ТОПКИ ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗА

В топках промышленных котельных агрегатов широко ис­пользуется природный газ различных месторождений.

Из многочисленных конструкций газовых горелок для про­мышленных котельных агрегатов в настоящее время применя­ются инжекционные горелки полного предварительного смеше­ния, горизонтальные и вертикальные щелевые горелки с прину­дительной подачей воздуха, комбинированные газомазутные и пылегазовые горелки.

Из различных конструкций инжекционных горелок полного предварительного смешения достаточно эффективными явля­ются блочные инжекционные горелки, разработанные производ­ственно-техническим предприятием «Промэнергогаз» на базе исследований и конструктивных схем, выполненных ЛНИИАКХ (Ленинградский научно-исследовательский институт Академии коммунального хозяйства). На рис. 3-25 показана блочная инжекционная горелка.

При необходимости сохранения твердого топлива в качестве резервного блочные инжекционные горелки рекомендуется уста­навливать на боковых стенах топочной камеры. Горелки приме­няются для котлов производительностью до 10 т/ч. Колоснико­вая решетка топки при работе на газе во избежание перегрева и присоса воздуха закрывается листовым асбестом и засыпается битым шамотным кирпичом'. Розжиг горелок, производится горя­щим запальником с тыльной стороны в следующем порядке. После выполнения всех операций по подготовке котла и про­дувке газопровода подносят горящий запальник к тыльной сто­роне смесителя горелки и, приоткрыв рабочую задвижку, уста­навливают давление газа перед горелкой 2000—3000 Па. Затем, быстро передвигая запальник, поджигают газ в каждом смеси­теле и сразу же увеличивают давление газа перед горелкой до

5000—6000 Па с таким расчетом, чтобы горящие струйки 1газа из смесителя переместились в туннель горелки. Розжиг, горилки выполняют два человека. Все операции должны быть выполнены быстро и так, чтобы не произошел отрыв пламени от туннеля горелки. Если не удастся по каким-либо причинам быстро Под­жечь газ в каждом смесителе, пуск горелки прекращают и после тщательней вентиляции топки в течение 15—20 мин вторично производят зажигание горелки. Следует также немедленно пре-

кратить подачу газа в горелку, если при увеличении давления газа произойдет погасание из-за отрыва пламени от туннеля. Регулирование производительности горелки производится по­степенным изменением давления газа перед ней. Горелки устой­чиво работают при изменении давления газа в пределах от 5000 до 85 000 Па.,

При эксплуатации топок, оборудованных блочными инжекционными горелками, необходимо следить за состоянием тунне­лей, своевременно производя их ремонт в случае разрушения. При переходе на резервное твердое топливо туннели всех горе­лок закладываются огнеупорным кирпичом, а с колосниковой решетки убирается битый шамотный кирпич. Для выполнения этих работ требуется расхолаживание топки.

При работе блочных горелок, как показали испытания, про­цесс горения заканчивается на расстоянии 18—20 калибров от выходного среза смесителя (за характерный размер принята ши-

рина огневой щели смесителя), т. е. при принятой в конструкции горелки ширине щели 60 мм длина факела не превышает 1200 мм. Следует учитывать, что горелки работают с низкими коэффициентами избытка воздуха при давлении газа перед го­релкой не менее 20 000 Па. Зависимость коэффициента избытка воздуха на выходе из горелки от давления газа перед ней пока­зана на рис. 3-26.

При устойчивом газоснабжении и резервном слоевом способе сжигания твердого топлива для котлоагрегатов производитель­ностью до 20 т/ч применяются горизонтальные щелевые (подо­вые) горелки.

На рис. 3-27 показана установка горизонтальных щелевых горелок в топке переведенного на газ парового котла ДКВ-4-14, а на рис. 3-28 — в топке водогрейного котла ТВГ-8, предназна­ченного только для сжигания газа. Горизонтальные щелевые го­релки просты по конструкции, однако при эксплуатации имеют ряд особенностей. Опыт эксплуатации показал, что при пони­женных нагрузках котла вследствие затягивания пламени в щель происходит перегрев металла газового коллектора и преждевременный выход его из строя. Исследованиями установ­лено, что температура металла газового коллектора зависит от скорости газа внутри него, скорости воздуха, омывающего кол­лектор, и излучения огнеупорного материала щели. Во избежа­ние перегрева газового коллектора скорость газа в нем должна быть не менее 7—8 м/с при минимальной нагрузке котельного

агрегата.

Диаметр газовыпускных отверстий горизонтальных щеле­вых горелок должен быть не менее 2 мм, так как при меньшем диаметре наблюдается закоксовывание отверстий плотными от­ложениями. Существенное влияние на качество работы горелок оказывает равномерность распределения воздуха по длине щели, которое зависит от состояния колосников решетки. Перед уста­новкой горелок и выкладкой пода необходимо проверить состоя-

ние колосникового полотна решетки и заменить дефектные ко­лосники.

При эксплуатации топок, оборудованных подовыми горел­ками, на отдельных установках возникали пульсации пламени и продуктов горения, сопровождавшиеся однотонным гудением либо звуками, напоминающими сильную барабанную дробь.

