбразура для горелки. Жаровая труба на длине 2,0—2,5 м футеруется

157

кирпичом в виде решетки. За футеровкой выкладывается дожигательная решетка, а в конце жаровой трубы — порог высотой в четверть диаметра жаровой трубы. Основ­ ные размеры кладки жаровой трубы приведены в табл. 27.

Таблица 27

Основные размеры футеровки жаровой трубы (см. рис. 30) при установке горелок типа ГА

Многоструйные горелки конструкции Мосгазпроекта с футерованным устьем при соблюдении режимных карт обеспечивают качественную подготовку газовоздушной смеси и короткий факел во всем необходимом диапазоне регулирования тепловой нагрузки котла. Следовательно, при их применении имеется полная возможность отказа от дожигательных решеток и сокращения длины футеро­ ванной части жаровой трубы.

На предприятиях УССР* получили распространение для установки на жаротрубных котлах горелки низкого давления с принудительной подачей воздуха типа ГНД (конструкции Укргипроинжпроекта). Испытания пока­ зали, что горелки не обеспечивают необходимого качества перемешивания газа с воздухом и их не следует устанавли­ вать на жаротрубных котлах. То же можно сказать

ио различного рода диффузионных горелках.

ВЛенинграде используются на жаротрубных котлах газовые части кольцевой газомазутной горелки Леигипроинжпроекта (рис. 31). Шаровая труба футеруется на небольшую длину — 1,5 м, в передней части выклады­

158

вается конический туннель. Испытание работы жаротрубных котлов, оборудованных этими горелками, показало возможность их работы при нагрузках котла менее 50% от номинальной без принудительной подачи воздуха (табл. 28).

Предохранительные взрывные клапаны на жаротруб­ ных котлах устанавливаются в поворотной камере за жаровыми трубами и на втором газоходе в доступном и без­ опасном для обслуживающего персонала месте. Располо­ жение клапанов на задней торцевой стенке котла воз­ можно лишь при наличии расстояния между котлом

истенкой котельной.

Вэксплуатационных условиях при работе жаротруб­ ных котлов на газовом топливе часто возникает пульсация в топке, сопровождающаяся выбросом пламени через запальные отверстия и гляделки. Интенсивность пульса­ ции достигает иногда значительной силы, вызывая сотря­ сения ие только котла, но и строительных конструкций котельной. Обычно пульсация начинается при нагрузках котла, близких к номинальным, или при форсировке. Появление пульсации может быть объяснено резонанс­ ными явлениями, возникающими при сгорании газо­ воздушной смеси в топке. Чем лучшее перемешивание газа с воздухом обеспечивает газовая горелка и чем ближе количество воздуха к теоретически необходимому для сжигания газа, тем больше вероятность возникновения вибрации. Поэтому наиболее часто вибрация имеет место при работе инжекциониых горелок среднего давления, однако наблюдается и при использовании горелок других видов (горелок с принудительной подачей воздуха и др.).

На практике обслуживающий персонал ликвидирует пульсацию, уменьшая количество подаваемого через го­ релку первичного воздуха и увеличивая соответственно подачу вторичного. Это, однако, приводит к появлению химической неполноты сгорания газа или к повышению коэффициента избытка воздуха. Зачастую пульсацию устраняют при изменении расположения горелок, режима разрежения в топке, расхода газа, формы футеровки и дру­ гих местных условий. Пульсация может возникать и при неправильно или некачественно выполненных керами­ ческих туннелях. У двухжаротрубиых котлов пульсация в большинстве случаев может исчезнуть при устройстве в поворотной камере разделительной стенки — рассечки, которая позволяет разделить потоки продуктов горения, выходящие в поворотную камеру из обеих жаровых труб,

159

I2S

у/2///лгш 1 шт/Л

ogH §8« m&л

160

Таблица 28

Результаты испытаний работы жаротрубных котлоа, оборудованных кольцевыми горелками конструкции Ленгнпрошшніроекта

и направить их таким образом, чтобы они могли объеди­ ниться только во втором газоходе при параллельном дви­ жении.

КОМБИНИРОВАННЫЕ КОТЛЫ

В котельных встречаются в настоящее время комбини­ рованные котлы с жаровыми, в которых устраиваются топки, и дымогарными трубами. Последние помещаются