Схемы установки средств измерений при испытании котлоагрегатов на жидком и газообразном топливе

При разработке схемы установки средств измерения для ис­пытания котельных агрегатов на газе следует предусмотреть измерения, необходимые для снятия регулировочной характери­стики горелки. Регулировочная характеристика горелки пока-

мельницами. Перечень средств измерения и их краткая харак­теристика приведены в табл. 10-8. В связи со сложностью от­бора проб пыли из гравитационных сепараторов молотковых мельниц эти измерения могут не производиться. В этом случае может быть использована следующая ориентировочная зависи­мость тонкости пыли от скорости аэросмеси в -шахте:

Топливо. Сланец Каменные Бурые Фрезерный

угли угли торф

Остаток на сите 90 мкм . . 30—40 35—50 55—65 —

Скорость аэросмеси, м/с . . 1,2—1,8 2,2—1,9 2,2—3,0 3,5—4,5

Не обязательно также определение содержания горючих после золоуловителя.

зывает соотношение между давлением газа и давлением воз­духа, при котором поддерживается оптимальный коэффициент избытка воздуха на выходе из горелки. Следовательно, регу­лировочная характеристика горелки позволяет персоналу для каждого давления газа устанавливать давление воздуха, при котором процесс горения будет наиболее эффективным.

Схема расстановки средств измерения, необходимых для снятия регулировочной характеристики горелки, показана на рис. 10-14, а в табл. 10-9 приведены перечень и краткая ха­рактеристика средств измерения, применяемых при испытании. Многочисленные исследования и испытания различных горе­лок с принудительной подачей воздуха показали, что расход и давление воздуха связаны между собой однозначно только при

постоянном коэффициенте избытка воздуха. В связи с этим до снятия регулировочной характеристики необходимо определить, хотя бы ориентировочно, оптимальный коэффициент избытка

воздуха.

Ориентировочное определение оптимального коэффициента избытка воздуха производится путем анализа продуктов горе­ния на выходе из топочной камеры котельного агрегата на со­держание в них R0₂ и 0₂ (см. § 3-1).

При выбранном оптимальном коэффициенте избытка воз­духа снимают зависимость расхода воздуха от его давления перед горелкой в следующем порядке: 1) устанавливают но­минальное давление газа перед всеми горелками; 2) устанав­ливают перед всеми горелками давление воздуха, соответст­вующее оптимальному коэффициенту избытка воздуха, выпол­няя для этого режима контрольный анализ продуктов горения на содержание R0₂ и 0₂; 3) снижают давление газа перед всеми горелками примерно на 10—15 % по сравнению с уста­новленным, уменьшая затем подачу воздуха с таким расчетом, чтобы коэффициент избытка воздуха остался неизменным (этоконтролируется анализом продуктов горения, в которых содер­жание R0₂ и 0₂ должно оставаться на прежнем уровне); по­степенно снижая давление газа и затем давление воздуха пе­ред всеми горелками, снимают зависимость V_B = f{P_B) при 8— 10режимах, при которых удается поддерживать постоянным коэффициент избытка воздуха; 4) результаты испытания сво­дят в таблицу (табл. 10-10),по данным которой составляют ориентировочную регулировочную характеристику горелки (пример такой характеристики приведен в табл. 10-11); 5)ори-

ентировочную регулировочную характеристику горелки уточ­няют путем контрольного полного анализа продуктов горения с определением содержания СО, СН₄ и Н₂ при окончательном выборе (αопт (см. § 10-7).

Испытания горелок с предварительной закруткой воздуш­ного потока производятся аналогично описанным, но с допол­нительными опытами, в которых выявляется влияние степени крутки на оптимальный коэффициент избытка воздуха. Степень крутки воздушного потока у горелок с тангенциальным подво­дом воздуха изменяется с помощью языкового шибера, а у не-

которых конструкций лопаточных закручивателей — изменением угла установки лопаток.

Мазутные форсунки чаще всего испытываются совместно с котельным агрегатом, так как измерения, характеризующие качество распыла мазута, могут быть выполнены только на специальных стендах. Перед испытанием котельных агрегатов, оборудованных мазутными форсунками, следует найти опти­мальное положение форсунки по отношению к амбразуре и убедиться в том, что факел, выдаваемый форсункой, не сопри­касается с задней стенкой топочной камеры.

Снятие регулировочных характеристик мазутных форсунок обычно не выполняется и выбор оптимального коэффициента избытка воздуха производится в целом для котельного агре­гата при различных нагрузках.

