Теплотехническое оборудование

КОНТРОЛЬ «АД ПРОЦЕССОМ 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 мощ: ности и экономичность работы агрегата.

Изменение форсировки топки связано с изменением расхода пара и достигается регулированием количества подаваемого в топку топлива и воздуха при поддержании постоянньгм. 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 топорных устройствах, является коэффициент избытка воздуха.

Потеря теплоты с уходящими газами зависит от вида сжигае­мого топлива, нагрузки котлоагрегата, коэффициента избытка воздуха, температуры уходящих газов, температуры воздуха, забираемого дутьевым вентилятором. Потеря теплоты рт химиче­ской неполноты горения зависит от вида топлива и содержания в нем летучих, способа сжигания топлива и конструкции топки, коэффициента избытка воздуха в топке, уровня и распределения температуры в топочной камере, организации смесеобразователь­ных процессов в топке (горелке и топочной камере). Потеря теплрты от механической неполноты горения зависит от вида сжигаемого топлива и его фракционного состава, форсировки колосниковой решетки и топочного объема, способа сжигания топлива и кон­струкции топки, коэффициента избытка воздуха. При слоевом сжигании топлива потеря зависит также от зольности топлива, а при факельном сжигании — не зависит.

Таким образом, потери теплоты с уходящими газами, от хими­ческой и механической неполноты горения зависят от коэффициен­та избытка воздуха. При этом потеря <уа с ростом коэффициента избытка воздуха увеличивается, а потери <73 от химической и механической неполноты горения (в определенном интервале изме­нения коэффициента избытка воздуха) снижаются. Следовательно, существует такой коэффициент избытка воздуха, при котором сумма потерь теплоты с уходящими газами, от химической и меха­нической неполноты горения минимальна. Этот коэффициент из­бытка воздуха называют оптимальным, т. е. наиболее выгодным.

Воздух, подаваемый в топку для организации процесса горения, регулируется обслуживающим персоналом, а поступающий через неплотности (лючки, гляделки, шлаковые затворы и т. д.) неуправ­ляем. Очевидно, что воздух, поступающий в топку неорганизо­ванно, используется неэффективно.

В процессе эксплуатации коэффициент избытка воздуха следует определять возможно ближе к топочной камере. Однако из-за высоких температур коэффициент избытка воздуха обычно опре­деляют после конвективных поверхностей нагрева, т. е. за котлом. В этих условиях на его абсолютное значение оказывают влияние бесполезные присосы воздуха. Кроме того, следует учитывать, что в газоходе за котлом определяется средний коэффициент из­бытка воздуха, а это означает, что одни горелки могут работать с а < 1, а другие с а >1. Поэтому правильно регулировать и контролировать коэффициент избытка воздуха можно, только ликвидировав присосы воздуха в системе пылеприготовления, топке, предыдущих газоходах, а также правильно распределив рас­ход воздуха по горелкам (по зонам решетки при слоевом сжигании).

Обычно для каждой топки, работающей на определенном топ­ливе, оптимальный коэффициент избытка воздуха выявляется специальными испытаниями. Это значение а, полученное в резуль­тате испытаний, указывается в режимной карте для различных форсировок топки (нагрузок котла).

В процессе эксплуатации следует не только поддерживать опти­мальным коэффициент избытка воздуха, но и периодически прове­рять его. 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 в них ИОг, (суммарное содержание С02 и 302) 02, СО, СН4 и Н2. При небольшом содержании азота в топливе (N§3%) коэффи­циент избытка воздуха подсчитывается по азотной формуле

А = — 3,76 (Оа — О. БСО — 0,5На — 2СНЛ) 1 (3_1 ^

Где М2, 0„, С02, Н2, СН4 — содержание азота, кислорода, оксида углерода, водорода и метана в сухих продуктах сгорания, % объ­ема.

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

П/^мако

А « (3-2)

Или кислородной

АЯ*2ПГ01> (3'3>

Где ИОГкс — характеристика горючей массы топлива, представ­ляющая собой максимальное содержание К02 при полном сгорании топлива в теоретических условиях, г. е. при а — 1; И02 — объем­ное содержание трехатомных газов СОа и ЭОа в сухих продуктах сгорания, %; 02 — 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 ИО“8*0. Поэтому при контроле над коэффициентом избытка воздуха рекомендуется пользоваться кислородной формулой с анализом продуктов сгора­ния на содержание 02.

Однако во всех случаях следует периодически проверять отсут­ствие химической неполноты горения и значение К02макс. В усло­виях эксплуатации, например при сжигании газа или мазута, такая проверка 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 И02 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 сгорения на ИОз и 02; содержание Оа в продуктах сгорания доводится до 1—2%.

Результаты измерений во всех режимах (а всего следует про­верить 6—10 режимов) сводятся в табл. 3-1. По данным таблицы строится зависимость содержания 02 от содержания Н02, показан­ная на рис. 3-1. Все точки, характеризующие режимы, в которых отсутствует химическая неполнота горения, должны лежать на одной прямой. Нарушение однозначной зависимости содержания

Результаты анализа продуктов сгорания за котлом при постоянном давлении газа (мазута) перед горелками и различном расходе воздуха в них

02 от содержания Н02 указывает на появление химической непол­ноты горения (точки ж, з на прямой / и точки 7, 8 на прямой II). Для определения К02макс следует прямые / и // продолжить до пересечения с осью абсцисс и прочитать на ней значения НО”3*0- В рассматриваемом примере для газа ИО-Г“0 = 11,8%, а для мазута ИО“““0 = 16,5%.

%

9 8 7 6

5 Ь 3

Г 1

°5 6 7 8 9 10 11 12 13 /4 15 16 %

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), а 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, ? тякже минимальной при котопой топка еще работает устойчиво и происходит надежная циркуляции 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 § 13-4).