Газовые горелки

НАЛАДКА РАБОТЫ ГАЗОГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ

Наладка работы газовых горелок производится специализиро­ванной организацией или инженерно-техническими работниками предприятия, прошедшими специальную подготовку. Наладка га­зовых горелок является газоопасной работой, а поэтому должны выполняться все требования правил техники безопасности, преду­смотренные для этих работ.

Прежде чем приступить к наладке газовых горелок, необходимо провести комплекс подготовительных работ. При выполнении под­готовительных работ следует обращать серьезное внимание на все оборудование цеха (котлы, печи и другие агрегаты, использующие газовое топливо), а не только на систему газоснабжения и горе - лочные устройства.

Проверка соответствия выполненных монтажных работ проекту и выявление дефектов монтажа производятся при наружном и внутреннем осмотрах.

Основной целью наладки газогорелочных устройств является получение их технических характеристик, а также выявление усло­вий надежной и экономичной работы. В результате наладки должны быть определены: производительность горелок, качество смешения газа с воздухом, коэффициент избытка воздуха на вы­ходе из горелок, диапазон устойчивой работы горелок. После про­ведения наладочных работ и испытаний составляется режимная карта, пользуясь которой обслуживающий персонал регулирует работу горелок.

Инжекционные горелки

Основной целью наладки инжекционных горелок является полу­чение коэффициента избытка воздуха на выходе из них не менее

1,5 для горелок полного предварительного смешения и расчетного избытка по первичному воздуху — для горелок неполного предва­рительного смешения. Поэтому наладка инжекционных горелок должна начинаться с измерения коэффициента избытка воздуха на выходе из горелки.

Для определения коэффициента избытка воздуха на выходе из инжекционной горелки по анализу газовоздушной смеси выби­рается и предварительно градуируется сечение в конце диффузора. Выбранное сечение разбивается на ряд равновеликих по площади окружностей, и показания снимаются по вертикальной и горизон­тальной осям диффузора. Газозаборная трубка вставляется через отверстие в корпусе горелки, а затем место ее прохода уплотняется асбестовым шнуром.

Отбор проб производится одной трубкой последовательно во всех точках при установившемся режиме работы горелки.

Коэффициент распределения концентрации любого компонента смеси (например, 02) по сечению

_ (Оз^-КОа^-НОаЬ-Ь • • ~(Ог)л

(и—1) (О2)о

Где (ОгЬ, (02)2 и т. д. — содержание кислорода в точках отбора пробы, %; (О2)о — содержание кислорода в центре, сечения, %; п — число точек замера.

Установив давление газа перед горелкой, равное проектному, и полностью открыв воздушно-регулировочную шайбу, следует убе­диться в устойчивости работы горелки. После этого приступают к испытанию горелки. При этом производятся следующие измере­ния: давление газа перед горелкой, анализ газовоздушной смеси в различных точках после диффузора на С02 и 02, полный анализ газа, поступающего в горелку. По данным измерений подсчиты­вается теоретическое количество воздуха Уо, необходимое для го­рения, коэффициент инжекции, избыток воздуха в каждой точке выходного сечения горелки, коэффициент распределения концен­трации кислорода по сечению и средний избыток воздуха. Коэффи­циент инжекции

02м—01

А —_ -____ _

21—0™ ’

А коэффициент избытка воздуха в каждой точке сечения

Где О“1 — содержание кислорода в газовоздушной смеси, %; 0£ — содержание кислорода в газе, %; У0 — теоретическое количество воздуха, необходимое для горения, м3/м3.

Тогда средний избыток воздуха на выходе из горелки

В дальнейшем все отборы проб осуществляются в центре го­релки, а полученный анализ усредняется путем умножения полу­ченных результатов на коэффициент распределения концентрации.

Если в результате испытаний горелки средний коэффициент из­бытка воздуха оказался ниже 1,05 (для горелки полного предвари­тельного смешения) или ниже расчетного (для горелки неполного предварительного смешения), необходимо заменить сопло, умень­шив его диаметр. Однако целесообразность и возможность замены сопла на меньший диаметр должны быть проверены следующим ориентировочным расчетом.

1. Определяется диаметр сопла, при котором горелка должна подсасывать необходимое количество воздуха (при рг=5000 мм вод. ст. и 5Т=0), мм,

Где /5Г — диаметр горла инжектора, мм; У0 — теоретическое коли­чество воздуха, необходимое для горения, м3/м3; рв — плотность воздуха, кг/м3; рг — плотность газа, кг/м3; а — коэффициент из­бытка воздуха, принимается равным 1,15.

