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

Или непосредственно за жаровой трубой после небольшой промежуточной камеры (котлы пролетного типа), или над жаровой трубой, когда продукты горения но выходе из жаровой трубы попадают в поворотную камеру, под­

Переоборудование комбинированных котлов с внутрен­ ними топками в жаровых трубах ведут аналогично пере­ оборудованию жаротрубиых котлов. Котлы пролетного типа могут иметь диаметры жаровых труб несколько больше, чем у одно- и двухжаротрубных котлов. Кроме того, наличие дымогарных труб позволяет увеличить поверхность нагрева и удельный теплосъем с котла, но это требует установки более мощных горелок.

Во избежание образования газовых мешков следует обращать внимание па конфигурацию и размеры промежу­ точной камеры между жаровыми и дымогарными трубами. У пролетных котлов при наличии неоправданно большого объема камеры целесообразно ее частично заложить ша­ мотным кирпичом, не создавая, однако, препятствий на пути движения продуктов горения и ие увеличивая сопро­ тивления газового тракта. Если в верхней части камеры есть люк, следует установить предохранительный взрыв­ ной клапан. Кроме того, предохранительные взрывные клапаны должны устанавливаться на дымовой камере за дымогарными трубами.

Котлы пароходного типа могут пметь 2 или 3 жаровые трубы. Размеры и паропропзводительпость этих котлов меняются в широких пределах, жаровые трубы значи­ тельно короче, чем у жаротрубпых. Поворотная огневая камера за жаровыми трубами имеет двойные стенки, заполненные водой. Небольшая длина жаровой трубы и, следовательно, короткая топка требуют такого сжига­ ния газа, чтобы горение его заканчивалось полностью до выхода из жаровой трубы. Для интенсификации горе­ ния газа внутренняя поверхность жаровой трубы футе­ руется на всю длину шамотным кирпичом класса А. Горелки для этих котлов должны выбираться такие, которые могут обеспечить короткий факел. Предохрани­ тельные взрывные клапаны на этих котлах устанавли­ ваются на огневой камере после дымогарных труб по ходу газов таким образом, чтобы взрывная волна не могла причинить вреда обслуживающему персоналу. Во время эксплуатации пароходных котлов на газовом топливе также имеют место явления вибрации. Вибрация устра-

162

нястся опытным путем: изменением режимов работы газовых горелок, перекладкой футеровки жаровой трубы и т. д.

** *

Итак в настоящее время существуют решения, обеспе­ чивающие достаточно высокую экономичность работы жаротрубных котлов на газовом топливе. При этом газогорелочпые устройства не загромождают проходы между фронтом котлов и стеной котельной и достаточно просто и легко обслуживаются. При наличии в котельной газа среднего давления наиболее перспективными следует счи­ тать групповые горелки утопленного монтажа конструк­ ции Лепгинроинжпроекта, при газе низкого давления — горелки Мосгазпроекта типа ГА.

11*

при работе на газовом топливе отказаться от дымососов и ограничиться разрежением, создаваемым дымовой тру­ бой. Кроме того, при подготовке котлов к переоборудова­ нию производится очистка наружных поверхностей бара­ банов, коллекторов и экранных труб от налета золы

исажи, образующегося при работе на твердом или жидком топливе. Отсутствие его при сжигании газа также снижает аэродинамическое сопротивление агрегата.

Большим достоинством газового топлива, в качестве которого для котлов в основном используются газы при­ родных месторождений, является отсутствие в продуктах его горения твердых частиц и сернистых соединений. Это позволяет с большой степенью эффективности использо­ вать тепло уходящих газов путем отбора его в контактных экономайзерах. При сжигании газа в топке современного котла с минимальным избытком воздуха, близким к 1,0,

инезначительных потерях тепла за счет излучения в окру­ жающую среду осповными являются потери тепла с ухо­ дящими газами. Уменьшение этой потери осуществляется

внастоящее время, как правило, за счет понижения температуры уходящих газов в поверхностных утилиза­ торах — водяных экономайзерах и воздухоподогрева­ телях. Однако снижение температуры газов за ними

ниже '120—140° С экономически нецелесообразно и при­ водит к резкому увеличению их металлоемкости и габари­ тов. При сжигании природных газов продукты сгорания могут быть охлаждены ниже точки росы (50—60° С) путем непосредственного их контакта с охлаждающей водой. При этом используется не только физическое тепло ухо­ дящих газов, но и скрытая теплота парообразования содер­ жащихся в них водяных паров, которая составляет около 12% низшей теплоты сгорания топлива.

Наиболее целесообразно устанавливать контактные экономайзеры за котлами, которые работают на газовом топливе постоянно, так как при переходе на сжигание резервного твердого или жидкого топлива эти экономай­ зеры должны отключаться.

Газовое топливо может сжигаться при значительно более высоких тепловых напряжениях топочного объема, в результате чего паропроизводительность котлов может быть значительно увеличена без конструктивных переде­ лок топки и агрегата в целом.

Повышение эффективности использования топлива и те­ плопроизводительности котлов возможно только при правильном выборе газогорелочных устройств и их

165

размещении в топке, учете необходимости резервирования других видов топлива и работы хвостовых, утилизиру­ ющих тепло отходящих газов, поверхностей нагрева.

