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

установившемся' режиме работы котла и разогретой фу­ теровке факел получается прозрачным, корпус горелки нагревается не выше 50° С. Горелки работают спокойно п устойчиво, без отрыва пламени, в широком диапазоне регулирования давления газа (5—180 мм вод. ст.). При на­ личии достаточного напора воздуха перед горелкой да­ вление газа и соответственно теплопроизводителх,постъ горелки могут быть повышены без нарушения устойчи­ вости ее работы.

Как видно из табл. S, горелки этого типа могут рабо­ тать и при среднем давлении газа, при этом за поминаль­ ное давление принято 3000 мм вод. ст. Давление воздуха при этом сохраняется иа уровне 100 мм вод. ст.

В обмуровке фронтовой стенки котла из шамотного кирпича выкладывается туннель, который па протяжении 113 мм пмеет диаметр устья горелки, а затем на протяже­ нии 250 мм- — равный примерно 1,5 диаметрам устья. На котлах ДКВР-2 и ДКВР-4 устанавливается по горелке, иа котлах ДКВР-6,5 и ДКВР-10 — по 2 горелки соответствзнощей теплопроизводительности. Высота установки горелок от пола 1 м. Нияшяя часть экранных труб защи­ щается от излзшения факела степкамп высотой 1,5 м из шамотного кирпича. Верхняя половина стенок выпол­ няется в виде решеток. Задняя стенка топки засыпается примерно иа высоту 1,0 м горкой из битого шамотного кирпича. В случае необходимости, при аварийном отклю­ чении газа, в смотровой трубе горелки может быть устано­ влена мазутная форсунка завода «Ильмарпне». Однако работа этой горелки на жидком топливе в течение дли­ тельного времени не рекомендуется.

Балансовые испытания котла ДКВ-10-13, оборудован­ ного горелками типа ГА-110, проведенные Мосгазнроектом, показали, что номинальная нагрузка котла дости­ гается при давлении газа и воздуха перед горелками 50 мм вод. ст. Разрежение в топке составляло 1—2 мм вод. ст., коэффициент избытка воздуха за котлом укладывался в пределы 1,08—1,15 при отсутствии химической непол­ ноты горения. Температура уходящих газов за котлом была равна 245—255, а за экономайзером—130° С. К. п. д. котла с экономайзером достигал 91,9%, уменьшаясь на пониженных нагрузках до 89—90%. Паропроизводитель­ ность котла 12 т/ч была достигнута при повышении давле­ ния газа перед горелкой до 70 мм вод. ст. и воздуха до 80 мм вод. ст. В табл. 49 приведены данные испытаний котлов типа ДКВ, оборудованных горелками с принуди-

242

Таблица 4

Результаты испытании работы котлов ДКВ, оборудованных горелками типа ГА

телыіой подачей воздуха конструкции Мосгазпроекта при сжигании московского городского газа.

При наличии в котельной газа среднего давления и от­ сутствии необходимости перевода котла на другой вид топлива Мосгазпроект рекомендует устанавливать на кот­ лах ДКВР инжекционные горелки среднего давления с пластинчатыми стабилизаторами типа ИГК (см. рис. 9).

Установка иа котле ДКВР-6,5-13 горелок ИГК пока­ зана на рис. 56. Во фронтовой стенке топки котла выкла­ дывается амбразура квадратного сечения, в которую за­ кладывается устье горелки. На расстоянии 320 мм от оси амбразуры предусматривается отверстие 050 мм, пере­ крываемое крышкой и служащее для введения в топку запальника и наблюдения за горением. Запальное отвер­ стие располагается, как и горелка, в горизонтальной плоскости. Ось запального отверстия составляет 15° с осью горелки. Над горелками в кладке фронтовой стенки топки выкладывается разгрузочный свод. Переоборудо­ вание топки совершенно аналогично переоборудованию при установке горелок низкого давления с принудитель­ ной подачей воздуха (см. рис. 55).

