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

302 Глава X I

жания метанового газа при концентрациях его более 2,7 % также следует вести на более низком накале, соответствующем репер­ ной точке II; установка накала на реперную точку II произво­ дится так же, как указано в п. 1.

Концентрация в воздухе искусственного газа (богатого водо­ родом) определяется по реперной точке I, при этом таблица для определения его концентрации применяется иная, чем для при­ родных газов, так же как и для других газов с иным содержанием метана или воздуха.

При больших концентрациях газов в анализируемой смеси она засасывается в прибор при третьем положении трехходового крана 6, при котором смесь разбавляется чистым воздухом в ука­ занных ранее соотношениях, в зависимости от калибра устано­ вленных в кране шайб. Установленная в кране шайба дает раз­ бавление пробы в два раза. Минимальная чувствительность при­ бора 0,2% газа. Максимальная — 4% без разбавления пробы воздухом, а с разбавлением в отношении один к одному — 8 %.

Чтобы при взятии пробы не забрать случайно паров бензина, концентрация которых исказит результат определения, следует ■при подозрении на возможность их присутствия в воздухе сделать контрольный анализ с взятием пробы через фильтр из U-образ- ной трубки, заполненной активизированным углем.

Для определения малых концентраций горючих газов, содер­ жащих в себе окись углерода, Ленинградским научно-исследо­ вательским институтом Академии коммунального хозяйства раз­ работан газосигнализатор ГС-3 (конструкции инженера Кузь­ мина П. А. ), действие которого основано на изменении электри­

в опытных образцах, может быть установлен в помещении и, • работая автоматически, сигнализирует звуковым или световым сигналом при появлении в воздухе самых незначительных кон­ центраций газа, как, например, сланцевого газа в количестве

0 ,0 2 %.

Электрический газосигнализатор типа СГГ-В-2Б московского завода «Электролит» обнаруживает присутствие в воздухе помеще­ ния содержание 1% метана и применяется на природных газах, не содержащих в себе окиси углерода. Кроме указанных выше газоипдикаторов и газосигнализаторов, имеются и другие. Про­ верка отсутствия в воздухе газов может производиться и хими­ ческим анализом пробы воздуха при помощи газоанализатора Орса. Если во взятой пробе воздух,а после «прокачивания» ее в сосуд с пирогаллолом содержание кислорода окажется не менее 20,9%, можно считать, что воздух не содержит в себе посторон­ них газов.

Газоанализаторы

Наиболее простым для применения в любой установке котлов и печей является газоанализатор Орса, при помощи которого нетрудно определить величину коэффициента избытка воздуха в топке и полноту сгорания газа.

Газоанализатор Орса (рис. 149) относится к типу химических газоанализаторов, в которых определение процентного содержа-

Рпс. 149. Схема газоанализатора «ОРСА»:

I п 12 — р е з и н о в ы е г р у ш и ; 2 — у р а в н и т е л ь н ы й с о с у д ; з — к р а н ы : 4 — т р о й н и к ; 5 — и з м е р и т е л ь н а я (л о р е т к а ; е , S. 0 — п о г л о т и т е л ь ­ н ы е с о с у д ы ; 7 — т р е х х о д о в о й к р а н : 10 — р е з и н о в ы е б а л л о н ч и к и ; I I — ф и л ь т р ; 13 — о х л а д и т е л ь н ы й п ш п г а д р ; 14 — к р а н о в а я ч а с т ь .

ния в дымовых газах углекислого газа С02) свободного кисло­ рода О г и окиси углерода CD производится путем их поглощения химическими реактивами.

Газоанализатор состоит из измерительной бюретки 5 с деле­ ниями от 0 до 100, соответствующими ее объему в 100 см3. Бюрет­ ка помещается внутри стеклянного цилиндра 13, залитого водой для охлаждения газа, заполняющего ее, и поддержания посто­ янства его температуры. При помощи резиновых трубочек изме­ рительная бюретка соединяется с крановой частью аппарата 14, состоящей из стеклянной капиллярной трубки, а также с погло­ тительными сосудами 6, 8 и 9, фильтром 11 и резиновой гру­ шей 12. Поглотительный сосуд 6 заполняется 25—30%-ным рас­ твором едкого калия, поглощающего углекислый газ; сосуд 8 содержит в себе щелочный раствор пирогаллола, поглощающий

304 Глава X I

кислород, и сосуд 9 заполняется аммиачным раствором полухлористой меди, поглощающим окись углерода. Заполнение сосу­ дов реактивами производится (ыемиого выше их середины) через отверстия, закрываемые пробками.

Чтобы реактивы, находящиеся в сосудах S и 9, не поглощали кислорода воздуха и ие теряли своей способности поглощать газ, на дыхательные их трубочки надеваются резиновые баллончики 10. Для увеличения поверхности поглощения газа жидкостью реактивов передняя часть поглотительных сосудов заполнена стеклянными трубочками. Каждый поглотительный сосуд имеет свой кран для подключения или отключения его от крановой части. Фильтр 11 служит для очнстки дымовых газов от возмож­ ных механических примесей и конденсации водяных паров, имею­ щихся в них, для этого нижняя часть его заполняется водой, а в верхней части, со стороны входа газа, в расширение трубки закладывается вата. Груша 12 служит для подсоса газа из дымо­ хода в аппарат; по концам груши внутри ее имеются всасываю­ щий и нагнетательный клапаны. Фильтр аппарата при помощи резиновой трубки соединяется с металлической пли фарфоровой заборной трубкой, другой конец которой вводятся в дымоход.

Засасывание дымовых газов в измерительную бюретку п пере­ пуск их в поглотительные сосуды и обратно производится при помощи подкисленной 1 см3 серной кислоты дистнллированпой воды, наливаемой в уравнительной сосуд 2. Груша 1 и пробка со стеклянной трубочкой, снабженной краником 3 в уравнитель­ ном сосуде 2, являются дополнительным приспособлением к аппа­ рату Орса, предложенным И. А. Гундаревым для облегчения работы на приборе, а поэтому к описанию их мы вернемся позд­ нее, а пока рассмотрим действие аппарата без груши 1 и пробки с краном 3.

При помощи трехходового крапа 7 измерительная бюретка может быть сообщена с дымоходом через фильтр и с воздухом. Так же через этот кран груша 12 может быть соединена с трубкой забора газов.

Перед началом производства анализа газов уровень реактивов в поглотительных сосудах подтягивается до верхних отметок, находящихся под кранами сосудов. Для этого кран 7 ставят на соединение измерительной бюретки с воздухом, после чего урав­ нительный сосуд 2 поднимают вверх так, чтобы уровень воды в нем установился против отметки 100 измерительной бюретки. При этом вода из уравнительного сосуда заполнит измеритель­ ную бюретку и вытеснит находящийся в ней воздух наружу. После этого кран 7 ставят в положение, отключающее крановую часть от фильтра, а уравнительный сосуд опускают вниз и ста­ вят на стол, на котором установлен газоанализатор. При этом уровень воды в бюретке ие должен опуститься ниже отметки 100,

306 Глава X I

метке 10. Следовательно, углекислого газа вместе с свободным кислородом в пробе газа было 10%, а одного кислорода 10—8 =

в бюретке установится еще выше, чем раньше, например на от­ метке 11, следовательно, окиси углерода в пробе газа было 11— 10 = 1%, и горение топлива было неполным. По окончании анализа трехходовым краном соединяют измерительную бюретку с атмосферой и, поднимая уравнительный сосуд до отметки 100, выбрасывают наружу остатки пробы газа, после чего можно присту­ пить к следующему анализу.

