Характеристики работы котла ДКВ 10/13 после наладки

Таблица 6.7

Характеристика Размерность Давление газа перед горелками в ати
0,2 0,3 0,4 0,5
Давление пара в котле ати
Количество работающих горелок шт.
Разрежение: в топке за котлом          
мм вод.ст.
Температура в топке 0С
Температура уходящих газов за котлом 0С
Содержание продуктов сгорания:          
а) в топке:          
СО2 О2 СО % % % 11,2 1,2 0,0 11,6 0,0 0,0 11,6 0,2 0,0 11,6 0,2 0,0
б) за котлом:          
СО2 О2 СО % % % 5,8 6,4 7,0 5,8
11,0 9,8 8,4 10,8
0,0 0,0 0,0 0,0
Коэффициент избытка воздуха :          
в топке за котлом __ __ 1,05 1,98 1,0 1,8 1,02 1,6 1,01 1,97
Потеря тепла с уходящими газами q2 %   11,7 7,5 9,6 14,6
Потеря тепла от химической неполноты сгорания q3 % 0,0 0,0 0,0 0,0
Потеря тепла в окружающую среду q5 %
Коэффициент полезного действия q1 % 85,3 89,5 87,4 82,4

 

После проверки данных газового анализа по приведенной: получаем значение О2, приведенное в табл. 6.8

Расчётное содержание кислорода

Таблица 6.8

    Размерность     Давление газа перед, горелками в ати.
0,2 0,3 0,4 0,5
Содержание продуктов сгорания а) в топке: СО2. O2 б) за котлом: СО2 O2     % %   % %     11,2 1,1   5,8 10,7     11,6 0,4   6,4 9,6     11,6 0,4   7,0 8,7     11,6 0,4   5,8 10,7

 

Руководствуясь результатами расчета, следует сказать, что данных при значениях СО2, установленных при анализе газов, неверно определено содержание СО2 в топке в первом опыте и за котлом в первом, втором и четвертом опытах; в остальных случаях, где полученное при анализе значение О2 меньше рас­четного, в продуктах сгорания имелись горючие компоненты, и утверждение наладчиков об отсутствии в продуктах сгорания содержания СО было ошибочным.

Вызывает также сомнение правильность замера температу­ры газов в топке. Сопоставление коэффициента избытка возду­ха и температуры в топке, особенно во втором опыте, когда газ сжигался в теоретических условиях, свидетельствует о явно ненормальной температуре в топке, которая должна быть зна­чительно выше.

В данном случае совершенно ошибочными были действия руководителя наладочной бригады, который не обратил внима­ния на ненормальные характеристики работы топки и не произ­вел наладку. Он ограничился тем, что на основе температуры уходящих газов за котлом, которая для данной точки газового тракта была допустимой, подсчитал потери тепла с уходящими газами. С учетом этой потери был выведен к. п. д. котла, имею­щий абсолютную величину, свидетельствующую о якобы высо­кой экономичности сжигания газа в топке котла. По существу же работа по наладке не была выполнена.

Последний вид потерь тепла при сжигании газа в топках паровых котлов, как и всякого топлива, – потери в окружаю­щую среду q5 зависят от паропроизводительности котла и могут быть определены по графику ЦКТИ (рис. 2).

Рис.2.

При нагрузках, отличающихся от номинальной, подсчиты­вается по формуле:

(6.47)

Таким образом, определив потери тепла, нетрудно найти к. п. д. котла, т. е. разность между суммой потерь и принятым за 100% израсходованным теплом, т. е.:

 

 

Рассмотрим несколько примеров из практики применения упрощенной методики при наладочных испытаниях паровых котлов по данным треста «Орггаз» Министерства коммунального хозяйства РСФСР (данные испытаний приводятся в сокращенном виде).

Пример 6.1: Программой испытаний предусматривалось про­изводство работ по наладке режима сгорания с целью доведения потерь тепла с уходящими газами и от химической неполноты сгорания до минимальных величин.

Объектом работ являлся паровой котел с двумя жаровыми, трубами (ланкаширский) поверхностью нагрева 92 м2 с рабо­чим давлением 8 кГ/см2. Он оборудован двумя инжекционными горелками среднего давления конструкции института «Сталь-проект», производительностью 110 нм3/час каждая.

При теплотехнических испытаниях парового котла использовались: газоанализатор системы Орса, тягомер ТНЖ, термо­электрический пирометр и ртутные термометры.