На котле ДКВР-2,5-13 устанавливают 3 горелки ИГК-120 с расстоянием между ними 550 мм; на котле ДКВР-4-13 — 2 горелки ИГК-250 с расстоянием между

ними 700 мм. Высота установки горелок 900—1000 мм от пола. Манометр для наблюдения за давлением газа

устанавливается общий на весь котел. Он подключается к газопроводу котла от рабочих кранов горелок.

ИГК-250, показали, что полное сгорание газа без призна­ ков химического недожога достигается при коэффициенте избытка воздуха в топке 1,05—1,08, что говорит об очень хорошей подготовке газовоздушиой смеси в горелках. Уменьшение количества инжектируемого горелкой пер­ вичного воздуха путем увеличения диаметра газового сопла или прикрывания воздушной регулировочной шайбы для уменьшения количества первичного воздуха до 0,9— 0,98 от теоретически необходимого приводит к появлению химической неполноты горения д3 = 2 -г- 11% даже при увеличении разрежения в топке до 5—6 мм вод. ст. Этот пример характеризует влияние количества первичного воздуха в газовоздушной смеси, выходящей из горелки, на эффективность сжигания газа.

В последние годы Промэнергогазом разработаны и из­ готовляются блочные пнжекционные горелки среднего да­ вления с периферийной выдачей газа в круглом (БИГ-К-П)

ипрямоугольном (БИГ-П-П) исполнении, которые реко­ мендуются для установки на отопительных и промышлен­ ных котлах паропроизводительностыо до 10 т/ч. Каждая горелка (рис. 57, табл. 50) состоит из набора одинако­ вых элементов, количество которых определяет размеры

итепловую нагрузку всей горелки. Каждый из входящих в горелку элементов представляет собой трубу, на одном из концов которой просверлены 4 сопла. Концы смесителей с соплами располагаются в круглом или прямоугольном корпусе, в который подается газ среднего давления. Вы­ ходя из сопел в смеситель под небольшим углом к его продольной оси, газ инжектирует весь воздух, необходи­ мый для сгорания, и до выхода из устья горелки в топку смешение газа с воздухом практически завершается.

Так как длина всех элементов принята равной 290 мм, то и длина горелок любой теплопроизводительности также не превышает этот размер. Для стабилизации пламени за устьем горелки выкладывается керамический туннель длиной 100 мм. Форма туннеля и его размеры в попереч­ нике принимаются по приведенным в табл. 50 размерам корпуса.

При существующих размерах горелка не выступает за габариты кладки котла, а при стандартной ее толщине 510 мм даже образуется ниша глубиной около 120 мм.

245

ЗОВ

246

247

Замер шума, создаваемого горелкой типа БИГ-П-П-12, установленной на котле КРШ-2, показал, что он на 5— 15 дб ниже допустимого уровня на всех длинах волн без устройства дополнительных шумогасителей. Однако рас­ положение горелок типа БИГ в нише кладки позволяет еще более снизить уровень шума, для чего на пути звуко­ вых воли, выходящих из ниши, в которой размещена го­ релка, устанавливают прозрачные дверки, а боковые стенки ниши покрывают звукопоглощающими материа­ лами, например асбестовыми листами.

Так как поверхность блочной горелки, которая обра­ щена в сторону обслуживающего персонала, имеет тем­ пературу, не превышающую температуру воздуха в ко­ тельной, а воздух, инжектируемый горелкой, интенсивно охлаждает противошумный щит, последний можно изго­ товлять из органического стекла. Это позволяет обеспе­ чить хороший обзор горелки и даже при закрытых створ­ ках щита наблюдать за процессом горения и состоянием кладки топкп. Наличие у смесителей горелки периферий­ ной выдачи газа приводит к тому, что их поперечпое сече­ ние ничем пе перекрывается и через них осуществляется наблюдение за гореипем и зажигание горелки. Это упро­ щает обмуровочные работы и несколько снижает потери тепла, так как отпадает необходимость в специальных лючках и смотровых глазках.

