КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ

Процесс горения в значительной мере определяет надеж­ность и экономичность работы всего котельного агрегата. Од­ной из важнейших задач при эксплуатации топки является ре­гулирование процесса горения, обеспечивающего поддержание заданной мощности и экономичность работы агрегата.

Изменение форсировки топки связано с изменением расхода пара и достигается регулированием количества подаваемого в топку топлива и воздуха при поддержании постоянным раз­режения в верхней части топочной камеры. Регулирование ко­личества поступающего топлива осуществляется изменением производительности питателя топлива, скорости движения цеп­ной решетки, давления мазута или газа перед горелками, числа работающих горелок. Подачу воздуха во всех случаях целесо­образно регулировать изменением положения лопаток направ­ляющего аппарата, устанавливаемого перед дутьевым венти­лятором. Изменение форсировки топки следует производить постепенно, визуально контролируя процесс горения.

Одной из важнейших характеристик, определяющих эконо­мичность процесса горения при сжигании любых топлив в раз­личных топочных устройствах, является коэффициент избытка воздуха. В процессе эксплуатации необходимо поддерживать при различных форсировках топки оптимальный (наивыгод­ный) коэффициент избытка воздуха. Оптимальным коэффици­ентом избытка воздуха называется такой, при котором сумма потерь теплоты с уходящими газами и потерь от химической и механической неполноты горения минимальна.

Обычно для каждой топки, работающей на определенном топливе, оптимальный коэффициент избытка воздуха выявля­ется специальными испытаниями. Значение оптимального ко­эффициента избытка воздуха, полученное в результате испы­таний, указывается в режимной карте для различных форсировок топки (нагрузок котлоагрегата).

В процессе эксплуатации следует не только поддерживать оптимальным коэффициент избытка воздуха, но и периодиче­ски проверять его значение. Определение коэффициента из­бытка воздуха наиболее просто и точно производится по со­ставу продуктов сгорания.

Для точного определения коэффициента избытка воздуха необходим полный анализ продуктов сгорания с определением содержания RO2, (суммарное содержание СО₂ и SO2), О₂, СО, СН₄ и Н₂. При небольшом содержании азота в топливе (N₂p<

<3%) коэффициент избытка воздуха подсчитывается по азот­ной формуле

где N2, О₂, СО, Н₂, СН4 — содержание азота, кислорода, окиси углерода, водорода и метана в сухих продуктах сгорания, % объема.

Полный анализ продуктов сгорания ввиду его сложности применяется только при испытании котлоагрегатов. Для опера­тивного контроля качества процесса горения применяется упро­щенный анализ. При упрощенном анализе продуктов сгорания для подсчета коэффициента избытка воздуха пользуются при­ближенными формулами: углекислотной

или кислородной

где R0₂^макс— характеристика горючей массы топлива, пред­ставляющая собой максимальное содержание RO2 при полном сгорании топлива в теоретических условиях, т. е. при a=1; RO2 — объемное содержание трехатомных газов СО₂ и SO2 в су­хих продуктах сгорания, %; О₂ — объемное содержание кисло­рода в сухих продуктах сгорания, %.

Углекислотная и кислородная формулы могут быть исполь­зованы без существенной погрешности только при отсутствии потерь или при незначительных потерях теплоты от химической неполноты горения (не более 1 %). Кроме того, углекислотная формула имеет еще одно ограничение: она пригодна при неиз­менном известном составе сжигаемого топлива. Это обуслов­лено тем, что изменение состава топлива заметно влияет на зна­чение RO2^MaKс. Поэтому при контроле коэффициента избытка воздуха рекомендуется пользоваться кислородной формулой с анализом продуктов сгорания на содержание О₂-

Однако во всех случаях следует периодически проверять от­сутствие химической неполноты горения и значение RO2^Maкс. Это в условиях эксплуатации, например при сжигании газа или мазута, производится в следующем порядке: 1) устанавлива­ется номинальное давление газа или мазута перед всеми горел­ками котла; 2) устанавливается одинаковое максимальное дав­ление воздуха перед всеми горелками с таким расчетом, чтобы процесс горения был устойчив; 3) при постоянном разрежении в верхней части топочной камеры (не менее 10 и не более 30 Па) производится анализ продуктов сгорания с определе­нием содержания R0₂ и 0₂; 4) снижается давление воздуха перед

всеми горелками примерно на 10—15 % по сравнению с установленным сначала и производится (возможно ближе к выходному сечению топочной камеры) анализ продуктов сго­рания на R0₂ и 0₂; содержание 0₂ в продуктах сгорания дово­дится до 1 —2 % •

Результаты измерений во всех режимах (всего следует про­верить 6—10 режимов) сводятся в табл. 3-1. По данным таб­лицы строится зависимость содержания 0₂ от содержания R0₂, показанная на рис. 3-1. Все точки, характеризующие режимы,

содержания 0₂ от содержания RO2 указывает на появление хи­мической неполноты горения (точки ж, з на прямой I. и точки 7, 8 на прямой //). Для определения R0₂^MaKC следует прямые I и II продолжить до пересечения с осью абсцисс и прочитать на ней значения R0₂^MaKC. В рассматриваемом примере для газа R0₂^MaKC=H,8 %, а для мазута R0₂^MaKC= 16,5 %•

При сжигании газа и мазута, как показали многочисленные испытания, оптимальный коэффициент избытка воздуха соот­ветствует его минимальному значению, при котором отсутст­вует потеря теплоты от химической неполноты горения. Следо­вательно, для рассматриваемого примера оптимальный коэф­фициент избытка воздуха при сжигании газа а= 1,16 (точка е) и при сжигании мазута а = 1,22 (точка 6).

При работе котлоагрегата с пониженными нагрузками оп­тимальный коэффициент избытка воздуха увеличивается. В связи с этим необходимо определять оптимальный коэффи­циент избытка воздуха для характерных нагрузок агрегата. Рекомендуется определять его для четырех нагрузок котло­агрегата: номинальной, 75 % и 50% номинальной, а также ми­нимальной, при которой топка еще работает устойчиво и про­исходит надежная циркуляция воды в котле.

При сжигании твердого топлива в слоевых топках следует не реже одного раза в смену проверять содержание горючих в шлаке и уносе, отобранном из золоуловителя, а при сжига­нии в пылеугольных топках — содержание горючих только в уносе. Для этого каждый час в течение смены отбирают оп­ределенные порции шлака и уноса и в конце смены производят их обработку с последующим отбором пробы для лаборатор­ного анализа (методика обработки и отбора проб описана в §10-4).