Испытание проводилось по второму классу точности.

К началу наладочных работ котел был переведен с антрацита на природный газ Ставропольского месторождения и без испытаний работал некоторое время; при этом заметного увеличения производительности котла сравнительно с работой его на твердом топливе не наблюдалось.

Разумеется, перед началом основных работ по наладке режима работы котла необходимо было провести прикидочные испытания с предварительным изучением условий работы. При осмотре оказалось, что газоход в месте присоединения его к об­щему борову имеет меньшее сечение, чём следует, на шибере было сделано отверстие диаметром 260 мм, а не 100 мм, как это требовалось по правилам техники безопасности. Наличие такого большого отверстия затрудняло регулировку тяги при помощи шибера. В этих условиях были произведены прикидоч­ные испытания, в процессе которых получены явно неудовлет­ворительные результаты использования газового топлива.

Так, при давлении газа перед горелками 0,5 кГ/см2 темпера­тура уходящих газов за котлом составляла 240° С, продукты сго­рания в данном сечении газового тракта содержали углекисло­ты 3,6%, кислорода— 10,8%, окиси углерода— 1,8%.

Подсчитанный по общепринятой формуле при данной смеси газов коэффициент избытка воздуха был равен:

 

Потери тепла с уходящими газами по методике проф. М. Б. Равича составили:

После подстановки значений величин:

 

 

Потери тепла вследствие химической неполноты сгорания, полученные по формуле:

, (6.48)

где Р– низшая теплотворная способность рабочего топлива, отнесенная к 1 нм3 сухих продуктов полного сгорания, образующихся при сгорании газа в теоретических условиях, в ккал/нм3, по табл. 10.

Q пр.гор — теплотворная способность 1 нм3 сухих уходящих продуктов сгорания по их составу, по формуле:

 

Qпр.гор = 30;2СО' + 25,8Н +85,5CH’4;

где h– отношение действительного и теоретического объемов сухих продуктов сгорания по данным газового анализа, по формуле:

(6.49)

 

Произведя подстановку значений величин, вычисляем:

 

Потери тепла в окружающую среду при номинальной на грузке котла, равной 2 т пара в час, согласно графику ЦКТИ (рис. 2)

К. п. д. котла:

 

При рассмотрении результатов анализа продуктов сгорания и расчетных величин наладчики сделали вывод, что большой избыток воздуха за котлом является результатом чрезмерного присоса воздуха по газовому тракту, а наличие в уходящих газах окиси углерода свидетельствовало о недостатке воздуха, участвующего в процессе сгорания топлива. Действительно, расчеты показали, что в резуль­тате инжекции в горелки подсасывается около 80% от теорети­ческого количества воздуха, а остальное количество надо было подать в топку за счет тяги.

Исследования состояния обмуровки котла помогли обнаружить значительные неплотности, как в сплошной кирпичной кладке, так и в местах размещения взрывных клапанов.

Не­плотности были устранены, после чего проведены работы по регулированию процесса сгорания газа путем изменения количества воздуха, поступающего в топку. Последнее достигалось изменением положения регулятора первичного воздуха, имеющегося на горелке, и шибера.

После этих операций были проведены основные наладочные испытания. В период испытаний произведено два опыта: при давлении газа перед горелками 0,4 и 0,5 кГ/см2, в результате которых получены следующие средние данные (табл.6.9)

 

Таблица 6.9

Показатели Обозначения Размерность Номер опытов
прикидочный
Давление газа перед горелками
0,4 0,4 0,5
Количество работающих грелок __ шт.
Температура воздуха в котельной tвозд 0С
Величина, открытая регулятора первичного воздуха __ мм
Разрежение за котлом S мм вод. ст 6,5
Температура уходящих газом за котлом tу.г 0С
Состав уходящих газов за котлом:          
углекислый газ кислород окись углерода коэффициент избытка воздуха за котлом СО2 О2 СО % % % __ 3,6 10,8 1,8 1,8 8,8 4,0 0,2 1,3 9,4 3,2 0,2 1,22
Потери тепла с уходящими газами q2 % 17,8 16,8 18,7
Потери тепла в следствии химической неполноты сгорания q3 % 11,9 0,8 0,7
Потери тепла в окружающую среду q5 % 3,4 3,4 3,4
Коэффициент полезного действия котла % 66,9 79,0 77,2

 

Таким образом, наилучшие экономические показатели рабо­ты котла достигнуты при давлении газа перед горелками, рав­ном 0,4 кГ/см2, и разрежении за котлом, равном 10 мм вод. ст. При этих условиях в продуктах сгорания за котлом наблюда­лось почти полное отсутствие окиси углерода и к. п. д. котла по­вышался на 12,1% против значения этого показателя, имев­шегося до наладки.

Если учесть, что котел до перевода на газ работал на антра­ците марки АРШ, при использовании которого в топке с непод­вижной колосниковой решеткой и ручной загрузкой топлива потеря от механической неполноты сгорания составляет до 14%, станет понятно, что перевод котла на газ при действенном кон­троле горения способствовал повышению его экономичности в целом до 25%/

Пример 6.2: К моменту теплотехнических испытаний паровой котел системы ВДГ поверхностью нагрева 28 м2 с рабочим давлением 8 кГ/см2, оборудованный двумя инжекционными га­зовыми горелками производительностью 58 нм3/час, работал на природном газе.

Согласно программе теплотехнических испытаний, утверж­денной руководством завода, в объем наладочных работ входи­ли подготовка к испытаниям, прикидочные испытания на суще­ствующем режиме работы котла и наладка процесса сгорания.

При испытаниях применялись приборы: ртутные термомет­ры, оптический пирометр, термопары с милливольтметрами; тя­гомер, газоанализатор Орса.

В результате прикидочных испытаний было установлено, что для обеспечения работы котла при номинальной нагрузке доста­точно иметь только одну действующую горелку. Это было учте­но при приведении теплотехнических испытаний.

Анализ проб продуктов сгорания, взятых за котлом при дав­лении газа перед горелкой, равном 0,15 кГ/см2, показал сле­дующее среднее наличие компонентов:

содержание СО2= 10%;

содержание О2 = 3,2%;

содержание СО = 0%.

Средняя температура уходящих газов, замеренная за котлом, составляла 2510С, температура воздуха в котельной в период опыта была равна 31°С.

 

По общепринятой формуле избыток воздуха за котлом:

Дальнейшие расчеты по формулам проф. М. Б. Равича при­водят к результатам:

Потери тепла с уходящими газами:

 

 

Сопоставление полученной величины с проектным значением потерь тепла с уходящими газами показало их почти полное равенство.

Потери тепла вследствие химической неполноты сгорания в данном испытании отсутствовали. Потери тепла в окружающую среду приняты равными 3,3%.

При этом к. п. д. котла:

 

= 100—(10,4 + 3,6) =86%.

Второй и третий опыты произведены соответственно при дав­лении газа перед горелкой, равном 0,2 и 0,3 кГ/см2.

При этом давлении температура уходящих газов была соответственно 272 и 273° С.

Температура воздуха в котельной при обоих опытах составляла 34° С.

При данных условиях продукты сгорания за котлом в среднем содержали:

во втором опыте в третьем опыте

С02 10,2% 11% ,

02 2,8% 1,4%

СО 0 0

Избыток воздуха за котлом, полученный расчетным путем во втором опыте, составляет 1,13 и в третьем— 1,06.

Потери тепла с уходящими газами, полученные расчетным путем по методике проф. М. Б. Равича, во втором опыте равны 11%, в третьем—11,4%.

Коэффициент полезного действия парового котла при тех же потерях в окружающую среду, как и в период прикидочного испытания, равен: во втором опыте — 85,4%, в третьем — 85%.

Таким образом, как показывают вышеприведенные результаты, наилучшее использование газа производится при давлении перед горелкой 0,15 кГ/см2 и избытке воздуха за котлом, равном 1,16.

Пример 6.3. В соответствии с программой произведены наладочные работы по использованию газа в топке парового котла системы ДКВ номинальной производительностью 6,5 т/час при рабочем давлении 13 кГ/см2 К началу испытаний котел был пе­реведен на газ.

При производстве испытаний контроль сгорания производил­ся при помощи аппарата Орса, контроль давления газа перед горелками — пружинным манометром, разрежение — тягомером, температуры– термометрами, а также термоэлектрическим и оптическим пирометрами, в зависимости от точки замера.

Проведению прикидочного опыта предшествовали подгото­вительные работы, в процессе которых были изучены местные условия. Прикидочные испытания проводились при давлении га­за перед горелками, равном 0,5 кГ/см2. В работе находилось четыре инжекционные горелки производительностью 98 нм3/час каждая.

Анализ проб сухих .продуктов сгорания за котлом показал содержание в них углекислого газа в количестве 9%, кислоро­да – 2% и окиси углерода — 2%. Температура уходящих газов за котлом была равна 200°С, температура воздуха в котельной — 29° С.

При этих условиях коэффициент избытка воздуха за котлом составлял:

 

Потери тепла с уходящими газами при h, равном:

 

;

 

Потери тепла вследствие химической неполноты сгорания:

 

;

q3=

 

Потери тепла в окружающую среду при номинальной нагрузке: q5=2,2%.

К.п. д. парового котла:

 

= 100-(7,4+6,5+2,2) =83,9%.

 

Присутствие окиси углерода в уходящих газах свидетельст­вовало о недостатке воздуха, участвовавшего в процессе сгора­ния, поэтому путем регулирования требовалось достигнуть тако­го соотношения «газ — воздух» в топочном пространстве, кото­рое исключало бы потери тепла вследствие химического недожо­га. Такие работы были проведены; при этом по двум опытам, наиболее заслуживающим внимания, получены следующие ре­зультаты (табл. 6.10).

Из приведенных примеров видно, что, пользуясь упрощенной методикой теплотехнических расчетов, без данных о теплотворной способности топлива и его составе, с достаточной точностью и с небольшими затратами времени можно определить важнейшее технологические показатели работы котла, позволяющие судить об экономичности использования газа.

Определение физических потерь тепла с уходящими газами, а также вследствие химической неполноты сгорания может быть с практически необходимой точностью еще более упрощено за счет применения номограмм, составленных инж. Ф. Таги-Заде приведенных в виде приложений 3[10]

 

 

Таблица 6.10

Показатели Обозначение Размерность Номер опытов
прикидочный
Давление газа перед горелками кГ/см2
0,5 0,3 0,4
Количество действующих горелок _ шт.
Температура уходящих газов за котлом Tу.г 0С
Температура воздуха в котельной tкот 0С
Состав уходящих газов за котлом:          
углекислота кислород окись углерода СО2 О2 СО % % % 3,2 10,4 2,5
Коэффициент избытка воздуха за котлом __ 1,04 1,16 1,12
Потери тепла с уходящими газами % 7,4 9,2 10,3
Потери тепла вследствие химической неполноты сгорания % 6,5
Потери тепла в окружающую среду % 2,2 2,2 2,2
Коэффициент полезного действия котла % 83,9 88,6 87,5

 

При составлении номограммы в основу положено уравнение:

, (6.50)

Для удобства составления номограммы в формуле произве­дены следующие преобразования:

а) величина С (отношение средней теплоемкости неразбав­ленных воздухом продуктов сгорания в температурном интервале от 0° до tу.гк их теплоемкости в температурном интервале от 0° до tмакс заменено величиной С1, равной:

, (6.51)

б) произведение коэффициента К (отношение средней теплоемкости 1 нм3 воздуха в температурном интервале от 0 до tу.г. к теплоемкости 1 нм3 неразбавленных воздухом продуктов сго­рания в температурном интервале от 0° до tмак на коэффи­циент В (соотношение объема сухих и влажных продуктов сгорания в теоретических условиях) заменяется величиной С2, равной:

 

, (6.52)

 

тогда формула для определения q2 принимает вид:

 

. (6.53)

 

Изменение величин С1 и С2 в зависимости от температуры продуктов сгорания приведено в табл. 6.11 [9].

Значение С1 и С2

Таблица 6.11

Топливо Температура продуктов сгорания, 0С
150-300 700-900 1400-1600
С1 С2 С1 С2 С1 С2
Нефтепромысловый газ 4,0 3,2 4,3 3,4 4,7 3,5
Природный газ 4,1 3,2 4,5 3,4 4,8 3,6
Кокосовый газ 4,0 3,0 4,4 3,2 4,7 3,4
Доменный газ 5,8 5,3 6,4 5,7 - -

 

Из приведенной таблицы видно, что коэффициенты С1 и С2 являются постоянными в больших интервалах температур ухо­дящих газов, что и используется при составлении номограмм, в зависимости от полученных при замерах данных о температурах уходящих газов и величины h.

Рассмотрим примеры применения номограмм для определения q2.

Пример 6.4:Замерами продуктов сгорания за котлом установ­лено: температура уходящих газов равна 340°С, RО2=8,8%; СО=0,2%. Температура воздуха в котельной равна 16° С.

Решение. Искомая точка на оси абсцисс будет соответст­вовать температуре 340 — 16=324°С; а значение равно:

Для нахождения ответа восстанавливаем перпендикуляр из точки, соответствующей 324°С, ведем его до пересечения на шкалу q2, с линией

Проектируя точку пересечения на шкалу q2, находим величи­ну потерь тепла с уходящими газами, равную 16,8%.

Сравнивая полученную величину с величиной потерь тепла с уходящими газами, полученной расчетным путем по формулам, указанным в примере наладочных испытаний, результаты кото­рых приведены в табл.6.9 (опыт 1) видим, что значения в обоих случаях совпадают.

Такое же совпадение точности значений q2полученных рас­четным путем в этом примере наладки, с величиной q2, найденной по номограмме, получим и при соответствующих значениях температуры уходящих газов, состава продуктов сгорания и температуре воздуха в котельной, указанных в опыте 2 табл. 6.9.

Пример 6.5:Определить потери тепла q3 от химической неполноты сгорания в условиях, приведенных в предыдущем примере.

Решение. Теплотворная способность 1 нм3 сухих уходя­щих продуктов сгорания по их составу, установленному заме­ром, определяется по формуле:

,

.

Величину потерь тепла с уходящими газами в процентах на­ходим по номограмме для определения потерь тепла от химического недожога при сжигании природного газа.

Для этого на оси абсцисс находим точку, соответствующую найденной теплотворной способности продуктов сгорания, вос­станавливаем из нее перпендикуляр до пересечения с линией 2 + СО + СН4 = 9%, проектируем найденную точку на шка­лу q3 и находим, что ее величина для нашего примера составляет 0,8%.

Сравнив это значение потерь тепла от химической неполноты сгорания со значением этой величины, полученной расчетным путем по формулам, приведенным в табл.6.9 (опыт 1), находим, что значения совпадают. Это еще раз подтверждает практиче­скую ценность применения номограмм при проведении нала­дочных испытаний.

Как было отмечено ранее, в объем работ по итогам испыта­ний входит составление графиков, характеризующих зависи­мость важнейших технологических величин при балансовых испытаниях парового котла. В графиках приводятся технологи­ческие показатели, полученные в процессе испытания котла, в зависимости от его нагрузки; температура уходящих газов, яв­ляющаяся важнейшим фактором, определяющим величину по­терь тепла с уходящими газами (q2) и потери в окружающую среду; давление газа и воздуха на горелках и связанный с ними избыток воздуха в исследуемой точке газового тракта.

График является наглядным материалом для изучения ре­жима работы котла, как при нагрузках, принятых при периоде теплотехнических испытаний, так и при любых промежуточных нагрузках. Если рекомендуемые на период испытаний нагрузки составляют 50, 70, 90 и 100%, то, пользуясь построенным графи­ком, не трудно с достаточной практической точностью устано­вить величины технологических показателей работы котла при любых нагрузках, лежащих в указанном диапазоне.

Графики должны строиться, примерно, для следующих па­раметров:

а) нагрузка котла (Д, Т), температура уходящих газов (°С), потеря тепла в окружающую среду (q5, %), потеря тепла с ухо­дящими газами (q2,%), к. п. д. котла (%); такой примерный график приведен в приложении 1;

б) нагрузка котла (Д,т), давление воздуха на горелках (мм вод. ст.), давление газа на горелках (мм вод. ст.), коэф­фициент избытка воздуха за котлом ( ), расход газа (нм3/час);

в) нагрузка котла (Д,т), температура уходящих газов за котлом (°С), коэффициент избытка воздуха за котлом ( ), со­держание в уходящих газах за котлом СО2, СО, О2 и углеводо­родов, если их наличие в уходящих газа установлено;

г) нагрузка котла (Д, т), разрежение в топке (мм вод. ст.), разрежение за котлом (мм вод. ст.), сопротивление газоходов котла (мм вод. ст.).

В случаях, когда в задачу теплотехнических испытаний вхо­дит исследование работы не только котлов, но и хвостовых поверхностей, количество показателей в графиках соответствен­но увеличивается. В частности, возникают величины, характе­ризующие состав уходящих газов; их температуру и другие пока­затели по газовому тракту, т. е. за экономайзером, воздухоподо­гревателем, дымососом, в различных сочетаниях параметров.

 








Дата добавления: 2015-06-01; просмотров: 1868;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.073 сек.