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

Необходимо следить постоянно за факелом горелок, цветом ■его пламени, не допуская неполного сгорания газа и затягивания горения его в газоходы котла.

Подача вторичного воздуха за счет силы тяги при горелках полного смешения допустима минимальная, и воздух должен проходить через колосниковую решетку для лучшего ее охлажде­ ния. Если решетка сплошь заложена огнеупором или отсутствует, вторичный воздух поступает через специальные регулируемые отверстия у горелок или может совсем не подаваться. Так, напри­ мер, на опытной установке Института использования газа Акаде­ мии наук УССР две многосопловые горелки полного смешения, установленные в отверстиях топочных дверец в топке старого водотрубного котла (системы Дюрра), работают несколько лет на природном газе, обеспечивая его сжигание при подаче одного первичного воздуха при избытках воздуха в топке а = 1,15— 1,2. К. и. д. котла достигает 83—85%, при этом горение газовоз­ душной смеси происходит беспламенное, частично в туннелях горелок, а большей частью на поверхности горки из боя шамот­ ного кирпича, которая обеспечивает также интенсивную отдачу тепла излучением к поверхности нагрева котла.

Имеющее место в некоторых случаях при сжигании газов в водотрубных котлах затягивание их горения в дымоходы может быть обнаружено по повышению температуры перегрева пара в пароперегревателях (при наличии таковых у котла) и темпера­ туры отходящих газов, поэтому необходимо вести наблюдение за этими температурами в процессе эксплуатации установок.

Затягивание горения газа в область дымоходов, особенно при сжигании низкокалорийных газов, может быть устранено повы­ шением температуры и скорости их горения путем сжигания бес­ пламенным методом в удлиненных наружу туннелях при помощи устройства форкамер (см. рис. 97), использования шамотных горок и т. п.

Для контроля за горением необходимо постоянное наблюдение за полнотой горения газа по цвету пламени и по окраске дыма в трубе, который должен быть бесцветным, прозрачным. Дымле­ ние особенно возможно при затягивании горящих газов в область газоходов котла.

Оборудование водотрубных котлов контрольно-измеритель­ ными приборами, тягомерами, пирометрами, газоанализаторам и т. п. является необходимым вследствие больших размеров их топок, затрудняющих наблюдение за пламенем горелок, и боль­ шого количества сжигаемого в них топлива, которое должно сжигаться эффективно.

При наличии у котлов экономайзеров или воздухоподогрева­ телей необходимо следить за температурой воды в них, чтобы она не была ниже температуры «точки росы».

давления (без коллекторов) и горелок с принудительной подачей воздуха. При установке горелок колосники удаляются из котла, а нижняя часть топки котла (обвязочное кольцо) и под топки футеруются огнеупорным кирпичом класса А.

Горелка монтируется в поддувальном отверстии топки котла, где устраивается туннель или амбразура, в которых происходит воспламенение газовоздупшой смеси, выходящей из горелки. Против выходного отверстия горелки, ближе к задней стенке топки, устраивается шамотная горка.

Взрывные клапаны у этого типа котлов не устанавливаются, так как они имеют вертикальный газоход, в котором задержка газовоздушной смеси маловероятна, а установка клапана на дымо­ вой трубе малоэффективна. Однако из этого не следует делать вывод, что сжигание газов в котлах с одним вертикальным ходом газов безопасно. Известен случай взрыва газа в топке такого котла в момент зажигания горелки, в результате которого коче­ гар получил контузию и ушибы, так как силой взрыва был отбро­ шен от топки.

Газовые котлы « Луч»

Котлы «Луч» являются новой конструкцией чугунных сек­ ционных котлов, приспособленных для работы только на газообраз­ ном топливе. Они бывают водогрейные и паровые и выпускаются четырех размеров в 5, 9, 13 и 17 секций с поверхностью нагрева соответственно в 7,4; 14,4; 22,1 и 29,4 ма. Соединение секций про­ изводится при помощи стальных ниппелей и двух стальных бол­ тов, как и у котлов Стреля, но расположенных не посередине котла, а по противоположным углам, по диагонали.

Отличительной особенностью котла является то, что поверх­ ность секций, омываемая топочными газами, не гладкая, а иголь­ чатая с приливами (см. узел А на рис. 103), способствующими более интенсивной отдаче тепла от газов к котлу.

Тепловое напряжение этих котлов составляет для водогрей­ ных до 12 000 ккал/м2/час и для паровых до 10 500 ккал/м2/час при к. п. д. в 80%.

Котлы оборудуются инжекционными горелкам частичного смешения низкого давления, установленным внизу котла между секциям в количестве 4, 8, 12 и 16 штук, соответственно указан­ ным четырем размерам котлов.

