Файл: Эстеркин, Р. И. Эксплуатация котлоагрегатов на газовом топливе.pdf

проведения наладочных испытаний. В результате выбора наи­ более экономичного режима сжигания газа удалось повысить к. п. д. котлоагрегата без проведения каких-либо реконструк­ тивных мероприятий на 4,5%.

Таблица 27

Результаты испытаний котла ТП-35 до и после наладки цроцесса горения

Особо серьезное внимание следует уделять ликвидации присосов воздуха в газовый тракт котельного агрегата, а также утечек из воздушного тракта. Присосы воздуха в газовый тракт не только снижают к. п. д. котлоагрегата вследствие возраста­ ния потери тепла с уходящими газами, но и увеличивают расход электроэнергии на привод тягодутьевых устройств. На рис. 39 приведена (по данным испытаний) зависимость мощности, по­ требляемой электродвигателями дымососа и вентилятора, от избытка воздуха. Приведенная зависимость получена при испы­ тании котла ТП-35 производительностью 35 т/ч. Повышение избытка воздуха в топке с 1,0 до 1,2 приводит к увеличению мощности, потребляемой электродвигателем вентилятора, на 23 и дымососа — на 14 квт, т. е. суммарный расход электроэнергии увеличивается на 37 квт, что составляет 21% от мощности, по­ требляемой при работе котла на газе с нагрузкой 40 т/ч.

Для улучшения работы конвективных поверхностей нагрева необходимо правильно организовать омывание поверхностей

164

нагрева продуктами сгорания. В ряде случаев продукты горения движутся в газоходе неполным сечением, что приводит к вы­ ключению части рабочей поверхности нагрева. Часто продукты горения движутся параллельно поверхности нагрева, не пересе­ кая ее, что ухудшает передачу тепла поверхности нагрева. Если имеется достаточный запас по тяге, целесообразно иногда так изменять газоходы, чтобы скорость движения продуктов горения повысилась.

Значительное влияние на передачу тепла поверхности на­ грева в водотрубных котлах оказывает правильное устройство

Рис. 39. Зависимость мощности, потребляемой электродвигателями дымососа и вентилятора, от избытка воздуха в топке.

направляющих газы перегородок. Так, например, в котлах Шухова рекомендуется устанавливать вместо одной перего­ родки, отжимающей продукты горения в пучок, две перегородки на третьем и пятом рядах труб, что повышает коэффициент теплопередачи примерно на 3—5%.

Особое внимание при эксплуатации следует обращать на плотность газовых перегородок. При наличии неплотностей в га­ зовых перегородках часть продуктов горения протекает мимо поверхности нагрева, что повышает температуру уходящих газов и снижает к. п. д. котлоагрегата.

Перевод котлоагрегатов на газ, как показали многочислен­ ные испытания, позволяет значительно снизить в котельных установках расход электроэнергии на собственные нужды. При сжигании твердого топлива электроэнергия расходуется на пы­

165

леприготовление или привод механических топочных устройств, тягу, дутье, приготовление и подачу питательной воды, транс­ порт твердого топлива и удаление очаговых остатков. При сжи­ гании газового топлива расход электроэнергии на подачу и при­ готовление питательной воды сохраняется без изменения, а на пылеприготовление или привод механических топочных уст­ ройств, транспорт твердого топлива и очаговых остатков — от­ сутствует.

В котельных установках промышленных предприятий и элек­ тростанций значительное количество электроэнергии затрачи­ вается на привод тягодутьевых устройств. Расход ее составляет около 40% от общего расхода на собственные нужды, однако не все имеющиеся возможности снижения расхода электроэнер­ гии при эксплуатации котельных агрегатов полностью исполь­ зуются. Одним из источников снижения расхода электроэнергии является приведение тягодутьевой установки в соответствие

спроизводительностью котлоагрегата и сопротивлением газового

ивоздушного трактов, а также внедрение в эксплуатацию эко­ номичных способов регулирования производительности тяго­ дутьевых машин.

