Переоборудование котлов, работающих на твердом топливе, для сжигания газового топлива

Газообразное топливо обладает целым рядом преимуществ перед твердым — высокой теплотой сгорания, отсутствием золы, удобством транспортирования. Использование газообразного топлива устраняет загрязнение воздушного бассейна летучей золой, сернистыми соединениями, одновременно улучшая условия труда в котельной. При работе на газообразном топливе полностью устраняются потери теплоты с механическим недожогом (неполное сгорание топлива), резко уменьшается количество отложений в газоходах, существенно улучшаются условия теплосъема. Все это ведет к существенному росту коэффициента полезного действия котла, а также его теплопроизводительности.

Переоборудование секционных котлов для сжигания газового топлива заключается в установке на них газогорелочного устройства того или иного типа с соответствующими газооборудованием и автоматикой. Переоборудование чугунных и стальных секционных котлов осуществляется одними и теми же способами. При переоборудовании котлов на газовое топливо необходимо соблюдать ряд условий, главное из которых — соблюдение равномерного температурного поля по объему топки. Это особенно важно для чугунных котлов, так как даже незначительные температурные перекосы по длине пакета секций или по высоте ведут к выходу из строя последних. Недопустимо касание факелом поверхности нагрева, так как возникающая разница температуры воды в разных секциях вызывает в них значительные температурные напряжения.

Газогорелочное устройство, применяемое при переоборудовании, должно обеспечивать широкий диапазон регулирования тепловой мощности котла (от 40 до 110 %), без существенного снижения качества сжигания топлива, а также обеспечивать во всем диапазоне регулирования минимальные выбросы загрязняющих веществ с продуктами горения.

В настоящее время наиболее часто встречаются следующие варианты перевода секционных котлов с твердого топлива на газ.

В случае наличия газа низкого давления и при разрежении в топке не менее 10—14 Па используют подовые горелки без принудительной подачи воздуха.

При наличии меньшего значения разрежения используют горелки с принудительной подачей воздуха и предварительной подготовкой газовоздушной смеси.

При наличии газа среднего давления используются инжекци-онные горелки И КГ в нижней части топки.

Основными элементами при переводе на газ с использованием подовой горелки являются горизонтальный туннель (щель) и газовый коллектор, размещенный в нижней части туннеля вдоль оси (см. рис. 7.9).

К достоинствам такого способа перевода на газ относятся его простота (горелку можно изготовить в кустарных условиях), при этом достигается равномерное распределение температуры по длине топки. Горелки работают бесшумно и устойчиво.

Недостатком такого способа является большой расход шамотного кирпича, а также необходимость в тщательной наладке горелок и систематическом контроле за их работой. К числу недостатков относится также большая высота факела над щелью.

Пример перевода чугунного котла «Универсал-6» с твердого топлива на газ с использованием инжекционной горелки И ГК показан на рис. 7.10. Инжекционные горелки устанавливают только в нижней части топки примерно на 700—800 мм ниже опорной поверхности секций.

а) 4 б)

Установка горелки ИКГ на котел «Универсал-6»

Рис. 7.10. Установка горелки ИКГ на котел «Универсал-6»

а — продольный разрез; б — поперечный разрез; / — газовая горелка; 2 — запальное отверстие; 3 — смотровое отверстие; 4 — взрывной клапан

Пример перевода на газ котла «Тула-3» с использованием горелки с принудительной подачей воздуха и предварительной подготовкой газовоздушной смеси показан на рис. 7.11. Горелка также устанавливается в нижней части топки примерно на 700—800 мм ниже опорной поверхности секций.

Выравниванию тепловых потоков способствует и устройство дополнительных сводов из шамотного кирпича, ограждающих нижние части секций от прямого воздействия факела.

При переоборудовании жаротрубных котлов с внутренними топками в жаровых трубах для сжигания газового топлива из жаровых труб удаляют колосниковую решетку и порог и на место старой фронтовой гарнитуры монтируют новую, на которую устанавливают горелки. При использовании газа низкого давления жаротрубные котлы оборудуют горелками с принудительной подачей воздуха, среднего давления — инжекционными или с принудительной подачей воздуха. Так как сгорание газа происходит с большим выделением теплоты, то в жаровой трубе создаются высокие тепловые напряжения, которые могут привести к опасному перегреву стенок.

Установка горелки ГГВ на котле «Тула-3»

Рис. 7.11. Установка горелки ГГВ на котле «Тула-3»

/ — воздуховод; 2 — горелка; 3 — электрод контроля пламени; 4 — газопровод; 5 — смотровое окно; 6 — секция котла; 7 — взрывной клапан

Для предотвращения прогорания стенок жаровой трубы ее переднюю наиболее теплонапряженную часть футеруют огнеупорным кирпичом. Длина футеровки зависит от длины факела и составляет 1—3 м. Футеровку делают сплошной или с просветами в виде решетки (рис. 7.12), что способствует лучшей отдаче теплоты жаровой трубе, кроме того, футеровка способствует повышению температуры в зоне горения газа и более полному его сгоранию. В конце футеровки может быть установлена дожигательная решетка из огнеупора длиной 1 —2 кирпича. В случае использования горелок с хорошим смесеобразованием газа и воздуха и работающих на малых избытках воздуха использование дожигатель-ной решетки нецелесообразно.