Горелки рассчитаны для работы на смешанном газе с калорий­ ностью в 6000 ккал/нм3 при давлении газа в 60—100 мм вод. ст., но могут работать и на других газах, по калорийности не отли­ чающихся резко от указанной при условии смены газового сопла горелок.

Котлы «Луч» имеют один газоход вверх, что делает маловероят­ ным образование в них газовых мешков и получение взрывов газа.

Отвод газа в дымовую трубу осуществляется при помощи отводных патрубков 5, снабженных колпаками-тягопрерывате- лями 3, в которые при сильной тяге, способной вызвать отрыв пламени от горелок, подсасывается наружный воздух и снижает силу тяги до нормальной. При нормальной тяге подсос в тяго-

5

Рис. 103. Газовый котел «Луч»:

1 — секция котла; 2 — пршшвы-штты; з — тягопрерывателп; 4 — гаэоходы; 5 — дымоотводящпе патрубки; е — инжекцпонные горелки.

прерыватель будет настолько незначительным, что влиять на ослабление тяги не будет. Подача воздуха первичного и вторичного производится с фронта -котла через регулируемые отверстия. Котлы «Луч», водогрейные и паровые, могут быть оборудованы защитным и регулирующим автоматическим устройством, описа­ ние которого будет дано в главе X.

Газовый водогрейный котел ЛНИИ АКХ

Газовые водогрейные котлы Ленинградского научно-исследо­ вательского института Академии коммунального хозяйства им. Памфилова, одна из конструкций которых дана на рис. 104, отличаются высокой отдачей тепла от продуктов сгорания к воде, в результате чего эти котлы работают с к. п. д. в пределах 85— 95%. Хорошая теплопередача в этих котлах лучеиспусканием (радиацией), обусловливается достаточно развитой радиацион­ ной частью поверхности нагрева котла, состоящей из боковых стенок топки 2 и части поверхностей 2-х нижних рядов гладких кипятильных труб 4, обращенных в топку.

V— Р “ *хм!

г*

Рис. 104. Газовый водогрейный котел ЛНИИ АКК:

Конвективная часть поверхности нагрева котла, образуемая гладкими п особенно оребреннымн кипятильными трубками 5, также обеспечивает глубокое охлаждение топочных газов. Для сжигания сланцевого газа котлы оборудуются диффузионными горелками, состоящими из системы трубочек с мелкими отвер­ стиями, а для природных газов — ннжекциониыми горелками от водонагревателя «Искра» и другими.

Котлы оборудуются устройствами автоматизации системы «Мосподземпроект» (рис. 130) и ЛНИИ АКХ (рис. 140). Кон­ струкция котла позволяет разбирать его иа части. Производи­ тельность его составляет 40—50 тыс. ккал/час, а других подобных котлов — от 20 до 200 тыс. ккал/час.

Газовые нагреватели контактного принципа действия

Горячее водоснабжение и, в частности, нагрев воды, упо­ требляемой для мытья и стирки белья в банях и прачечных, с наи­ большей экономичностью могут быть осуществлены в газовых водонагревателях контактного или непосредственного принципа действия. В этих водонагревателях нагрев воды происходит путем непосредственного соприкосновения (контакта) ее с продуктами сгорания газа — горячими газами, выходящими из топки и дви­ гающиеся вверх, навстречу воде, струйками падающей вниз. Вследствие такого теплообмена топочные газы, уходящие в дымо­ вую трубу, могут быть охлаждены до 20—40° С, а вода нагрета до 70° С и выше.

При этом имеющиеся в продуктах сгорания газа водяные пары конденсируются, и их скрытая теплота также идет на нагрева­ ние воды. В результате указанного выше теплообмена, проис­ ходящего в водонагревателях контактного типа, к. п. д. пх может достигать 100% и более, считая по низшей теплотворной способ­ ности газа, как это принято при определении к. п. д. котлов и печей. Если же считать по высшей теплотворной способности газа, к. п. д. водонагревателей, конечно, будет всегда ниже 100%. Таким образом, имеющиеся в газовых водонагревателях контактного принципа действия незначительные потери тепла с отходящими газами (до 3%) могут быть с избытком покрыты за счет скрытой теплоты паров, имеющихся в продуктах сгорания газа.