Значительно упрощается зажигание блочпых пнжекционных горелок, а также повышается безопасность при розжиге в случае применения горелок с так называемым выделенным элементом. Отличие такой горелки от оппсапной выше заключается в том, что одна из трубок-смесите­ лей отделена в корпусе горелки от остальных смесителей плотной перегородкой, которая образует выделенную от общей самостоятельную газовую камеру. В эту камеру

через патрубок подается газ по отдельному газопро­ воду.

Для зажигания горелки с выделенным элементом при закрытом крапе перед горелкой зажигают выделенный элемент, как указано выше при описании блочпых одно­ рядных горелок. При наличии устойчивого пламени у вы­ деленного элемента, который обеспечивает значительно более мощный и надежный факел, чем обычный перенос­ ный запальиик, оператор может спокойно открывать крап перед основной горелкой, осуществляя ее розжиг. Осо­ бенно удобно наличие выделенного элемента при перемеиных режимах работы котла или необходимости перио­

248

дического его отключения на короткое время без охлажде­

ния топки.

Блочная инжекциоиная горелка без выделенного элемента может быть легко превращена в горелку с вы­ деленным элементом путем установки вплотную допол­ нительной одноэлементной горелки рядом с основной. Применение блочных горелок с выделенным элементом или с дополнительной одноэлементной горелкой значи­ тельно упрощает устройство автоматического розжига горелок и комплексной автоматизации работы котлов на газовом топливе.

Блочные иижекционпые горелки Промэнергогаза во время государственных испытаний, а также при широкой эксплуатационной проверке показали высокие экономи­ ческие показатели и рекомендованы для серийного изго­ товления. Результаты испытаний горелки БИГ-К-П-24 на котле ДКВ-2-8 приведены в табл. 34.

Блочные горелки в круглом и прямоугольном испол­ нениях устойчиво работают в широком диапазоне регу­ лирования давлений газа (500—8500 мм вод. ст.), а эконо­ мичная работа обеспечивается на режимах свыше 2000— 2500 мм вод. ст. На этих давлениях газа и разрежении 1,5—2,0 мм вод. ст. горелки выдают в топку готовую газовоздушную смесь с коэффициентом избытка воздуха а = = 1,02 -=- 1,05. Отсутствие на блочных горелках устройств для регулирования количества иижектируемого воздуха не позволяет обслуживающему персоналу нарушать уста­ новленные оптимальные пропорции между количествами газа и воздуха. Поэтому если оператор или автоматиче­ ское устройство поддерживает заданное режимной картой разрежение в топке, то сгорание газа в топке будет проис­ ходить с высокой степенью эффективности.

Исследование Промэнергогазом работы блочной инжекциониой горелки типа БИГ-П-П-12 при различных значе­ ниях тепловой нагрузки показало, что наиболее интенсив­ ное горение газа идет в туннеле горелки, имеющем длину 100 мм, при номинальной тепловой нагрузке в туннеле сгорает около 87% газа. На участке длиной 100 мм после обреза туннеля продолжается интенсивное горение топли­ ва и в результате на этом расстоянии количество горючих составляющих в продуктах горения не превышает 0,5— 3% в зависимости от компоновки горелки. Исследование изменения концентраций 0 3 и С02 в продуктах горения по длине факела при различных компоновках горелки показало также, что резкое убывание концентрации

249

кислорода и соответствующий рост количества углекислоты в продуктах горения наблюдаются на очень коротком уча­ стке до расстояния 200 мм от обреза горелки. На осталь­

иа то, что в основном гореиие газа заканчивается на пер­ вом участке длиной 200 мм. При этом если на участке ин­ тенсивного горения наклоны кривых изменения концен­ траций О а и СО2 различны и зависят от тепловой нагрузки котла, то на пути за расстоянием 200 мм кривые по С02 совпадают, образуя одну линию, а по Оа — параллельны.

При работе блочной горелки БИП-П-П-12 в топке, в которой на расстоянии до 1,0 м от горелки отсутство­ вали экраны, определялось наличие в факеле метана, окиси углерода и водорода. При этом содержание метана, составляющее 0,8—1,4% на срезе тунпеля, при всех на­ грузках достигало нуля иа длине 100 мм от туннеля. Следы окиси углерода и водорода в продуктах горения обнару­ живались на длине до 1300 мм от обреза горелки при но­ минальной нагрузке. Эта длина сокращалась с уменьше­ нием нагрузки, и при 60% от поминальной эти горючие составляющие отсутствовали уже на расстоянии около 1000 мм.

При расположении горелки в полностью экраниро­ ванной топке интенсивность выгорания горючих сохрани­ лась. При номинальной нагрузке на расстоянии 200 мм от обреза горелки в продуктах горения метан также отсут­ ствовал, а содержание водорода и окиси углерода было меньше 0,1%. Выгорание следов водорода и окиси угле­ рода заканчивалось также на расстоянии до 1300 мм при номинальной нагрузке. Таким образом, независимо от степени экранирования топки горение природного газа заканчивалось на достаточно коротком пути, практически позволяющем устанавливать горелки даже на боковых стенках топки, имеющей ширину не менее 1,5 м.

При выборе типа блочных инжекциоиных горелок для установки на фронтовой или боковых стенках топки пред­ почтительнее использовать горелки в прямоугольном ис­ полнении. Применение их в отличие от круглых горелок позволяет значительно облегчить выкладку стабилизи­ рующего туннеля за счет простоты формы и возможности отказа от обмазки его внутренней поверхности огнеупор­ ным составом, так как она образуется обожженными стенками шамотного кирпича повышенной жаростой­ кости.

250

В случае необходимости повышения теплопроизводителытости установки блочные горелки прямоугольной формы можно объединять попарно одним туннелем, уста­ навливая их вплотную друг к другу на тонком слое (1— 2 мм) огнеупорной обмазки. Такое секционное размеще­ ние прямоугольных горелок позволяет при необходимости глубокого регулирования тепловой нагрузки агрегата изменять расход газа через горелку не .только давлением газа перед пей, но и отключением отдельных ее секций. В зависимости от расчетного диапазона колебаний тепло­ вой нагрузки агрегата на газопроводе к горелке, состоя­ щей из двух или более секций, можно устанавливать один регулировочный кран на всю горелку или по крану перед каждой секцией.

Наглядное представление о компоновочных преимуще­ ствах использования блочных горелок дают рис. 58 и 59, на которых видны фронтовые стенки одинаковых котлов типа ДКВР-2,5-13. В первом случае на котле установлеиы 2 горелки ИГК-170, обеспечивающие номинальную паронроизводптелыюсть котла при давлении газа, близком к максимально допустимому, и имеющие вылет от фронта на расстояние около 1,5 м. Во втором случае на котле установлены 3 блочные горелки типа БИГ-П-П-12, обес­ печивающие 130% паропроизводительности котла при но­ минальном давлении перед горелкой и не выступающие за габариты котла. Хорошо видно, насколько удобны обзор факела и зажигание блочных горелок, которое производится при открытых дверках, выполненных из органического стекла.

Рассмотрение наиболее распространенных методов пере­ оборудования существующих экранированных котлов для сжигания газа при отсутствии необходимости резервиро­ вания другого вида топлива позволяет сделать следующие выводы.

1. При наличии в котельной газа низкого давления применяют горелки того же давления с принудительной подачей воздуха — подовые с центральной или периферий­ ной выдачей газа конструкции Укргипроинжпроекта, уста­ навливаемые на поду топки, или горелки типа ГА конструк­ ции Мосгазпроекта, устанавливаемые на фронте котла. Без принудительной подачи воздуха применяются подовые форкамерные горелки Укргипроинжпроекта.

2. При наличии в котельной газа среднего давления применяют подовые среднего давления с центральной или периферийной выдачей газа или горелки типа ГА среднего

251