2. Сравнивается диаметр установленного сопла с диаметром сопла, полученным в результате расчета. Если окажется, что диа­метр установленного сопла равен или меньше полученного в ре­зультате расчета по вышеприведенной формуле, то это указывает на погрешность испытаний или значительные отступления от чер­тежей при изготовлении горелки. Для выяснения этого испытания следует повторить, а при совпадении результатов — произвести полную ревизию горелки, проверив качество ее изготовления и со­ответствие рабочим чертежам.

3.

Если диаметр установленного сопла окажется больше диа­метра, полученного расчетом, то сопло следует заменить на вы­бранное расчетом. Перед этим следует проверить, сохранится ли производительность горелки при располагаемом давлении газа. Давление газа, которое необходимо поддерживать для сохранения производительности горелки при изменении диаметра сопла, мм вод. ст.,

Затем вместо установленного сопла вставляется сопло, имею­щее диаметр, полученный расчетом, и снова измеряется коэффици­ент избытка воздуха на выходе из горелки при полностью откры­той воздушно-регулировочной шайбе.

Для определения производительности отдельной горелки сни­мают ее расходную характеристику. Для этого необходимо одно­временно измерять расход, температуру и давление газа перед го­релкой, а также вести отбор проб газа для определения его со­става или плотности. Расход газа определяется посредством нор­мальной диафрагмы, соединенной с О-образным манометром или наклонным тягомером, на перепаде давления меньше 20 мм вод. ст. с микроманометром. Диафрагма должна быть рассчитана и уста­новлена в соответствии с Правилами 28—64 (Издательство стан­дартов, 1968). Температура газа измеряется ртутным термометром с ценой деления 1° С. Давление газа измеряется 11-образиьш или пружинным образцовым манометром. Снятие расходной характе­ристики горелки производится на действующем агрегате при нор­мальной работе всех остальных горелок.

Расходная характеристика горелки снимается в широком диапа­зоне изменения давления газа. Так, у инжекционных горелок дав­ление газа изменяется от максимального, при котором происходит отрыв пламени (но не более 9000 мм вод. ст.), до минимального, при котором происходит проскок. Для этого, установив нормаль­ное давление газа перед горелкой, записывают показания всех при­боров. Затем, прикрывая рабочую задвижку, снижают давление газа перед горелкой на 100—200 мм вод. ст. и снова записывают показания всех приборов. Таким образом, для каждого давления газа определяется производительность горелки. Давление газа пе­ред горелкой снижается до тех пор, пока не наступит проскок пла­мени. Аналогично повышается давление газа перед горелкой с фик­сацией показаний всех приборов до тех пор, пока не произойдет отрыв пламени или давление газа не достигнет 9000 мм вод. ст. При снятии расходной характеристики количество режимов должно быть не менее 40—50.

По результатам измерений составляется расходная характери­стика в табличной или графической форме. Пример расходной ха­рактеристики дан в табл. 65.

Расходная характеристика позволяет в эксплуатационных усло­виях контролировать производительность горелки по величине дав­ления газа перед ней. Кроме того, устанавливаются пределы, при которых происходят проскок и отрыв пламени, что позволяет пра­вильно выбрать режим работы горелки и настроить предохрани­тельные устройства и предохранительно-запорный клапан ГРУ.

Результаты описанных испытаний позволяют судить о качестве работы горелки и разработать необходимые мероприятия, направ­ленные на повышение надежности и экономичности сжигания газа.

Горелки с принудительной подачей воздуха

При наладке горелок с принудительной подачей воздуха сни­мают их регулировочные характеристики. Это позволяет в эксплуа­тации поддерживать заданный избыток воздуха, при котором от­сутствуют потери тепла от химической неполноты горения.

Пользуясь регулировочными характеристиками, для эксплуата­ционного персонала составляют режимную карту горелки. В ре­жимной карте должны быть приведены следующие показатели: давление газа перед горелкой, давление воздуха перед горелкой, число работающих горелок для определенного режима работы агрегата, иногда — степень открытия воздушных шиберов и газо-

Вых задвижек. Пример режимной карты турбулентной горелки приведен в табл. 66.

