|
|
Навигация:  Контроль над процессом горения
Контроль над процессом горения Судить о качестве горения газа в топке можно по цвету его пламени, цвету дыма в дымовой трубе и по показанию специальных приборов. Вследствие того, что цвет пламени газа зависит от способа его сжигания и типа горелок, контроль по цвету пламени мы рассмотрим при ознакомлении с горелками. Контроль за качеством горения горючих газов по цвету дыма, выходящего из трубы, очень прост. При полном их сгорании, как известно, образуются водяные пары и углекислый газ, не имеющие цвета. Следовательно, при полном сгорании горючих газов дыма из трубы видно не будет, а в холодное время года может быть виден лишь водяной пар. В случае подачи в топку лишнего воздуха, картина будет та же и только в случае недостатка воздуха или падения в топке температуры, вследствие чего горение метана или тяжелых углеводородов станет неполным, из трубы может показаться черный дым (сажа). Следовательно, по цвету дыма, выходящего из трубы, можно определить качество горения только тогда, когда горение газа станет неполным. При сжигании газообразного топлива, не имеющего в своем составе метана и тяжелых углеводородов, этот способ применим быть не может, так как образование сажи вообще исключается.
Рис. 1. Указывающие приборы электрического газоанализатора: Наиболее совершенным методом контроля за полнотой горения топлива и поступлением воздуха в топку является анализ отходящих в дымовую трубу газов при помощи приборов, называемых газоанализаторами. Газоанализаторы бывают автоматические и неавтоматические (ручные). Стрелки указателей газоанализаторов показывают кочегару СО2 и СО + Нг в объемных процентах. Для правильного ведения процесса сжигания горючих газов по газоанализатору кочегар должен помнить о следующем. 1. Чем больше процент углекислого газа СО2, тем меньше избыток воздуха в топке и тем меньше расходуется воздуха на горение топлива. 2. Если стрелка указателя содержания СО + Нг находится на нуле, то горение в топке полное, окиси углерода в отходящих газах нет и водород сгорает полностью. Чем дальше отклоняется стрелка вправо от нуля, тем больше будет содержание в отходящих газах окиси углерода и несгоревшего водорода, тем больше неполнота горения топлива и тем больше недостаток воздуха в топке. Так как кочегар должен стремиться сжигать топливо полным горением и с наименьшим избытком воздуха, то самое выгодное горение будет при наибольшем проценте углекислого газа СО2, при котором горение остается полным, т. е. когда стрелка указателя СО + Н2 стоит на нуле. Иногда котел или печь могут быть оборудованы газоанализатором, имеющим только указатель содержания углекислого газа СО2. В этом случае наивыгоднейший процент СО2, который кочегар должен поддерживать в топке, устанавливается администрацией предприятия на основании теплотехнического испытания работы котла или печи. При ведении топки по газоанализатору, дающему показание только процента СО2, существенное значение имеет контроль за полнотой сгорания газа по цвету дыма, особенно при сжигании природных газов, имеющих значительное содержание метана, горящего медленно. Стремясь сжигать топливо с наименьшим избытком воздуха, кочегар должен, сокращая подачу в топку воздуха, добиваться более высокого процента СОг, при котором горение остается полным, не допуская появления в трубе даже незначительного потемнения отходящих газов, которые должны быть совершенно прозрачными. Для облегчения наблюдения за дымом желательна установка устройства «глаз кочегара», позволяющего следить за цветом дымовых газов, не выходя из помещения котельной. Следовательно, сжигание газа идет с избытком воздуха против теоретически необходимого в 1,3 раза, или действительное количество воздуха, поступающего в топку, на 30% больше теоретически необходимого. Однако такой контроль за избытком воздуха в топке по % СО2 при сжигании смешанного газового топлива оказывается неточным и приводит к снижению к. п. д. установки, потому что различные горючие газы, входящие в смесь, имеют свои различные составы и величину СО2 максимального. Так, например, Московский смешанный газ состоит