13

Рис. 7.12. Установка инспекционных горелок среднего давления

на жаротрубном котле

1 — отключающая задвижка; 2 — контрольный кран; 3 — рабочий кран; 4 — продувочный газопровод; 5 — отвод к запальнику; 6 — газопровод безопасности; 7 — манометр; 8 — опора горелки; 9 — горелка; 10 — смотровое окно; 11 — фронтовой лист; 12 — футеровка жаровой трубы; 13 — дожигательная решетка

При переоборудовании водотрубных котлов для сжигания газообразного топлива устанавливают инжекционные горелки среднего давления или горелки с принудительной подачей воздуха среднего или низкого давления. В зависимости от того, необходимо ли резервировать другой вид топлива (жидкое или твердое), принимают следующие основные методы переоборудования:

  • 1. При постоянной работе на газообразном топливе горелки устанавливают на фронтовой стенке котла, колосниковую решетку и другие устройства для сжигания твердого или жидкого топлива демонтируют, превращая топку в камерную.
  • 2. При резервировании жидкого топлива на фронте котла устанавливают комбинированные газомазутные горелки, обеспечивающие быстрый переход с одного топлива на другое и достаточную эффективность их сжигания. Колосниковую решетку и другие устройства для сжигания твердого топлива демонтируют.
  • 3. При резервировании твердого топлива сохраняют колосниковую решетку и все устройства для подачи угля и его распределения по решетке, расположенные на фронте котла. Газовые горелки в этом случае устанавливают на боковых стенках топки, а колосниковую решетку защищают от перегрева слоем толщиной 200—300 мм битого огнеупорного кирпича. Горелки могут располагаться также на фронте котла или на поду топки.

В настоящее время имеется большое число газомазутных горелок различных конструкций, удовлетворяющих требованиям экономичной и безопасной эксплуатации котлов и обеспечивающих примерно равное качество сжигания и длины факела на обоих видах топлива.

При резервировании твердого топлива и требовании быстрого перехода с одного вида топлива на другой установка горелок возможна, как правило, только на боковых стенках топки. Если эти стенки экранированы, то полное сохранение экранов или демонтаж минимального числа труб возможны только при использовании горелок с узким устьем или установке нескольких горелок небольшой тепловой мощности. Горелки должны иметь небольшие размеры для обеспечения необходимой величины прохода между котлами, а при работе на твердом топливе — не должны сильно нагреваться от излучения из топки.

Если нет необходимости быстрого перехода с газового на твердое топливо, то горелки устанавливают на фронтовой стенке топки, колосниковую решетку сохраняют, защищая ее от перегрева, а пневмомеханические забрасыватели на время работы на газе демонтируют. На рис. 7.13 показан пример такого перевода с использованием горелок с принудительным подводом воздуха.

При установке горелок в обмуровке фронтовой стенки выкладывается амбразура, имеющая диаметр устья горелки на протяжении толщины, равной половине кирпича, а затем на протяжении, эквивалентном толщине кирпича, диаметр, примерно, равный 2,5 диаметра устья горелки. Колосниковая решетка предохраняется от перегрева двумя слоями шамотного кирпича, уложенного плашмя. Между кирпичом и колосниками прокладывается асбестовый картон, обеспечивающий отсутствие подсосов воздуха в топку через колосниковую решетку. Нижняя часть экранных труб защищается от излучения факела решетчатыми шамотными стенками высотой 1,5 м.

Установка газомазутных горелок ГМГМ на водотрубных

Рис. 7.13. Установка газомазутных горелок ГМГМ на водотрубных

котлах

  • 1 — воздухопровод вторичного воздуха; 2 — воздухопровод первичного воздуха; 3 — горелка; 4 — газопровод; 5 — конический туннель; 6 — амбразура; 7 — смотровой лючок; 8 — защитная стенка из шамотного кирпича; 9 — лаз;
  • 10 запально-защитное устройство

При переводе с твердого топлива на газ все котлы для защиты обмуровки и газоходов от разрушений при взрывах оборудуют взрывными предохранительными клапанами. Клапаны устанавливают в обмуровке топки, последнего газохода котла и экономайзера. Допускается не устанавливать взрывные клапаны в обмуровке котлов, имеющих один ход продуктов горения, а также в газоходах перед дымососами. При выполнении взрывного предохранительного клапана из асбеста необходимо следить за его целостностью, так как вследствие пульсаций в топке возможен его разрыв и повышенный присос холодного воздуха. При выполнении взрывного предохранительного клапана в виде откидывающихся дверец необходимо проверять плотность прилегания клапана к раме.

7.9. Выбор числа и места установки горелок при переводе различных типов котлов с твердого топлива на газ

Число и расположение горелок зависят от конструкции топки, производительности котла и диапазона его регулирования, степени экранирования топки, необходимости резервирования другого вида топлива и ряда других факторов. При выборе горелок следует учитывать диапазон не только устойчивой, но и экономичной работы, в котором они обеспечивают полное сжигание газа в данной топке при минимальном значении коэффициента избытка воздуха а.