Описанные явления возникали вследствие вибрационного горе­ния. В основе механизма вибрационного горения лежит взаимо­действие зоны горения и потока. Механизм пульсационного горе­ния изучен недостаточно, и в связи с этим ликвидация вибра­ций в основном осуществляется эмпирически.

Процесс горения при работе подовых горелок заканчивается на расстоянии 17—20 калибров от газовыпускных отверстий. При этом длина факела увеличивается с уменьшением коэффи­циента избытка воздуха.

На рис. 3-29 показана установка вертикальных щелевых го­релок на котле ДКВР-10-14. Установка горелок 'на боковых стенах топочной камеры позволяет осуществить переход на ре­зервное твердое топливо без демонтажа горелочных устройств, Однако переход на твердое топливо требует закладки щелей го­релок, открытия амбразур забрасывателей, снятия защитного слоя битого шамотного кирпича с колосниковой решетки. Эти операции могут быть выполнены без расхолаживания котла, од­нако требуют не менее четырех часов при хорошей организации работ. Обратный переход на газообразное топливо возможен только при расхолаживании котла, так как необходимо выпол­нить закладку амбразур забрасывателей.

Опыт эксплуатации и испытания вертикальных щелевых го­релок показали, что они устойчиво работают в диапазоне изме­нения давления газа от 2500 до 35 000 Па, выдавая факел дли­ной около 20 калибров от газовыпускных отверстий.

При эксплуатации горелки необходимо следить за состоя­нием щелей, выполненных из огнеупорного кирпича, не допус­кая их разрушения. При пониженных нагрузках котла допу-

стима работа на двух противоположных горелках, расположен­ных ближе к фронту котла. Следует учитывать, что вертикаль­ные щелевые горелки имеют небольшое сопротивление по воз­душной стороне, поэтому для контроля давления воздуха необ­ходимо устанавливать перед ними наклонные тягонапоромеры. На рис. 3-30 приведена зависимость расхода воздуха от его дав­ления перед горелкой при различном коэффициенте избытка воздуха.

При резервном жидком топливе наиболее распространены комбинированные газомазутные горелки типов ГМГ, НГМГ (рис. 3-17, 3-15) и РГМГ (рис. 3-19). Газовая часть горелок

ГМГ и НГМГ включает в себя газовыпускные отверстия, распо­ложенные на торцевой части газового ствола. У горелок РГМГ газовыпускные отверстия расположены в газораздающем кол­лекторе, имеющем форму кольца.

При работе на газе вентилятор распыливающего (первич­ного) .воздуха у горелок типа НГМГ отключается и в канал пер­вичного воздуха подается воздух из основного воздухопровода для охлаждения мазутной форсунки. Опыт эксплуатации пока­зал, что при работе на мазуте возможно закоксовывание газо­выпускных отверстий, особенно при неправильной установке ма­зутного ствола (см. рис. 3-16). Поэтому при наладочных испы­таниях необходимо уточнять диаметр газовыпускных отверстий в зависимости от теплоты сгорания газа. При подборе отвер­стий их диаметр рассчитывается на скорость выхода газа при номинальной нагрузке в пределах от 60 до 90 м/с. Температуру газа перед газовыпускными отверстиями следует принимать около 50 °С. При плановых остановках котельного агрегата не­обходимо проверять диаметр газовыпускных отверстий и в слу­чае их закоксовывания производить прочистку.

У горелок ГМГ при работе на газе мазутная форсунка уда­ляется, и в горелку подается небольшое количество первичного воздуха во избежание перегрева его завихрителя. Все рассмот­ренные горелки предназначены для раздельного сжигания газа и мазута. Однако кратковременная работа горелок на газе и мазуте в период перехода с одного вида топлива на другое до­пускается. В горелках РГМГ для удобства удаления форсунки из воздушного короба она крепится к кольцу-раме двухосным кронштейном, позволяющим ей совершать поступательное и вра­щательное движения. При выводе форсунки из воздушного ко­роба центральное отверстие закрывается специальными захлопками.

При переводе пылеугольных топок на сжигание газа обычно применяются комбинированные пылегазовые горелки. В каче­стве примера пылегазовых горелок на рис. 3-31 показана го­релка конструкции Оргэнергостроя с расходом природного газа 2000 м³/ч. При работе на газе подвижная часть телескопической трубы с чугунным насадком и конусом убирается внутрь го­релки.

Опыт эксплуатации показал, что у горелки с периферийной выдачей газа в закрученный поток воздуха наблюдается нару­шение плотности сочленения с обмуровкой топочной камеры. В результате воздействия газовоздушного потока на стенки ам­бразуры он через неплотности швов кирпичной кладки прони­кает в обмуровку. Если газовоздушная смесь попадает в топку и сгорает в ней, это не опасно, но возможно выбивание газо­воздушной смеси в помещение цеха и загазовывание его. Для ликвидации утечек газа рекомендуется применять уплотнение в виде металлического кольца, которое закладывается в обму­ровку (8 на рис. 3-31).