из природного, коксового, нефтяного н генераторного («водяного») газов, у которых величины СО2 максимального значительно разнятся друг от друга. Проведенные Оргресом Министерства электростанций СССР испытания котлов на Московском смешанном газе показали, что вследствие имеющихся тгостоянных изменений в количестве отдельных газов, входящих в состав смешанного, СО2 максимальное последнего меняется очень значительно (от 10,5 до 12,5%). Поэтому практически невозможно установить и величину определенного, наивыгоднейшего % СОг в продуктах горения, которого следует придерживаться, и работа топки временами происходит или с повышенными избытками воздуха, или с значительной неполнотой сгорания газа. Поэтому Оргрес рекомендует при сжигании смешанных газов определение коэффициента избытка воздуха в топке производить по количеству свободного кислорода Ог, т. е. кислорода воздуха, не принявшего участия в горении топлива. Зависимость между содержанием свободного кислорода О2 в продуктах горения и коэффициентом избытка воздуха в топке отражена в табл. 6. Следовательно, если, например, топка работает на московском смешанном газе и газоанализатор показывает содержание кислорода в продуктах горения, равное 2%, то коэффициент избытка воздуха в топке а = 1,1, конечно при условии полного сгорания топлива, что может быть установлено по показанию газоанализатора на СО + Н2 (еще лучше СО + Н2 + СШ). Следует учесть, что проведение анализа продуктов горения по свободному кислороду О2 дает наибольшую точность при малых избытках воздуха, т. е. при хорошем состоянии котла и правильном ведении процесса сжигания топлива. В этих условиях контроль по % СО2 наименее точен. Поэтому контроль за горением по свободному кислороду следует рекомендовать при сжигании не только смешанных, но и других газов и топлив вообще. Коэффициент избытка воздуха по % О2 можно определять по следующей приближенной формуле Содержание кислорода в продуктах сгорания лучше всего может быть определено при помощи автоматического магнитного газоанализатора типа МГК-348 треста «Энергочермет» или ручного газоанализатора типа Орса. Ручные газоанализаторы отличаются от автоматических тем, что забор пробы отходящих газов из дымохода в газоанализатор и ее анализ производится в нем вручную и на производство каждого анализа, в зависимости от квалификации работника, затрачивается от 5 до 10 мин. Следовательно, полученный анализ газов будет соответствовать состоянию процесса горения, которое было в топке 5—10 мин. назад, в то время как электрические газоанализаторы дают непрерывные показания. В этом большой недостаток ручных газоанализаторов. Вместе с тем они отличаются большой точностью анализа и употребляются для проверки работы автоматических газоанализаторов. Кроме того, они дешевы, достаточно просты и с успехом могут быть Црименены в любых условиях, в которых сжигается газ, для контроля и наладки процесса его сжигания. Наиболее простой из переносных ручных газоанализаторов — аппарат Орса дает возможность определить содержание в отходящих газах в объемных процентах: углекислого газа СО2, окиси углерода (угарного газа) СО и свободного кислорода Ог, т. е. кислорода воздуха, не участвовавшего в горении топлива. По проценту СО2 и О2 мы можем судить об избытке воздуха в топке, по проценту СО — о полноте горения топлива, как было указано выше. По сумме углекислого газа и свободного кислорода СО2 + О2 можно также судить о полноте горения топлива. Если сумма СО2 + О2 будет меньше максимального процента СО 2 для данного газа, то горение явно неполное. При полном сгорании газа сумма СО2 + О2 должна быть равной или быть больше максимального процента СО2, и чем она будет больше него, тем с большим избытком воздуха происходит сжигание топлива. Суждение о сгорании топлива по сумме СО2 + О2 тем более удобно, что в аппарате Орса анализ газов на СО делается последним, и реактив на его определение очень нестойкий. Поэтому на практике процент СО часто определяют подсчетом по формуле, зная процент СО2 и СО2 + О2. Как существующие электрические газоанализаторы, так и аппарат Орса не дают возможности определить наличие в