Отчет по производственной практике в котельном цехе ТЭЦ ОАО «СинТЗ»

Состав газообразного топлива задается в процентах по объему и все расчеты относятся к кубическому метру сухого газа при нормальных условиях—давлении 101,3 кПа (760 мм рт, ст.) и температуре 0°С. Содержа­ние примесей (водяных паров, смолы, пыли) выражает­ся в г/м3 сухого газа.

3.2. Горение газа.

Горение - процесс химического соединения горючих элементов газа с кислородом воздуха, сопровождающийся резким повышением температуры и выделением зна­чительного количества теплоты. В результате процесса горения образуются газообразные продукты (дымовые газы).

Процесс горения газообразного топлива состоит из нескольких последовательных стадий: смешения горючего газа и воздуха, т. е. образования горючей смеси, нагревания ее до температуры воспламенения и горения.

Температура воспламенения зависит от содержания горючего газа в газовоздушной смеси, степени переме­шивания газа и воздуха, формы и размеров топочного пространства и других факторов. В среднем температу­ра воспламенения газообразного топлива составляет 600—700 °С

Наличие в составе горючих газов балластных га­зов - азота и в особенности углекислоты - повышает температуру воспламенения. Присутствие в смеси газов с низкой температурой воспламенения ведет к сниже­нию температуры воспламенения смеси.

Низшие и высшие пределы воспламеняемости соот­ветствуют наименьшему и наибольшему объемному проценту газа в смеси.

При определенных соотношениях газа и воздуха и  наличии огня газовая смесь может взрываться. В чистом виде природный газ, не смешанный с возду­хом, не взрывается. По своей химической сущности взрыв не отличается от горения, но происходит он мгно­венно. При взрыве выделяется теплота, за счет которой расширяются продукты горения, давление резко возра­стает, а ограждения разрушаются.

Различают нижний и верхний пределы взрываемости. При содержании газа в смеси меньше или больше ука­занных пределов взрыва или горения не произойдет.

Наибольшим диапазоном пределов взрываемости об­ладает водород—от 4 до 75% и оксид углерода—от 12,5 до 75 %. Смесь горючих газов с воздухом, не опас­ная в отношении взрыва, может оказаться опасной в от­ношении отравления, если в газе имеется оксид углеро­да СО. Отсюда следует, что, обслуживая газовую уста­новку, нужно постоянно следить за состоянием газопро­водов и их арматуры и не допускать образования взры­воопасных смесей в топках и газоходах котлов, а также в помещении котельной.

Важнейшей характеристикой горючих свойств газов является скорость распространения пламени в газовоздушной смеси. Если скорость распространения пламени газовоздушпой смеси,  выходящей из горелки, меньше скорости движения этой смеси, то пламя может ото­рваться от устья горелки. Проскок пламени в горелку может произойти в том случае, если скорость его рас­пространения будет больше скорости движения газовоздушной смеси из горелки.

Реакцию горения газов можно упрощенно представить как химическую реакцию соединения горю­чих компонентов газа с кислородом. Исходя из этого реакцию горения водорода, одного из ценнейших горючих элементов, можно выразить уравнением, которое показывает, что для сгорания двух молекул водорода не­обходимо и теоретически достаточна наличия одной мо­лекулы кислорода, при этом по завершении реакции об­разуется две молекулы водяного пара 2Н2 + O2 = 2Н2О.

Реакцию горения оксида углерода выражают уравнением 2СО+О2=2С О2

Реакцию горения углеводородов в общем виде описывают уравнением

Сm Hn +(m+n/4) О2 =mС О2+n/2H2O

Продуктами горения газов являются

Углекислый газ СО2, cернистый газ SO2, водяные пары Н2О, азот N2, содержащийся в топливе и в атмосферном воздухе, избыточный кислород О2, т.к. воздуха в топку подается больше, чем это теоретически необходимо.

Для сжигания газа в котле применяют горелки.

3.3. Устройства для сжигания газа.

Газовой горелкой называется устройство, необходимое для подачи к месту сжигания горючего газа и смешения его с воздухом.

Рассмотрим конструкцию горелки котла ПТВМ (рис.1).

Из газопровода газ поступает в кольцеобразную газовую камеру и выходит через два ряда отверстий в направлении, перпендикулярном на­правлению потока воздуха. В центральной час­ти горелки проходит труба, по которой к форсунке посту­пает мазут, если в котле сжигается резервное жидкое топливо. Во время работы форсунку охлаждают проточной водой. При сжигании газа форсунка должна быть удалена из зоны горения. Воздух к каждой горел­ке подается отдельными центробежными вентиляторами, одинаковыми по своим характеристикам. Для лучшего перемешивания с газом воздух закручивается в лопаточ­ном завихрителе.