Работа на газоанализаторе Орса с приспособлением Гунда­ рева отличается от описанной выше тем, что после открытия крана на поглотительном сосуде, когда проба газа из измерительной бюретки начинает перетекать в него, закрывают кран 3 на пробке уравнительного сосуда и ставят его на стол. Затем на грушу 1, лежащую на столе, заполненную водой и соединенную с резино­ вой трубкой при помощи тройника 4, производят постепенное нажатие пальцами руки, и проба газа из бюреткп вытеспяется в поглотительный сосуд. При отжиме груши жидкость и газ воз­ вращаются в свое первоначальное положение.

Таким образом, для прокачивания пробы газа не требуется поднимать и опускать все время уравнительный сосуд, что при длительной работе на аппарате очень утомительно. Уравнива­ ние же уровней производят по-прежнему при помощи уравнитель­ ного сосуда, открывая при этом кран 3.

Пользуясь аппаратом Орса, следует конец заборной трубки аппарата устанавливать в дымоходе в центре потока газов и под прямым углом к нему.

Место ввода трубки в кладку хорошо уплотняется. Заборная трубка за котлом устанавливается перед шибером, считая по ходу газов, иначе подсос воздуха в щель шибера будет влиять на состав газов, разбавляя их. Резиновый шланг от заборной трубки до аппарата и сам аппарат должны быть проверены на плотность.

Основание ящика, в котором находится аппарат, перед рабо­ той надежно прикрепляется к столу при помощи специальной металлической или деревянной скобы, так как аппарат очень неустойчив и при падении будет наверняка разбит. Чтобы кра­ ники прибора хорошо проворачивались и плотно держали, их смазывают вазелином.

При бездействии аппарата в течение недели и более краники следует прокладывать полосками бумаги, так как они способны быстро «прикипать» и попытки открыть их кончаются обычно поломкой крановой части. Чтобы при производстве анализа

хом, а два других — в измерительных камерах, через которые просасываются продукты сгорания (в электрической схеме мостика одноименные камеры размещаются одна против другой).

При пропускании воздуха через измерительные камеры стрел­ ка указателя газоанализатора должна оставаться на нуле, так как сопротивление всех четырех проводников (плечо моста) будет одинаково. При пропускании же через измерительные камеры продуктов сгорания, содержащих в себе СОг, который проводит тепло значительно хуже воздуха, температура проводников повы­ сится и пх электрическое сопротивление станет больше, чем про­ водников в сравнительных камерах, вследствие этого путь элек­ трического тока в схеме изменится и отклонит стрелку указателя газоанализатора, которая на шкале, градуированной в % СОг, укажет его содержание.

Датчик газоанализатора на СО -f- Н2 работает на принципе дожигания продуктов неполного сгорания в измерительной каме­ ре точно так же, как и в газоиндикаторе ПГФ-11.

Действие автоматического кислородного газоанализатора МГК-348 основано на использовании термомагнитной конвек­ ции, так как кислород обладает резко выраженными парамаг­ нитными свойствами, т. е. магнитной восприимчивостью по срав­ нению со всеми остальными газами, содержащимися в продуктах горения.

В камере датчика газоанализатора расположены два чувстви­ тельных термоэлемента из слюдяных пластин, обмотанных пла­ тиновой проволокой, один из которых находится рядом с постоян­ ным магнитом. Термоэлементы включены в электрическую схему моста Уитстона и нагреваются пропускаемым через них перемен­ ным электрическим током 120 в через стандартный феррорезонансный стабилизатор напряжения. При пропускании через ка­ меру датчика продуктов сгорания, содержащих в себе кислород, поток нх будет отклоняться в сторону термоэлемента, лежащего рядом с магнитом, и тем больше, чем больше будет содержание кислорода в анализируемой пробе. Вследствие этого термоэле­ мент будет охлаждаться потоком газов интенсивнее, чем другой термоэлемент, не имеющий магнитного поля, в результате чего температура термоэлементов н их электрическое сопротивление станут различными, что н вызовет нарушение электрического равновесия моста и отклонение стрелки указывающего прибора газоанализатора. В качестве указывающего (вторичного) прибора газоанализатора МГК-348 применяется электронный потенцио­ метр переменного тока ВПГ-359. Кислородные'газоанализаторы МГК-348 выпускаются на различные пределы измерений и для анализа топочных газов применяется газоанализатор с пределом измерения от 0 до 10%Ог.