отходящих газах метана и тяжелых углеводородов в случаях, когда они не сгорают, а аппарат Орса не определяет и содержания водорода, однако для правильного ведения процесса горения топлива кочегару вполне достаточно знать содержание в процентах СО2, О2 и СО по Орса или СО2 и СО + Нг по электрическому газоанализатору, или Ог по магнитному газоанализатору. В случае необходимости проведения более детального анализа отходящих газов, применяются переносные химические газоанализаторы — Норзе, ЦКТИ системы Николаева, ВТИ и другие. Контроль за работой котлов, печей и других агрегатов, использующих горючие газы как топливо, проводится при помощи различных контрольно-измерительных приборов, которыми обо-рудуется агрегат. При помощи этих приборов, например на паровых котлах, кроме анализа отходящих газов, производится измерение температуры воздуха, поступающего в топку, температуры отходящих газов за котлом, температуры воды, поступающей в котел. Так же производится учет расхода топлива, количества питательной воды, количества выработанного пара и его качества. Показания контрольно-измерительных приборов каждый час записываются обслуживающим персоналом в специальную ведомость работы котла. Если котел не оборудован контрольно-измерительными приборами, то качество его работы можно определить путем проведения специального теплотехнического испытания. На время испытания котел оборудуется переносными контрольно-измерительными приборами, при помощи которых и проводятся необходимые измерения. Пользуясь данными измерений, определяют, как использовано тепло, содержавшееся в топливе, сожженном в топке котла, какая часть тепла затрачена полезно на выработку пара и какая часть потеряна бесполезно в топке и котле. Число, показывающее, какая часть от всего тепла, содержавшегося в топливе, использована полезно, называют коэффициентом полезного действия установки. Обычно его выражают в процентах. Коэффициент полезного действия (сокращенно к. п. д. ) паровых котлов мелких и средних котельных установок, переведенных с твердого топлива на газообразное, бывает в пределах 70—80% и более, а в некоторых специальных газовых котлах и хорошо оборудованных котельных установках электростанций может достигать 90—92% и более. Нетрудно понять, что чем больше будет к. п. д. установки, тем экономичнее она работает, тем меньше тепла теряется бесполезно. Рассмотрим, какие бывают потери тепла в котельных установках. Наибольшее количество тепла уносится в дымовую трубу с отходящими газами. Для котлов малой и средней мощности эти тепловые потери составляют от 10 до 25% и даже больше от тепла, внесенного в топку с топливом. Для специальных газовых котлов и хорошо оборудованных котлов электростанций потери могут быть меньше (6—12%). Для уменьшения потери тепла с отходящими газами нужно вести процесс горения топлива с наименьшим избытком воздуха в топке и не допускать загрязнения стенок котла накипью и сажей, являющимися плохими проводниками тепла, сильно затрудняющими передачу тепла от газов к воде. Для этого необходимо своевременно и тщательно производить продувку котлов и очищать их стенки от накипи и сажи. Следует учесть, что появление сажи на стенках котла при сжигании газообразного топлива является результатом неумелого или небрежного отношения персонала к регулированию горения топлива и подаче воздуха в топку. Уменьшить потери тепла с отходящими газами можно также установкой за котлом экономайзеров и воздухоподогревателей — устройств, служащих для подогревания питательной воды, поступающей в котел, и воздуха, направляемого в топку для горения топлива, за счет тепла отходящих газов. Малая величина потерь тепла с отходящими газами на крупных котлах электростанций и высокий их к. п. д. достигаются в основном за счет установки экономайзеров и воздухоподогревателей. Для определения температуры отходящих газов за котлом или экономайзером в борове за ними устанавливаются термоэлектрические пирометры (термопары) или другие приборы, измеряющие высокие температуры. Указатели этих приборов соединяются с ними при помощи проводов и устанавливаются на фронте котла рядом с указателями