Рис1. Газомазутная горелка котлов ПТВМ

1 — короб; 2 — смотровое окно; 3 — мазутная форсунка; 4 — воздушный завихритель; 5—газовая камера; 6—шамотобетон; 7—асбестодиатомовый бетон; 8 — концевой упор горелки в экраны: 9 — магнезиальная обмазка

Расчетный расход газа на горелку в котлах ПТВМ-50 составляет 660 куб.м/ч, а в котле ПТВМ-100—900 куб.м/ч. Расчетное давление газа 2500 мм вод. с г., давление воздуха 120 мм вод. ст. Горелки уста­навливают в два яруса на двух противоположных боко­вых стенках топки. Одна или две горелки нижнего яруса в каждой группе горелок являются растопочными. В местах установки горелок экранные трубы изогнуты. Ци­линдрические туннели горелок выходят в топку за пре­делы экранных труб котла. Вокруг тоннеля трубы котла обмазывают огнеупорной хромитовой массой, чтобы пре­дохранить их от перегрева горящим факелом. Внутрен­няя футеровка защищает горелку от излучения из топки в периоды, когда она выключена. Если выключенные го­релки все же сильно нагреваются, то для охлаждения че­рез них пропускают небольшое количество воздуха.

3.4. Схема подвода газа к горелкам

Газ к горелкам подводится по газопроводам. Рассмотрим схему газопроводов котлов на примере котла 1.

На вводе газопровода устанавливают устройство отключения котла (1Г-К), в случае ремонта, и остановке его на длительное время. При проведении ремонтных работ на нем устанавливают заглушку. За отключающим   устройством устанавливается исполнительный механизм автоматики безопасности (отсечной клапан), который обеспечивает прекращение подачи газа ко всем горелкам котла, при недопустимом отклонении давления газа от заданного, угасании пламени, нарушении тяги или подачи воздуха. К наиболее удаленному от ввода участку газового коллектора устанавливают продувочный трубопровод, который используют для освобождения газопроводов от воздуха перед пуском и вытеснения газа при остановке. На  газопроводе устанавливаются устройства для отбора проб (1ОП-1, 1ОП-2, 1ОП-3), Регулирующие устройства (ПРЗ-1) и устройства КИП. Газовый коллектор к которому подключены все котлы соединен газопроводом с газорегуляторным пунктом (ГРП).

3.5. ГАЗОРЕГУЛЯТОРНЫЕ ПУНКТЫ

3.5.1 Газорегуляторные пункты (ГРП) предназначены для снижения давления газа до заданной величины, поддержания заданного давления вне зависимости от изменения расхода газа и давления на входе в ГРП, прекращения подачи газа при повышении или понижении его давления после ГРП сверх установленных норм.

Газорегуляторное оборудование может быть разме­щено в отдельно стоящем здании, в помещении, встроен­ном в котельную, или в металлических шкафах снаружи здания. В последнем случае установка называется шкаф­ным газорегуляторным пунктом (ШРП).

Здание ГРП должно быть наземным, одноэтажным из огнестойких материалов I и II степе­ни огнестойкости. Перекрытие здания делают из легких материалов. Эти меры необ­ходимы для предотвращения разрушений в случае взры­ва газовоздушной смеси внутри здания. Пол в здании ГРП выполняют из несгораемых и неискрящихся мате­риалов для того, чтобы не образовывались искры при падении металлических предметов, при хождении от ме­таллических подковок на обуви и т. д.

3.5.2 Газовое оборудование ГРП. В комплект оборудования ГРП входят: фильтр для очистки газа от механических примесей; предохранительно-запорный клапан, автома­тически отключающий подачу газа потребителям в слу­чае выхода из строя регулятора давления газа; регуля­тор давления газа, снижающий давление газа и авто­матически поддерживающий его на заданном уровне;

предохранительно-сбросной клапан (гидравлический или пружинный) на выходе газа, обеспечивающий сброс из­быточного газа в случае неплотного закрытия предохра­нительно-запорного клапана или регулятора давления, и манометры для замера давления газа на входе и вы­ходе из ГРП.

Основную линию, на которой размещена газовая ап­паратура, оборудуют обводным газопроводом (байпасом) с двумя задвижками, с помощью которых при неисправности основной линии вручную регулируют давление газа.

В ГРП на выхо­де стоят скоростные расходомеры для замера количества израсходованного газа. Для сброса газа устанавливают свечи. Размещение оборудования ГРП показано на рис. 2

Рис. 2. Схема оборудования газорегулярного' пункта 1—обводной газопровод (байпас); 2 — задвижка; 3— фильтр; 4—предо­хранительный клапан; 5—регулятор давления

Типы регуляторов давления. Регуляторы давления являются основными приборами ГРП. Они отличаются размерами, устройством, диапазонами входных и вы­ходных давлений, способами настройки, регулировки и т. п. Регуляторы давления газа бывают прямого действия, использующие энергию газа в газопро­воде; непрямого действия, работающие на энергии по­сторонних источников (пневматических, гидравлических и электрических); промежуточного тип а. исполь­зующие энергию газа в газопроводе, снабженные усили­телями, как и регуляторы непрямого действия.