На рис. 10-15 показана типичная схема измерений, приме­няемая при испытании котлов типа ДКВ и ДКВР на жидком и газообразном топливе. Перечень средств измерения и их краткая характеристика приведены в табл. 10-12. Измерения расхода газа (7 на рис. 10-15), давления газа и его темпера­туры перед диафрагмой или счетчиком могут не производиться. При сжигании жидкого топлива может не измеряться его рас­ход, если сложно установить расходный бак. Однако измере­ние расхода газа и жидкого топлива позволяет проконтролиро­вать точность сведения теплового баланса.

10-7. ОПРЕДЕЛЕНИЕОПТИМАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ИЗБЫТКА ВОЗДУХА

Определение оптимального коэффициента избытка воздуха рекомендуется производить в два этапа. На первом этапе оп­ределяется ориентировочное значение оптимального коэффици­ента избытка воздуха. На втором этапе производится уточне­ние и окончательный выбор оптимального коэффициента из­бытка воздуха. Второй этап выполняется после проведения опытов по выбору оптимальной тонкости пыли и положения факела в топочной камере.

Определение ориентировочного и окончательного значений оптимального коэффициента избытка воздуха производится при четырех нагрузках котлоагрегата (номинальной, минималь­ной и двух промежуточных).

Ориентировочное определение оптимального коэффициента избытка воздуха производится путем анализа продуктов горе­ния с определением содержания R0₂ и 0₂ на выходе из топоч­ной камеры или за первой, ближайшей к топке поверхностью нагрева. Перед этим следует уплотнить тракт продуктов горе­ния котлоагрегата, т. е. ликвидировать присосы холодного воз­духа.

При сжигании топлива в топках с цепными решетками и пневмомеханическими забрасывателями для определения ори-

ентировочного коэффициента избытка воздуха следует сначала выбрать распределение воздуха по зонам и соплам пневмозаброса, а также скорость цепной решетки. Скорость цепной ре­шетки и распределение воздуха по зонам и на пневмозаброс выбирается с таким расчетом, чтобы процесс горения заканчи­вался перед последней зоной. Для этого в 1 и 4-ю зоны (по движению решетки) подается примерно 15%, во 2 и 3-ю зоны примерно 75 % и на сопла пневмозаброса около 10 % воздуха, необходимого для горения. При сжигании топлива на цепных решетках без забрасывателей в 1 и 4-ю зоны подается 15— 20 %, а во 2 и 3-ю 80—85 % воздуха, необходимого для горе­ния. При этом устанавливается толщина слоя для антрацита 180—220 мм, каменных углей 80—120 мм и бурых углей 200— 250 мм.

В пылеугольных топках с молотковыми мельницами опыты ведутся при расчетной тонкости помола пыли. Распределение вторичного воздуха следует осуществить так, чтобы факел рас­полагался на оси горелок и находился на одинаковом расстоя­нии от стен топочной камеры, а сепарация пыли в холодную воронку отсутствовала. Подача топлива и воздуха на все мель­ницы должна быть одинаковой.

На каждой нагрузке проводится три-четыре опыта: при ми­нимальном, максимальном и одном-двух промежуточных коэф­фициентах избытка воздуха. Минимальный коэффициент из­бытка воздуха при слоевом сжигании топлива рекомендуется принимать не менее 1,2, максимальный не более 1,8. В пыле­угольных топках минимальный коэффициент избытка воздуха 1,1 —1,15; максимальный 1,45.

Во время опытов измеряются следующие величины: на­грузка котла, давление и температура перегрева пара, состав продуктов горения с определением содержания R0₂ и 0₂ на выходе из топки и в уходящих газах, температура уходящих газов, температура воздуха перед воздухоподогревателем, после него и перед мельницами, разрежение по тракту продуктов го­рения, давление воздуха по воздушному тракту, содержание горючих в шлаке и уносе, уловленном в золоуловителе.

При сжигании жидкого и газообразного топлив, как пока­зали многочисленные испытания, оптимальный коэффициент избытка воздуха соответствует его минимальному значению, при котором отсутствует потеря тепла от химической непол­ноты горения. Поэтому для ориентировочного определения оп­тимального коэффициента избытка воздуха а'_опт достаточно произвести анализ продуктов горения на выходе из топки или возможно ближе к ней с определением содержания R0₂ и О₂, построив зависимость, показанную на рис. 3-1. Кроме того, из­меряются: нагрузка котла, давление и температура перегрева пара, состав продуктов горения в уходящих газах, температура воздуха перед горелками, давление газа (мазута) или их рас­ход на горелки, давление вторичного воздуха перед горелками.