При эксплуатации горелок наблюдается также повреждение газовых коллекторов и оплавление амбразур. На' рис. 3-32 по­казаны различные формы применяемых газовых коллекторов и наиболее характерные места их повреждений.

Надежность розжига газовых горелок с „принудительной по­дачей воздуха зависит главным образом от положения запаль­ника по отношению к амбразуре горелки и от плотности шибе­ров, регулирующих подачу воздуха в горелку. Розжиг каждой из установленных горелок должен производиться от индивиду­ального запальника, устанавливаемого в запальное отверстие. Устойчивость пламени запальника зависит от разрежения

в топке и плотности шибера, регулирующего подачу воздуха в горелку. В связи с этим перед вводом запальника в топку необходимо плотно закрыть шибер, регулирующий подачу воз­духа, и отрегулировать разрежение в верхней части топки, ко­торое должно составлять 20—30 Па. При высокой топке разре­жение в ее верхней части перед розжигом горелки следует сни­зить до 10 Па, так как при этом разрежение в зоне горелки достигает 70—90 Па. Пламя запальника должно располагаться в непосредственной близости от амбразуры и над ней, как пока­зано на рис. 3-33, а.

При устойчивой работе запальника подача газа в горелку производится плавно, так, чтобы давление газа не превышало 10—15 % номинального. Воспламенение газа, выходящего из горелки, должно происходить немедленно. Если газ, выходящий из горелки, сразу же не воспламенится, необходимо быстро за­крыть подачу газа к горелке, удалить из топки запальник и про­вентилировать в течение 10—15 минут топочную камеру. По­вторный розжиг горелки разрешается только после устране­ния причин, воспрепятствовавших ее нормальному пуску.

При внесении запальника в топку и розжиге горелки необ­ходимо соблюдать осторожность, находясь в стороне от за­пального отверстия. После воспламенения газа, выходящего из горелки, производят подачу воздуха с таким расчетом, чтобы светимость пламени уменьшилась,, но не произошло отрыва его от горелки. Для повышения производительности горелки сна­чала увеличивают на 10—15 % давление газа, а затем соответ­ственно давление воздуха, восстанавливая прежнее разрежение в топке. При устойчивой работе первой горелки приступают по­следовательно к розжигу остальных горелок.

Отключение горелок производится поочередно. Для этого постепенно ступенями сначала уменьшают расход воздуха, идущего к горелке, а затем давление газа при соответствующем восстановлении разрежения в топке. После достижения мини­мального давления газа, при котором горелка работает устой­чиво, сначала полностью закрывают подачу газа, а затем по­дачу воздуха.

При растопке очередность зажигания горелок выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить равномерное распределе­ние температур в объеме топочной камеры. Так, например, при установке четырех вертикальных щелевых горелок на боковых стенках топочной камеры после зажигания первой горелки сле­дует разжечь горелку на противоположной стене. Прогрев топки вплоть до включения котла в паровую магистраль лучше про­изводить на двух горелках во избежание ускоренной форсировки топки.

Регулирование форсировки топки производится изменением давления газа и воздуха перед всеми установленными горел­ками при поддержании постоянного разрежения в верхней части топочной камеры. При этом в топках с общей подачей воздуха ко всем горелкам (например, топки с подовыми горел­ками) необходимо следить, чтобы факелы, выходящие из каж­дой щели, были примерно одинаковыми.

Регулировать форсировку топки отключением отдельных го­релок следует только при крайней необходимости и только в том случае, когда они имеют индивидуальную регулировку воздуха.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как производится изменение форсировки топки?

2. Как контролируется воздушный режим топки?

3 Как устроен пневмомеханический забрасыватель топок ПМЗ-РПК, ПМЗ-ЧЦР и ПМЗ-ЛЦР?

4. В чем заключается подготовка топки ПМЗ-РПК к первичному пуску?

5. Как производится растопка топки ПМЗ-РПК?

6. В чем заключается обслуживание топок ПМЗ-РПК и ПМЗ-ЛЦР?

7. Каковы устройство и основные правила эксплуатации топок скорост­ного горения ЦКТЙ системы В. В. Померанцева?

8. Какие факторы влияют на производительность шахтных мельниц?

9. Как определяется тонкость пыли?

10. Какие основные правила необходимо соблюдать при эксплуатации шахтно-мельничных топок?

11. Какие факторы влияют на экономичность работы шахтно-мельнич­ных топок?

12. Какие конструкции амбразур применяются у шахтно-мельничных топок?

13. Каковы основные правила эксплуатации пневматических топок ЦКТИ системы А. А. Шершлева?

14. Как устроены мазутные форсунки горелок типа НГМГ и ГМГ?

15. Как устроена ротационная форсунка?

16. Каковы основные правила эксплуатации топок для сжигания жид­кого топлива?

17. Каковы основные правила эксплуатации топок, оборудованных блоч­ными инжекционными горелками?

18. Каковы основные правила эксплуатации газомазутных горелок типа ГМГ и НГМГ?

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