Кислородные газоанализаторы и индикаторы имещтся и дру­ гих конструкций, основанные на различных принципах работы.

Газовые счетчики

Измерение расхода горючих газов производится при помощи газовых счетчиков преимущественно объемного типа.

Наиболее распространенным счетчиком, применяемым в котель­ ных и печных установках, является объемный ротационный счет­ чик (рис. 150). Внутри литого чугунного корпуса счетчика расположены два вращающихся лопастных ротора 2, выполнен-

7

1 — р о т о р ы ; 2 — в а л ы р о т о р о в ; з — ш е с т е р п п ; 4 — к о р о б к а ш е с ­

ных в виде восьмерок, плотно пригнанных к стенкам корпуса и друг к другу. Под напором газа, поступающего сверху, роторы вращаются и при каждом обороте отсекают определен­ ный объем газа и передают его в выходной штуцер, находящийся внизу счетчика.

Валы роторов 2 с надетыми на их концы зубчатыми шестернями 3 вращаются в шариковых или роликовых подшипниках, находя­ щихся в коробках шестерен 4, расположенных по обе стороны корпуса счетчика. Конец вала одного из роторов через редуктор

310 Глава X I

соединен тонким валом со счетным механизмом 5, которому пере­ дается вращение ротора, и этим производится учет расхода газа в м 3.

Коробки шестерен и редуктора должны быть постоянно запол­ нены маслом до контрольной пробки (веретенное «2», «3»; турбин­ ное «Л» или машинное «Л»; последнее для счетчиков, работающих на низком давлении газа, нежелательно).

Заливка масла производится через пробки на крышках коро­ бок. Спуск масла при смене его производится через краники или пробки, находящиеся внизу

производительность от 20 до 30 000 м 3/час. Выпускаемые в настоя­ щее время ротационные счетчики трех типоразмеров — (РС-25 на расход газа до 25 нм3/час, РС-100 на расход газа до 100 м 3/час и РС-600 до 600 м 3!час — рассчитаны на максимальное рабочее давление газа до 2 атм. Ротационные счетчики допускают пере­ грузку до 50% от номинального расхода. Минимальный расход газа должен быть не менее 10—20 % от номинала. Измерение расхода газа в промышленных зштановках производится и по перепаду давления газа, получаемому при протекании его через сужающее устройство, устанавливаемое между фланцами газо­ провода (рис. 151). Наиболее распространенным сужающим

устройством является металлическая диафрагма (шайба). При протекании газового потока через суженное отверстие диафрагмы скорость его значительно увеличивается, а давление становится меньше, чем оно было перед диафрагмой. Эта разность давле­ ний называется перепадом давления. Давление газа после диа­ фрагмы, на некотором расстоянии от нее, снова повысится и станет несколько меньше первоначального, так что безвоз-

Рис. 152. Нормальные диафрагма и сопло:

а — д и а ф р а г м а ; б — с о п л о ; 1 — о т б о р п м п у л ь с о в д а в л е н и й ч е р е з о т в е р с т и я в г а з о п р о в о д е ; 2 — о тб о р

и м п у л ь с о в д а в л е н и я п р и п о м о щ и к о л ь ц е в ы х к а м е р .

вратная потеря давления газа будет невелика. Величина пере­ пада давления будет тем больше, чем больше будет количество газа, протекающего через диафрагму в единицу времени, т. е. чем больше будет его расход. Следовательно, замеряя величину пере­ пада давления при помощи жидкостного манометра, можно рас­ четным путем определить расход газа.

К сужающим устройствам, кроме диафрагмы (рис. 152а), относятся еще сопла (рис. 1526) и сопла с конусом (трубы Вен­ тури), представляющие собой удлиненное сопло, постепенно рас­ ширяющееся по ходу газа до полного диаметра газопровода, благодаря чему они дают наименьшую безвозвратную потерю