При переоборудовании водотрубных котлов малой производительности, имеющих экранированную топку, устанавливают чаще всего 2 или даже 1 горелку. Такое решение возможно при работе котла только на газе или при использовании газомазутных горелок. Более 2 горелок устанавливают, если:

  • - фронт котла занят устройствами для забрасывания твердого топлива, и горелки приходится располагать на боковых стенках топочной камеры, причем установка горелок большой тепловой мощности требует вырезки многих экранных труб;
  • - топка котла не экранирована или имеет значительные неэк-ранированные участки, которые из-за сосредоточенного подвода теплоты при работе горелок большой мощности нагреваются до температуры, способной вызвать их разрушение;
  • - топка экранирована, но имеет большие размеры (например, высоту), и требуется обеспечить равномерность распределения теплоты;
  • - топка имеет недостаточные размеры (особенно высоту) для свободного развития факела, а конструкция котла (например, чугунного секционного) определяет особые требования к равномерности распределения теплоты.

При выборе типа горелок учитывают давление газа на вводе в котельную. Предпочтительнее среднее давление (до 3000 Па), при котором газопроводы имеют меньшие диаметры и можно не применять принудительную подачу воздуха.

Важным условием является необходимость резервирования другого вида топлива (жидкого или твердого). Наиболее рационально использовать в котельной только газовое топливо, а в условиях стационарного газоснабжения целесообразно применять котлы, сконструированные специально для сжигания газа, позволяющие наиболее эффективно использовать топливо. При работе котлов только на газе появляется возможность использовать контактные экономайзеры, что приводит к дополнительной экономии 12—18 % топлива. Если необходимо резервное топливо, то сохраняют устройства для быстрого перехода на его сжигание. В качестве резервного используют топливо, на котором котлы работали до перехода на газ.

Важным условием, определяющим полноту сгорания газа, является свободное развитие факела в топке и окончание процесса горения до выхода продуктов горения в конвективную часть котла. Длина факела должна быть меньше расстояния до противоположной стенки топки на 1 —1,5 м. Соприкосновение факела с поверхностями нагрева приводит к его резкому охлаждению и к неполноте сгорания, а в некоторых случаях — к образованию сажи. Местный перегрев поверхности нагрева может вызвать образование в ней трещин или разрывов, а также нарушить циркуляцию воды в котле. Соприкосновение факела с кирпичной футеровкой топки приводит к ее быстрому разрушению.

В горелках, имеющих устройства для крутки воздуха, наблюдается некоторое отклонение факела и потока продуктов горения в сторону, соответствующую направлению крутки. Это следует учитывать при установке таких горелок в топках небольших котлов в одном горизонтальном ряду, чтобы не допустить касания факелами боковых стенок топки.

При расположении на фронте котла горелок, не имеющих крутки воздуха, следует учитывать, что топки некоторых котлов имеют выход продуктов горения у одной из ее боковых стенок, куда может отклониться факел и затянуться в камеру дожигания или конвективную часть котла.

Следует учитывать естественное расширение факела на выходе из устья горелки или туннеля. При цилиндрическом туннеле и отсутствии закручивающих устройств центральный угол расширения факела составляет примерно 26°. У горелок с круткой воздуха или смеси угол расширения зависит от формы туннеля и степени крутки и может составлять от 30 до 120°. Для газомазутных горелок особое значение имеет угол расширения мазутного факела. У наиболее распространенных горелок ГМГМ угол раскрытия факела 70—80°.

Для защиты боковых экранов от местного перегрева при использовании газомазутных горелок в некоторых случаях применяют отражательные стенки из огнеупорного кирпича. Установка глухих стенок уменьшает тепловоспринимающую поверхность экранов и может привести к перегреву и даже разрыву экранных труб в местах, где они соприкасаются со стенками. Обычно отражательные стенки выполняют в виде решеток, через которые циркулируют продукты горения, и располагают их на расстоянии не менее 50 мм от экранных труб. Опыт эксплуатации современных котлов на мазуте и газе подтверждает возможность надежной, длительной и безаварийной их работы без устройства защитных стенок.

Контрольные вопросы

  • 1. Что такое горение газового топлива?
  • 2. Укажите известные вам методы сжигания газового топлива.
  • 3. Каким образом определяется количество воздуха, необходимого для горения газообразного топлива? Дайте понятие коэффициента избытка воздуха.
  • 4. Каким образом производится классификация топок для сжигания топлива?
  • 5. Устройство топок, работающих на газообразном и жидком топливе.
  • 6. Условия устойчивой работы газовых горелок.
  • 7. По каким признакам производится классификация газовых горелок?
  • 8. Какие общие технические требования предъявляют к газовым горелкам?
  • 9. Каким образом устроена инжекционная горелка И ГК? Конструкция, принцип работы, достоинства и недостатки.
  • 10. Устройство газогорелочного блока Л1-Н.
  • 11. Принцип и методика выбора числа и места установок горелок для различных типов котлов при переводе с твердого топлива на газ.
  • 12. Поясните назначение и устройство предохранительных взрывных клапанов.
 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >