книги из ГПНТБ / Чепель В.М. Сжигание газов в топках котлов и печей и обслуживание газового хозяйства предприятий

подшипники подвергаются значительному нагреву дымовыми га­ зами, поэтому за смазкой подшипников необходимо следить по­ стоянно. Часто подшипники дымососов делают с водяным охлаж­ дением; в этом случае нужно следить за протеканием воды через водяную рубашку подшипников во все время нахождения ды­ мососа в работе.

Согласно требованиям правил Госгазтехинспекции дымососы установок, работающих на газообразном топливе, должны быть взрывобезопасного исполнения. Это требование вызывается тем, что во время работы дымососа возможны случаи появления в нем искр при касании рабочим колесом деталей неподвижной части корпуса дымососа.

От искр возможен взрыв горючих газов в случае их попадания в дымоход установки. Для предотвращения образования искр внутренняя часть корпуса дымососа покрывается листами алюми­ ния пли меди.

Мотор дымососа применяется обычного исполнения, если ымососяая установка находится не в верхней части помеще­ ния котельной. Мотор с дымососом соединяется при помощи муфты, которая должна быть снабжена защитным ограждением. Регулирование силы тяги в установке может производиться различными способами: 1) шибером на напорной стороне дымо­ соса; 2) специальным направляющим аппаратом с поворотными лопатками, устанавливаемыми на всасе дымососа; 3) при помощи гидромуфты, соединяющей вал дымососа с валом электро­ мотора и дающей возможность изменять число оборотов дымососа при постоянном числе оборотов мотора; 4) при помощи установки электродвигателей с переменным числом полюсов, коллектор­ ных электродвигателей переменного тока п двигателей постоян­ ного тока, которые дают возможность изменить их число оборотов,

а значит и силу тяги, создаваемую дымососом.

При первом из указанных способов регулирования требуется наибольшая затрата электроэнергии для работы дымососа, при втором примерно на 20% меньше, при третьем меньше на 50% и в последних случаях еще меньше. То же самое относится и к вентиляторам. Пуск дымососов и вентиляторов должен произ­ водиться, как правило, при закрытых шиберах, во избежание перегрузки электродвигателей и их аварийного отключения.

Температура «точки росы»

Как было указано ранее, температура отходящих газов за котлом бывает в пределах от 200 до 400° С. При помощи установки дополнительных поверхностей нагрева в виде экономайзеров и воздухоподогревателей ее можно п о н и з и т ь при естественной тяге

чего повышается коэффициент полезного действия установки. Однако нельзя допускать понижения температуры отходящих газов ниже температуры «точки росы», т. е. до такой темпера­ туры, прн которой водяные пары, имеющиеся в отходящих газах, становятся насыщенными и начинают конденсироваться (превра­ щаться в воду). Образование влаги на пути отходящих газов не­ допустимо вследствие возможности быстрой коррозии металла экономайзеров, воздухоподогревателей, дымососов, дымовых труб, особенно когда в отходящих газах имеется сернистый газ.

Следует учесть, что при сжигании, например, 1 нм3природного газа образуется около 2 нм3 водяных паров. Температура «точки росы» для отходящих газов, полученных от сгорания горючих газов, находится в пределах от 55 до 61° С. Обычно в котельных установках наименьшая температура отходящих газов в трубе поддерживается не ниже 100—120° С в связи с тем, что возможна частичная конденсация водяных паров в «мертвых» углах, где возможен застой газов, и в частях установки, охлаждаемых на­ ружным воздухом, как, например, в воздухоподогревателях и железных дымовых трубах. При наличии в котельной установке экономайзеров и воздухоподогревателей необходимо, чтобы тем­ пература поступающих в них воды и воздуха была бы выше тем­ пературы «точки росы».

Предохранительные взрывные клапаны

Согласно требованию правил Госгазтехинспекцип дымоход, отводящий дымовые газы из установки в дымовую трубу, не дол­ жен иметь стояков и углублений, могущих служить местом ско­ пления дымовых газов (газовые мешки). Он должен быть по воз­ можности прямым и подводиться к трубе с небольшим подъемом. Для предохранения котельных и других установок, работающих на газообразном топливе, от возможного разрушения в случае взрыва в них газов, в стенках топки и дымоходов должны быть установлены взрывные клапаны (хлопушки).

Взрывом называется быстрое сгорание газовоздушной смеси, находящейся в каком-либо замкнутом объеме — топке, дымоходе, газопроводе, помещении.

Образующиеся при взрыве нагретые до температуры свыше 2000° С сжатые газы, стремясь расшириться, создают давление, которое достигает 8—10 ати и приводит к разрушению агрега­ тов и помещений, в которых произошел взрыв.

Взрываться способны такие газовоздушпые смеси, содержание газа в которых соответствует количеству от нижнего до верхнего предела его взрываемости. Иногда взрыв происходит с очень большой скоростью распространения пламени, достигающей 2000 —

3000 м/сек. Такое явление называется детонацией и происходит вследствие ускорения химической реакции взрыва от сжатия газовоздушиой смеси, образующейся при взрыве ударной волной.

Разрушения сооружений при детонации наиболее велики вследствие того, что давление газа при детонации достигает более

20атм.

Детонация возможна только при определенном содержании

вкладке топки, дымоходов и борова установки.

Вслучае взрыва давлением образовавшихся газов асбестовый картон прорывается, и газы получают выход наружу, благодаря чему давление их падает и снижается опасность разрушения. Для того, чтобы при взрыве газов через разорванные

Площадь устанавливаемых клапанов берется из расчета 250 см2 на 1 .м3 объема топки и дымоходов. Взрывные клапаны должны располагаться таким образом, чтобы каждый дымоход котла или печи имел свой клапан. При этом клапаны должны устанавли­ ваться в местах, наиболее безопасных для обслуживающего персонала, — в верхних, задних или боковых стенках кладки. На печах, имеющих открытые окна и не имеющих многооборотНых и горизонтальных дымоходов, в которых возможно образо­ вание скоплений газа (газовых мешков), взрывные клапаны могут не устанавливаться.

С целью предотвращения скопления горючих газов в топке или дымоходах установки во время перерыва в ее работе, в слу­ чае неплотности газовых запорных устройств, в ней всегда должна поддерживаться небольшая тяга. Для этого согласно требованию

правил Госгазтехписпекцпи шиберы должны иметь ограничители, не позволяющие закрывать их полностью, пли в центре газовых шиберов котлов, печей иметь отверстие диаметром в 100 мм.

Принудительная подача воздуха в горелки

Как было указано выше, в горелки с принудительной подачей первичного воздуха последннй подается при помощи вентилятора. Для этой цели обычно применяются вентиляторы среднего да­ вления, развивающие давленпс до 300—400 мм вод. ст.

[Гй

Рис. 87. Схема установки горелок с принудительной подачей воздуха низ­ кого давления:

1 — г о р е л к а ; г — р а б о ч а я Т з а д в н ж к а ; з — к о н т р о л ь н ы е з а д в и ж к и ; 4 — к р а я г а з о п р о ­

в о д а б е з о п а с н о с т и ; 5 — к р а н с в е ч и ; в — к р а н а а п а л ы ш к а ; 7 — б л о к - а в т о м а т ; S — в е н ­ т и л я т о р ; 9 — и м п у л ь с н а я т р у б к а б л о к - а в т о м а т а ; 1 0 — в о з д у ш н ы й м а н о м е т р ; 11 — г а з о ­

в ы й м а н о м е т р ; 1 2 — р е г у л и р о в о ч н а я з а д в и ж к а д л я в о з д у х а ; 1 3 — к р а н д л я п р о в е р к и

п л о т е ю с т н з а д в и ж е к .

Воздухопроводы от вентилятора к горелкам круглого или прямоугольного сечения подводятся сверху, снизу или со стороны так, чтобы они не мешали персоналу обслуживать газогорелочпые устройства и арматуру котла.

Воздухопроводы должны быть плотными, не иметь утечек воздуха и окрашены в голубой цвет. На ответвлениях воздухопро­ вода перед каждой горелкой должна быть установлена плотная задвижка или дроссельная заслонка для регулирования количе­ ства воздуха, поступающего в горелку.

Глава VIII

ГАЗОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ КОТЛОВ И СЖИГАНИЕ В НИХ ГАЗОВ

Использование газообразного топлива в котельных установ­ ках коммунальных и промышленных предприятии осуществляется двумя путями:

1)сжиганием горючих газов в топках котлов, ранее рабо­ тавших на твердом топливе, при этом котлы соответствующим образом переоборудуются;

2)сжиганием горючих газов в котлах, предназначенных для работы только на этом виде топлива.

При осуществлении газификации коммунальных и промышлен­ ных предприятий первый путь использования горючих газов является основным, так как переоборудование топочных устройств котлов не требует больших переделок и ограничивается в основном установкой газовых горелок, регуляторной станции, газопроводов внутренних и на территории предприятия до соединения с город­ скими сетями. При этом переоборудование производится таким образом, что в случае необходимости установка может быть снова быстро переведена на твердое топливо илн работать на обоих видах топлива одновременно. Следует отметить, что условия работы котлов на газовом топливе несколько иные, чем на твердом то­ пливе, вследствие меньших избытков воздуха, с которым происхо­ дит сжигание газа. Последнее влияет на объем и скорости движе­ ния газов в установке, на получение более высоких температур топочных газов; отсутствие загрязнения поверхностей нагрева «уносом» также изменяет условия теплоотдачи от газов к котлу. Так, производительность котлов, переведенных на газ, повышается на величину до 20—30, иногда до 50%; температура отходящих газов обычно становится ниже; сопротивление котельной установ­

ки при проходе продуктов сгорания резко снижается и требуемая сила тяги уменьшается иногда в 2—3 раза, что позволяет работать котлу без вентиляторов и дымососов в установках, где раньше они были необходимы; снижается эффективность использования экономайзеров и воздухоподогревателей; ухудшается работа ды­ мовых труб, в смысле возможности опрокидывания тяги вслед-

Тепловое напряжение поверхности нагрева указанных выше котлов достигается на газе в пределах 8000—9000 ккал/мй/час.

От общего газопровода, располагаемого над котлами, ответ­ вление опускается к котлу перед его секцией с правой или с ле­ вой ее стороны, в зависимости от местных условий и удобства монтажа. Ответвление заканчивается поперечным коллектором, к нему присоединяются рабочие краны, через которые газ посту­ пает в горелки (см. рис. 88).

Второй кран, контрольный, является общим для всех горелок и устанавливается на ответвлении выше горелок. Перед ним по ходу газа устанавливается отвод на продувочную свечу и пере­ носный запальник. Еще выше располагается отключающий кран. Между контрольным и рабочим кранами горелок на свободном конце коллектора присоединяются газопровод безопасности, во­ дяной манометр п отвод*к горелке постоянного огня, если установ­ ка ее будет признана целесообразной. Недостатком горелок по­ стоянного огня является опасность заплавления п засорения их отверстий, в результате чего надежность их не всегда достаточна. Горелки постоянного огня на природных газах должны быть иижекциоииого твща.

Более совершенным оборудованием котлов указанного типа является автоматическое, описание которого дано в главе X.

При нспользовании такого оборудования обеспечивается не только безопасность работы установки, но и большая экономич­ ность ее работы, так как работа горелок автоматически регули­ руется в зависимости от поддержания в котле необходимой темпе­ ратуры воды или давления пара.

Взрывные предохранительные клапаны в котлах Стреля и Стребеля монтируются на задней секции котла.

Сжигание газов в отопительных чугунных секционных котлах Стреля и Стребеля, оборудованных указанным образом, отли­ чается той особенностью, что пламя горящей газовоздушной смеси, выходящей из горелок, со всех сторон окружено стенками котла, имеющими температуру у водогрейных котлов не более 100—120° С. Вследствие этого пламя, излучая на стенки котла значительное количество тепла, охлаждается, скорость горения замедляется, а само пламя увеличивается.

Уменьшению быстроты сгорания газа, увеличению его пламени и переходу последнего на светящееся способствует также не­ достаточная подача первичного воздуха в горелки в количестве не более 30—40 % от необходимого для горения газа, что часто

198 Глава VIII

практикуется кочегарами с целью повышения устойчивости ра­ боты горелок.

В результате указанных причин пламя горелок на природных, более медленно горящих, газах достигает высоты до 500—600 мм и нередко касается стенок котла, вследствие чего резко увеличи­ вается неполнота сгорания газа.

Ухудшению процесса сгорания газа и снижению к. и. д. кот­ лов способствует работа их с большими избытками воздуха по причине того, что вторичный воздух не подводится к пламени горелок, а поступает через полностью открытое поддувало, и в различные отверстия и неплотности в плите у горелок, запаль­ ников, в топочных дверцах и т. д. Проведенная Институтом использования газа Академии наук УССР работа по иссле­ дованию сжигания природного газа в топках котлов Стребеля показала, что вследствие указанных недостатков работа кот­

тутом использования газа рекомендовано в котлах малой мо­ дели, имеющих съемные колосники, их убрать п укладывать горелки в поддувало. Этим мероприятием увеличивается топочное пространство топки, предотвращающее касание пламенем стенок котла, что улучшает условия сгорания газа.

Произведенными опытами установлено, что изменение силы тяги в топке значительно влияет на степень подсоса первичного воздуха в горелку вследствие того, что инжектор горелки нахо­ дится под атмосферным давлением, а конец смесптеля горелки находится под разрежением, имеющимся в топке.

в горелку при неизменном давлении газа перед ней в 20 мм вод. ст. увеличивается с 60 до 80 %, что приводит к возможности проскока или отрыва пламени от горелки, уменьшая устойчивость работы горелки. Таким образом, нарушаются саморегулируемость го­ релки и коэффициент инжекции. Если же инжектор горелки будет находиться под разрежением, приближающимся к вели­

газа перед горелкой и разрежения в топке, чем обеспечивается устойчивость работы горелок и возможность их работы при боль­ шей подаче первичного воздуха.

Для получения вокруг инжекторов горелок разрежения, при­ ближающегося к величине разрежения в топке, инжекторы го­