Водоподогреватель контактного принципа действия каскад­ ного тина Ленинградского научно-исследовательского института Академии коммунального хозяйства, производительностью до 10 тп воды в час при нагреве ее до 70—75° С (рис. 105), предста­ вляет собой стальной цилиндр диаметром в 1,1 д и высотой в 3,25 ж, имеющий двойные стенки, образующие водяную рубашку. Сверху цилиндр закрывается съемной крышкой, к которой внутри

226 Глава VIII

Для обеспечения беспрепятственного стока горячей воды водо­ нагреватели устанавливаются в чердачных помещениях зданий, что допустимо, так как вес их вместе с огнеупором топки не пре­ вышает 1350 кг. При установке водонагревателя шике расходных баков горячей воды для перекачки ее необходима установка спе­ циального насоса.

Вследствие того, что топочные газы охлаждаются в водонагре­ вателе, как было указано выше, до 20—40° С и не могут обеспе­ чить получения достаточной силы тяги в дымовой трубе, то для их удаления наружу, необходима установка дымососа или пере­ пуск части газов в количестве до 5% из топки в дымовую трубу. Для этого в указанном на рис. 79 водонагревателе устанавливается перепускная труба 9, диаметром в 60 мм, с поворотным шибером наверху, которым можно регулировать количество проте­ кающего газа.

Топочные газы, проходящие по перепускной трубе, имеют на выходе нз нее температуру около 800° и, смешиваясь с осталь­ ной частью газов, выходящей из водонагревателя, повышают их температуру до величины, достаточной для получения необхо­ димой тяги в трубе и удаления продуктов сгорания наружу.

Следует учесть, что стходящне газы являются осушенными, так как не имеют уже водяных паров, что облегчает их уда-

Л 6 Н П 6 .

Для наблюдения за уровнем воды в рубашке водонагревателя н в желобе горячей воды устанавливаются водоуказательные стекла. Кроме того, для предотвращения перелива воды и попа­ дания ее в топку в желобе горячей воды установлена специальная

.переливная труба, соединенная с канализацией через гидравли­ ческий затвор.

Регулирование подачи воды в водонагреватель производится вентилями на трубопроводе холодной воды в зависимости от поло­ жения ее уровня по водоуказательпым стеклам и температуры иа выходе.

В случае прекращения подачи холодной воды работа горелок прекращается во избежание перегрева и коробления дисков и выхода, вследствие этого, водонагревателя из строя.

Эксплуатация водонагревателей контактного принципа дей­ ствия в банях г. Ленинграда на сланцевом газе и таких же уста­ новок в г. Москве показала возможность их устойчивой работы с высокими показателями.

Водоподогреватели контактного принципа действия, кроме рассмотренного выше нагревателя каскадного тппа, могут быть и других типов, в которых, например, контакт между водой п топочными газами происходит путем разбрызгивания воды в кор­ пусе нагревателя при помощи специальных форсунок или путем

.передачи тепла от газов к воде на поверхности специальных наса-

Глава IX

ГАЗОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПЕЧЕИ И СЖИГАНИЕ В НИХ ГАЗОВ

Применение газообразного топлива и, в частности, природных газов в печах целесообразно для замены как твердого топлива, так и жидкого (мазута), применяемого в печах, в которых требуется высокая температура, а также и для замены дорогостоящих гене­ раторных газов, вырабатываемых на месте из твердого топлива. Замена электроэнергии в электропечах газом, по данным Москов­ ского экономического института, дает экономию по эксплуата­ ционным расходам не менее 55 руб. и по капиталовложениям до 450 руб. на каждый миллион килокалорий использованного тепла.

Перевод печей с твердого топлива на газ в больвшнстве слу­ чаев повышает их производительность и к. п. д., за счет повыше­ ния теплопередачи от топочных газов к изделиям и уменьшения тепловых потерь.

Перевод печей с генераторных газов на природный повышает их производительность не менее, чем на 10%, и обеспечивает более высокое качество изделий.

Перевод печей с мазута на газ снижает расход средств на топ­ ливо, его транспортировку и содержание мазутного хозяйства. Кроме того, применение газа улучшает санитарно-гигиенические условия производства, что важно для предприятий пищевой про­ мышленности, повышает культуру эксплуатации печей за счет удобства регулирования топочных процессов, дает возможность применения автоматики, очищает воздушный бассейн населенных мест от сажи, частиц топлива и летучей золы, снижает эксплуата­ ционные расходы на транспорт, складирование топлива и т. п.

Применение высококалорийных газов в печах позволяет осу­ ществив внедрение передовых технологических процессов ско­ ростного, местного и безокислительного нагрева и других.

Перевод печей на газ осуществляется в зависимости от того, какой вид топлива заменяется газом, от назначения печей и осо­ бенностей проводимых в них технологических процессов. Послед­ ние определяют, какая должна быть достигнута температура