Перевод котлов без учета специфических особенностей горения газового топлива может вызвать нарушение нор­ мальной работы циркуляционного контура котла и равно­ мерности распределения тепловых потоков в топке. Это может вызвать местные перегревы отдельных участков поверхностей нагрева и выход их пз строя. Отсюда особое значение для надежной и безопасной эксплуатации котлов на газовом топливе приобретает качество подготовки питательной воды и отсутствие отложений накипи на внутренних поверхностях экранных и кипятильных труб, барабанов н коллекторов.

Таблица 29

Допускаемая паропропзводительпость котлоп ДКВ и ДКВР при различных условиях эксплуатации

П р и м е ч а н и я . 1 . В ч и с л и т е л е п р и в е д е н ы д а н н ы е д л я с л у ч а е в с ж и ­ г а н и я п е ч о р с к о г о к а м е н н о г о и ч е л я б и н с к о г о б у р о г о у г л я , в з н а м е н а т е л е — ж и д к о г о и г а з о в о г о т о п л и в а . 2 . У в е л и ч е н и е п а р о п р о и з в о д и т е л ь н о с т и с в ы ш е н о м и н а л ь н о й д о п у с к а е т с я д л я к о т л о в , р а б о т а ю щ и х п р и д а в л е н и и 1 3 к г с / с м а и н и ж е . 3 - П р и у с т а н о в к е т о л ь к о т е п л о ф и к а ц и о н н ы х э к о н о м а й з е р о в к о р р е к ­ т и р о в к а п а р о п р о и з в о д и т е л ь н о с т и п р о и з в о д и т с я , к а к д л я к о т л о в б е з х в о с т о в ы х п о в е р х н о с т е й н а г р е в а . 4 . П р и с ж и г а н и и т в е р д о г о т о п л и в а м о ж е т б ы т ь д о п у ­ щ е н о к р а т к о в р е м е н н о е у в е л и ч е н и е п а р о п р о и з в о д и т е л ь н о с т н к о т л о в н а * 2 0 —

3 0 % п о с р а в н е н и ю с о з н а ч е н и я м и , у к а з а н н ы м и в т а б л и ц е .

В табл. 29 приводятся данные по паропроизводитель­ ности котлов ДКВ и ДКВР на разных видах топлива в соответствии с рекомендациями ЦКТИ, причем экс­ плуатация в указанных режимах допускается при:

а) тщательной очистке котлов от шлама и накипи, золы и сажи;

б) проверке толщины стенок кипятильных и экранных труб и замене тех, у которых толщина стенок на 30% й более тоньше первоначальной величины;

166

в) применении докотловой обработки питательной воды и обеспечении безиакипного состояния поверхностей на­

грева; г) исключении ударного воздействия факела на по­

верхность нагрева конструкцией и размещением газовых горелок (при сжигании мазута применением только ко­ роткопламенных форсунок);

д) торкретировании нижней части верхнего барабана, обращенной в топку и камеру догорания;

е) ограничении температуры уходящих газов за котлом до хвостовых поверхностей до 400 при сжигании мазута и до 300° С при сжигании газа;

ж) обеспечении конструкциями гляделок в топках кот­ лов возможности наблюдения за состоянием защиты от перегрева элементов котла.

При работе на жидком или газовом топливе других типов водотрубных котлов, кроме ДКВ и ДКВР, должны также выполняться все основные указания, приведенные выше, и, кроме того, надежно защищены от перегрева со стороны топки секционные головки и опускные трубы у горизонтально-водотрубных котлов Шухова и Шу­ хова — Берлина, камеры у водотрубных котлов Штейнмюллера, Фицнера — Гампера и т. д., топочные панели с толщиной стенки свыше 16,0 мм, включенные в циркуля­ ционный контур водотрубных котлов.

В условиях нестационарного газоснабжения на водо­ трубных котлах, требующих значительных расходов газа приходится сохранять устройства, позволяющие осуще ствлять быстрый переход на сжигание резервного топлива.

Вкачестве последнего целесообразно применять то, кото­ рое использовалось до переоборудования. Если резервным является жидкое или пылеугольное топливо, то раци­ онально на котле устанавливать комбинированные газо­ мазутные или пылегазовые горелки, размещаемые обычно на фронтовых стенках топки. Значительно сложнее пере­ оборудование при использовании в качестве резервного твердого топлива, сжигаемого на колосниковых решетках.

Вэтих случаях на котле устанавливаются чисто газовые горелки, а так как устройства для сжигания твердого топлива (пневмомеханические забрасыватели, топки с цеп­ ными механическими решетками, топки с шурующей планкой и т. п.) расположены на фронтовой стенке, то горелки приходится размещать на боковых стенках топки.