Неудовлетворительное качество смешения часто наблюдается и в горелках с принудительной подачей воздуха. Особенно чувстви­тельны к качеству смешения горелки с прямой подачей воздуха. При плохом смешении факел у этих горелок становится вялым, растянутым и часто затягивается в газоходы, о чем можно судить по повышению температуры продуктов сгорания, покидающих установку.

Одним из существенных факторов, влияющих на качество сме­шения, является соотношение между скоростью воздуха и ско­ростью газовых струек, выходящих из отверстий горелки. При этом снижение скорости газа и повышение скорости воздуха, как пра­вило, приводит не только к ухудшению экономичности горелки, но может вызвать отрыв пламени и потухание горелки.

При наладке горелок с принудительной подачей воздуха часто наблюдаются с&учаи нагрева корпуса горелки до высокой темпе­ратуры, приводящей к быстрому выходу ее из строя. Явления пе­регрева горелок чаще всего обусловлены слишком ранним предва­рительным смешением и в связи с этим — преждевременным заго­ранием газовоздушной смеси.

Так, в горелке, показанной на рис. 48, хорошее смешение газа с воздухом приводило к затягиванию пламени в корпус горелки, его разогреву и обгоранию насадка. Это происходило при пони­женной теплопроизводительности горелки, особенно в период роз­жига. Указанное явление было ликвидировано путем уменьшения диаметра выходного насадка, что повысило среднюю скорость вы­хода газовоздушной смеси. Диапазон регулирования горелки уве­личился.

При наладке подовых горелок основное внимание должно быть обращено на равномерность распределения воздуха по отдельным горелкам и длине щели каждой горелки. Потери тепла от химиче­ской неполноты горения при избытке воздуха в топке более 1,25 чаще всего бывают обусловлены неравномерным распределением воздуха по отдельным горелкам. Для этого на остановленном агре­гате проводятся специальные испытания, которые заключаются в следующем: пускается в работу дутьевой вентилятор и устанав­ливается расход воздуха, примерно равный расходу при номиналь­ной нагрузке (при этом в топке должно поддерживаться разреже­ние 2—3 мм вод. ст.), либо —за счет естественной тяги или вклю­чения в работу дымососа.

При установившемся воздушном режиме и разрежении в топоч­ной камере производится измерение скорости выхода воздуха из щели каждой горелки по всей ее длине. Измерения производятся через каждые 300—400 мм пневмометрической трубкой или анемо­метром. Значительное расхождение (более 20%) скорости выхода воздуха из щелей разных горелок указывает на неравномерное его распределение. Улучшить распределение воздуха по отдельным горелкам можно установкой специальных воздухораспределитель­ных решеток под каждой щелью; при этом чем меньше живое се­чение решетки по отношению к площади щели, тем равномернее распределение воздуха и тем больше необходимый напор, созда­ваемый вентилятором.

Работу подовых горелок также можно улучшить за счет увели­чения высоты щели до 400 мм, однако при этом следует установить контроль за температурой газораспределительной трубы горелки во избежание ее перегрева

При наладке горелочных устройств и производстве измерений необходимо помнить, что все эти работы являются газоопасными

И, помимо общих правил, необходимо учитывать особенности про­водимых испытаний, соблюдая дополнительные меры предосторож­ности. КИП, временно подключаемые к системе газопроводов, должны иметь отключающие краны, а соединительные резиновые трубки — быть абсолютно плотными и не размещаться поблизости от поверхностей, имеющих высокую температуру. После окончания измерений все приборы должны быть отключены, а краны прове­рены, на плотность обмыливанием. Приборы, заливаемые ртутью, поверх нее должны иметь столбик воды. Продувать импульсные линии приборов, подключенных к газопроводам, следует на улицу, для чего резиновые шланги выводятся за окно. При этом необхо­димо проверять, чтобы поблизости не было открытого огня. Нельзя продувать аспираторы в помещении цеха, а также сжигать ото­бранную пробу газа до отсоединения прибора от газозаборной трубки.

Особенно осторожно надо испытывать инжекционные горелки на проскок и отрыв пламени. Эти испытания могут проводиться только на одной горелке при нормальном режиме работы осталь­ных горелок. При испытании на проскок или отрыв пламени сле­дует находиться в стороне от воздушно-регулировочной шайбы и в то же время внимательно следить за работой горелки. Давление газа перед горелкой понижают или повышают постепенно. Персо­нал, обслуживающий агрегат, заранее должен быть оповещен о проводимых испытаниях и проинструктирован.