газоанализатора. Наблюдая постоянно за температурой отходящих газов, кочегар легче сможет вести правильную работу топки котла и регулировать подачу воздуха в горелки и силу тяги, добиваясь работы установки с наименьшей температурой отходящих газов, а следовательно, и с меньшей потерей тепла в дымовую трубу. Второй вид тепловых потерь, называемый «химическим недожогом», получается при неполном сгорании топлива, когда образуется окись углерода (угарный газ) или не сгорает часть водорода, метана и тяжелых углеводородов, При неполном сгорании выделяется значительно меньше тепла, чем при полном. Потери тепла от неполного сгорания топлива,; а значит и потери топлива могут быть очень большими: при наличии, например, в отходящих газах 1% окиси углерода, потери топлива, в зависимости от избытка воздуха, будут от 5 до 7%. Для уменьшения потерь тепла на «химический недожог» необходимо внимательно следить за горением топлива, добиваясь его полного сгорания путем подачи достаточного количества воздуха. Учитывая, что горючие газы значительно легче, чем другие виды топлива, перемешиваются с воздухом, при хорошей конструкции горелок и топочных устройств можно работать без потерь тепла па «химический недожог». Во всяком случае потери тепла на «химический недожог» не должны превышать 1,5—2% от всего тепла топлива. Третьим видом тепловых потерь котла является потеря тепла «в окружающую среду». Эти потери включают в себя тепло, отдаваемое обмуровкой и другими частями котла во время его работы окружающему котел воздуху. Величина этих потерь зависит от качества обмуровки или изоляции наружных стенок котла и от разности температуры между наружной поверхностью котла п окружающей средой. При исправной обмуровке и хорошей теплоизоляции открытых металлических поверхностей котла и теплом помещении котельной, без сквозняков, потери в окружающую среду будут в пределах от 3 до 10% от всего тепла, содержащегося в топливе. Следует отметить, что чем крупнее, мощнее котельная установка, тем меньше процент потери тепла в окружающую среду по отношению к теплу, содержащемуся в сожженном в ней топливе. Поэтому в котлах электростанций потери в окружающую среду обычно не превышают 2%. У котлов, работающих на твердом топливе, имеется еще один вид потерь тепла, называемый «механическим недожогом». Он обусловливается потерями части топлива, проваливающегося через колосниковую решетку, выгребаемого при чистке топки со шлаками, и мелочью топлива, уносимой тягой в дымоход. Этот вид потерь может составлять от 2 до 10% тепла, содержащегося в топливе. Таким образом, котлы, работающие на газообразном топливе, не имея потерь тепла на «механический недожог», имеют меньшие потери с отходящими газами, благодаря отсутствию заноса стенок котла золой и сажей, и меньше теряют тепла на «химический недожог» вследствие более совершенного перемешивания горючих газов с воздухом. Поэтому к. п. д. паровых котлов мелких и средних котельных установок, переведенных на газообразное топливо, может быть повышен от 5 до 20% против к. п. д. при их работе на твердом топливе. Коэффициент полезного действия водогрейных отопительных котлов при правильном переводе их на газообразное топливо может быть доведен до 85% и более. В некоторых специальных газовых котлах и водонагревателях контактного типа к. п. д. может достигать и более 90%. Коэффициент полезного действия различных печей на твердом топливе крайне разнообразен и может быть менее 10% и доходить до 40%. Перевод печей на газ может повысить их к. п. д. на 3—20% при одновременном повышении производительности большинства из них. У некоторых печей, рассчитанных для работы на газе, как, например, пекарных, к. п. д. может быть доведен до 65%. Из изложенного в настоящем разделе следует, что от правильного обслуживания топочных устройств в большой степени зависит величина потерь и к. п. д. установки. Похожие статьи: Навигация: Статьи по теме:
Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум |
|
|
|
|
Информационный сайт о строительных материалах и технологиях. Контакты: Никита Королёв - © 2008-2014 |
© Все права защищены.
Копирование материалов невозможно. |
|