Наибольшее распространение в системах газоснаб­жения отопительных котельных получили регуляторы прямого действия как наиболее простые и надежные в работе. В свою очередь, эти регуляторы подразде­ляются на пилотные и беспилотные. Пилотные ре­гуляторы имеют управляющее устройство (пилот). Беспилотные регуляторы отличаются от пилотных меньшими размерами и пропускной способ­ностью.

Основным конструктивным узлом всех регуляторов прямого действия служит клапан. Клапаны регулято­ров могут быть с жестким уплотнением (металл по металлу) и мягким (резина и кожа). Клапаны с мягким уплотнением будут точнее выдерживать заданное дав­ление после регулятора.

Пропускная способность регулятора зависит от раз­меров клапана и его хода, поэтому ту или иную конст­рукцию регулятора подбирают по максимально возмож­ному потреблению газа, а также по размерам клапана и его хода. Площадь сечения седла составляет 16—20 % площади сечения подводящего штуцера. Максимальное расстояние, на которое может отходить клапан от сед­ла, составляет 25—30 % диаметра его седла.

При выборе регулятора для определенного режима работы необходимо, чтобы при максимальном расходе газа у клапана оставался 10—15 %-ный запас хода до полного открытия. При минимальном расходе у клапана должен оставаться 10—15 %-ный запас хода до пол­ного закрытия. Это дает возможность иметь большой диапазон регулирования давления газа.

Регулятор РДУК (рис. 3) устанавливают в комплек­те с регуляторами (пилотами) КН-2 (низкого давления) и КВ-2 (высокого давления). Для получения выходного давления газа в пределах 0,5—60 кПа (50—6000 мм вод. ст.) применяют пилот КН-2, а в пределах 0,06— 0,6 МПа (0,6—6 кгс/см2) — пилот КВ-2.

Работа регулятора РДУК: при уменьшении потребления газа давле­ние после регулятора начинает возрастать. Это передается по импульсной трубке 4 на мембрану пилота, которая, опускаясь вниз, закрывает клапан пилота. Проход газа через пилот по импульсной трубке 6 прекращается, поэтому давление газа под мембраной регу­лятора тоже падает. Когда давление под мембраной РДУК окажется меньше массы тарелки и давления, оказываемого клапаном регулятора, мембрана пойдет вниз, вытесняя газ из-под мембранной полости через импульсную трубку 1 на сброс. Клапан начинает закрываться, уменьшая отверстие для прохода газа. Давление после регулятора уменьшится до заданной величины.

При увеличении потребления газа давление после регулятора начинает падать. Это передается по импульсной трубке 4 на мембрану пилота. Мембрана пилота под действием пружины идет вверх, открывая клапан пилота. Газ с высокой стороны по импульсной трубке 6 поступает на клапан пилота и затем по импульсной трубке 2 идет под мембрану регулятора. Часть газа поступает на сброс по импульсной трубке 1, а часть - под мембрану.

Давление газа под мембраной регулятора растет и, пересиливая массу грузовой тарелки и усиление клапана, заставляет его двигаться вверх. Клапан регулятора при этом открывается, увеличивая отверстие для прохода газа. Давление после регулятора повышается до заданной величины.

При повышении давления газа перед регулятором сверх установленной нормы работа его происходит аналогично работе этого прибора при снижении потребления газа.

При увеличении конечного давления сверх установленных норм предохранительно-запорные клапаны автоматически отсекают подачу газа.

Рис. 3. Регулятор типа РДУК с пилотом системы инж. Казанцева

а—регулятор в разрезе; 6— схема обвязки регулятора; 1 - импульсная трубка сброса; 2 — импульсная трубка под мембрану РДУК; 3 — импульсная трубка стабилизации; 4 — импульсная трубка со стороны низкого давления; 5—пилот; 6—импульсная трубка со стороны высокого давления;7—клапан; 8 — корпус РДУК; 9 — шток; 10—мембрана

Предохранительно-сбросные устройства, устанавливаемые на ГРП, обеспечивают сброс избыточного количества газа в случае неплотного закрытия предохранительного запорного  клапана. Их устанавливают на  отводящем патрубке газопровода и подключают к отдельной свече. При повышении давления газа сверх установленной нормы его излишки сбрасываются в атмосферу. Повышение давление, на которое настраивается сбросное устройство должно быть меньше, чем для предохранительно-запорного клапана. При использовании газа низкого давления наиболее распространен гидрозатвор. Мембранно-пружинный сбросной клапан ПСК имеет меньшие, чем гидрозатвор, размеры и может работать на низком и среднем давлении. Принцип работы ПСК: Газ из газопровода после регулятора поступает на мембрану ПСК. Если давление газа сверху больше, чем давление пружины снизу, то мембрана отходит вниз, клапан открывается, и газ выбрасывается в атмосферу, как только давление газа станет меньше, чем усилие пружины, клапан закрывается. Регулировка степени сжатия пружины осуществляется винтом.