На втором этапе после выбора оптимального положения фа­кела (распределения воздуха по зонам при слоевом сжигании) и оптимальной тонкости пыли производится окончательный вы­бор оптимального коэффициента избытка воздуха. Для этого при каждой из выбранных нагрузок котла проводится 3—4 опыта в узком диапазоне изменения коэффициента избытка воздуха а₀пт = а'опт± (0,03-4-0,04). В этих опытах производятся все измерения, необходимые для све­дения теплового баланса котлоагрегата (см. § 10-5 и 10-6), а также выполняется полный ана­лиз продуктов горения с опреде­лением . содержания СО, СН₄ и

Н₂.

100, (10-16)

За оптимальный коэффициент избытка воздуха принимается такой, при котором сумма потерь тепла с уходящими газами, от химической и механической не­полноты горения и расход элект­роэнергии на тягу и дутье мини­мальны. Обычно выявление а₀пт производится графически. Для этого расход электроэнергии на тягу и дутье (в процентах) необ­ходимо пересчитать в условные потери тепла по формуле

где Ъ — удельный расход услов­ного топлива на 1 кВт-ч вы­работанной энергии, кг/кВт-ч; Л/т, _д — средний часовой расход электроэнергии на тягу и дутье, кВт; Q_H^p — низшая теплота сго­рания рабочей массы сжигаемого топлива, кДж/кг; В — рас­ход топлива, кг/ч.

Пример графического выбора оптимального коэффициента избытка воздуха по результатам испытаний показан на рис. 10-16.

10-8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ТОНКОСТИ ПЫЛИ

Основной целью опытов является определение тонкости пыли, при которой сумма потерь тепла от химической и меха­нической неполноты горения и условного расхода тепла на размол (ф-ла 3-4) имеет минимальное значение. Опыты обычно

проводятся при двух нагрузках котлоагрегата: номинальной и 0,7—0,8 номинальной. На каждой нагрузке котлоагрегата про­водится 4 опыта с последующим построением зависимости qз + q₄ + q_э = f(R₉₀).

На рис. 10-17 показана ориентировочная зависимость необ­ходимой тонкости пыли при размоле ее в молотковых мель­ницах.

Опыты по выявлению оптимальной тонкости пыли рекомен­дуется проводить при следующих остатках на сите R₉₀:

Топливо Остаток на сите R₉₀

Каменные угли 15; 20; 25; 35

Бурые угли 30; 40; 45; 50

Изменение тонкости пыли при раз­моле ее в молотковых мельницах с гравитационными сепараторами дости­гается изменением подачи в мельницу воздуха. При установке инерционных сепараторов тонкость пыли регулиру­ется поворотным шибером, а при цен­тробежных сепараторах — поворотом лопаток.

Перед началом опытов следует установить возможность сжигания наиболее грубой пыли по условиям ее сепарации в холодную воронку и шла­кования топочной камеры. В опытах по выявлению оптимальной тонкости пыли производятся все измерения, не­обходимые для составления теплового баланса котла (см. § 10-5). Опыты проводятся при ориенти­ровочно выбранном оптимальном коэффициенте избытка воз­духа.

В системах пылеприготовления с молотковыми мельницами отбор проб пыли производятся из аэропотока (поток пыли с воздухом или другим сушильным агентом). Метод отбора пыли в этом случае основан на отборе небольшой части аэро­смеси с последующим отделением из нее пыли. Для отбора аэросмеси используют специальные отборные трубки ВТИ им. Ф. Э. Дзержинского или трубки Альнера с последующим от­делением пыли в циклоне. Затем пробы пыли разделываются и для просеивания отбирается средняя проба массой около 25 г. На рис. 10-18 приведена одна из распространенных схем отбора пыли с трубкой нулевого типа ВТИ им. Ф. Э. Дзержин­ского, циклоном и тканевым фильтром. Для отбора пробы не­обходимо равенство скоростей в точке отбора основного потока в канале и отводимого потока во входном сечении трубки. В приведенной схеме это достигается путем поддержания рав-

ной нулю (по микроманометру) разности статических напоров, измеряемых в канале (в точке отбора) и внутри отборной трубки. Очень важно также правильно выбрать место отбора пыли. При выборе места отбора рекомендуется соблюдать сле­дующие правила: в сечении отбора основной поток должен на­ходиться в установившемся состоянии, в потоке должны от­сутствовать обратные токи, отбор желательно производить на вертикальных участках.

Выбор оптимальной тонкости пыли по результатам опытов обычно производится графически. Пример выбора оптимальной тонкости пыли показан на рис. 3-11.