При установке горелок на боковых стенках* топки сле­ дует стремиться размещать их на обеих сторонах. При

167

I

установке горелок только на одной из сторон топки факел горящего газа и раскаленные продукты горения неравно­

в котле может быть нарушепа и возникнет угроза местного перегрева экранных или кипятильных труб. При необ­ ходимости установки горелок только иа одной боковой стороне топки в ней должны быть предусмотрены рас­ секатели, направляющие стенки или другие устройства, позволяющие равномерно распределить продукты горе­ ния. В случае невозможности выполнения этого условия горелки должны устанавливаться с фронта котла или рас­ полагаться на колосниковой решетке (горизонтальные щелевые горелки).

При установке горелок па боковых стенках топки сле­ дует обращать внимание па удобство их обслуживания: наличие достаточных проходов между котлами или кот­ лами и степами котельной (не меиее 1 м от выступающих частей горелок и арматуры), удобное размещение показы­ вающих манометров и регулирующей арматуры. Уста­ новка газовых горелок иа боковых стенках наиболее удобна, если боковые стенки топки котла ие имеют экра­ нов. Отсутствие их у котлов Шухова, Шухова — Берлина, Фицнера — Гампера, Бабкока и Вилькокса, Штейимюллера, КРШ и других позволяет применять при пере­ оборудовании горелки различных типов, вплоть до диф­ фузионных, так как раскаленная топка создает хорошие условия для полного сжигапия газа.

Таким образом, перевод водотрубных пеэкранированных котлов иа сжигание газа проще и значительно менее трудоемок, чем переоборудование котлов с экранирован­ ными топками. В последнем случае особенно затрудни­ тельно размещение газовых горелок иа боковых стенках топки, занятых экранами. Зачастую приходится для установки горелок вырезать несколько экранных труб или разводить их для образования необходимой амбразуры.

Неправильный выбор места установки газогорелочных устройств влияет не только на экономичность работы котла, но отражается также на долговечности обмуровки топки, может вызвать выход из строя экранных поверх­ ностей, повысить или понизить температуру перегрева пара и т. д.

На полноту сгорания газового топлива в топке кроме качества подготовки газовоздушиой смеси в горелках

170

и правильного выбора мест установки газогорелочных устройств влияет и устройство топки. Так, если топка имеет экранные поверхности, то последние интенсивно охлаждают факел, даже если он и не соприкасается с ними. При работе горелок с некоторым недостатком первичного воздуха или плохом перемешивании газа с воздухом в горелке может иметь место неполное сгорание топлива.

При выборе мест установки газовых горелок следует учитывать, что некоторые котлы, в частности ДКВР и КРШ, имеют несимметричный выход продуктов горения из топки. Выход представляет собой вертикальную щель, расположенную непосредственно у одной из стен топки, куда за счет разрежения может отклоняться факел и за­ тягиваться в камеру дожигания или конвективную часть котла. При организации сжигания газа в любой топке необходимо добиваться того, чтобы сгорание его заканчи­ валось в пределах топки, факел не касался поверхностей нагрева и распределение тепла было по возможности наиболее равномерным.

Основные технические характеристики и размеры водо­ трубных котлов, имеющих широкое распространение, приведены в табл. 30.

КОТЛЫ С ЭКРАНИРОВАННЫМИ ТОПКАМИ

Переоборудование с сохранением резервного твердого топлива

В современных отопительных котельных, обеспечива­ ющих теплом целые кварталы жилых домов, широко при­ меняются котлы типа ДКВ и ДКВР, имеющие экраниро­ ванные топки. В этих котельных часто используется твердое топливо, сжигаемое на колосниковых решетках. Подача угля в топку производится пневмомеханическим забрасывателем (ПМЗ), который располагается на фрон­ товой стенке котла. Быстрый перевод котла с газового топлива на твердое может быть осуществлен только при сохранении на фронте котла устройства ПМЗ и установке газовых горелок на боковых стенках тонки. Если для этого используются инжекциоиные горелки или горелки с при­ нудительной подачей воздуха обычного типа, то часть труб боковых экранов топки (от 4 до 10) демонтируется. Полное сохранение боковых экранных труб или демонтаж минимального их количества возможны только при при­ менении горелок, устье которых представляет собой

171

узкую щель, или набора горелок с небольшой тепловой нагрузкой, имеющих малый диаметр устья. Так как го­ релки устанавливаются на боковых стейках в проходах между котлами, они должны иметь небольшие габариты, а при работе котлов на твердом топливе не должны сильно нагреваться от излучения из топки. Если к установке на котле приняты газовые горелки с принудительной подачей воздуха, то для того, чтобы была возможность

1 — газовые коллекторы; 2 — воздушный короб; 3 — запальное отверстие! 4 — смотровое окно; 5 — щ ель в огнеупорной кладке; б — направляю щ ие перегородин.

использовать имеющиеся в котельной вентиляторы, подающие воздух под колосниковую решетку, необходимое давление воздуха перед горелкой не должно превышать 100—130 мм вод. ст.

В последние годы широкое распространение получили газовые вертикальные горелки с принудительной подачей воздуха конструкции Ленгипроинжпроекта, которые вы­ дают в топку газовоздушную смесь через узкую вер­ тикальную щель. Применение этих горелок позволяет свести к минимуму количество демонтируемых экранных труб на боковых стенках топки. Устройство этих горелок показано на рис. 32, а их основные размеры и технические характеристики приведены в табл. 31.

172