Втабл. 28 приведены сравнительные величины расходов электроэнергии на тягу и дутье при сжигании газа и твердого топлива для котлоагрегатов ТП-35 и Эри-Сити.

Таблица 28

Расход электроэнергии на тягу и дутье котлоагрегатов ТП-35 и Эри-Сити при сжигании твердого и газообразного топлива

166

В результате перевода котла ТП-35 на газ расход электро­ энергии на привод дымососа снизился за счет уменьшения из­ бытка воздуха и выключения из работы золоуловителя. Расход электроэнергии на привод вентилятора остался неизменным, так как наряду с уменьшением коэффициента избытка воздуха при сжигании газа возросло сопротивление комбинированной пылегазовой горелки. Удельный расход электроэнергии на 1 т вырабатываемого пара снизился в 1,67 раза главным образом из-за отсутствия расхода электроэнергии на пылеприготовление.

У котла фирма Эри-Сити, оборудованного до перевода на газ цепной механической решеткой, на которой сжигался уголь марки ПЖ, расход электроэнергии на привод дымососа сни­ зился в 2,1 раза за счет значительного уменьшения избытка воздуха. Расход электроэнергии на привод вентилятора возрос в 1,35 раза в связи с заметным увеличением сопротивления воздушного тракта за счет горелочных устройств. Если сопро­ тивление цепной механической решетки совместно со слоем топ­ лива не превышало 50 мм вод. ст., то сопротивление газовых горелок по воздушной стороне составило 125 мм вод. ст.

Таким образом, перевод котлоагрегатов на газ, как правило, приводит к снижению расхода электроэнергии на тягу, но не всегда на дутье. Следовательно, для снижения расхода электро­ энергии на дутье желательно применение горелочных устройств, имеющих минимальное сопротивление по воздушной стороне.

Снижение сопротивления газового, а иногда и воздушного тракта при сохранении установленных тягодутьевых машин с осевыми направляющими аппаратами для регулирования их производительности не обеспечивает экономичного расхода элек­ троэнергии на их привод. Регулирование работы тягодутьевых машин осевыми направляющими аппаратами экономично только при снижении производительности до 50% от номинальной. Экономичными способами при глубоком регулировании произ­ водительности тягодутьевых машин являются осевые направ­ ляющие аппараты с двухскоростными электродвигателями и электромагнитные муфты.

В условиях эксплуатации при устойчивом сезонном газоснаб­ жении значительный эффект может быть получен путем умень­ шения диаметра рабочего колеса дымососа (вентилятора) на период работы котлоагрегата на газовом топливе. Необходимо иметь запасное рабочее колесо, рассчитанное для работы котло­ агрегата на газе.

В качестве примера рассмотрим случай, когда вентилятор имеет излишний напор, и для повышения его экономичности необходимо уменьшить напор путем уменьшения диаметра ра­ бочего колеса. Вентилятор типа ВД-10 имеет производитель­ ность 25 000 м3/ч и к. п. д. 0,64 при напоре 275 мм вод. ст., в то время как сопротивление сети при этой производительности составляет 140 мм вод. ст. (см. рис. 21). В связи с этим

16?

вентилятор должен работать с прикрытым шибером, который создает добавочное сопротивление 135 мм вод. ст. (отрезок Ъс). Число оборотов вентилятора 970 об/мин. Внешний диаметр ра­ бочего колеса 1000 мм. Мощность на валу вентилятора

Характеристика сети 1 пересекает характеристику вентиля­ тора в точке d. На режиме точки d, соответствующей работе без шибера, напор вентилятора равен 240 мм вод. ст., произво­ дительность— 35 000 м3/ч, к. п. д. — 0,58.

Рассмотрим возможность реконструкции вентилятора путем уменьшения диаметра рабочего, колеса для снижения развивае­ мого им напора при сохранении числа оборотов электродвига­

Уменьшение диаметра рабочего колеса до 895 мм приведет к тому, что вентилятор будет создавать напор

Очевидно, что и в этом случае вентилятор будет создавать избыточный напор, однако расход электроэнергии снизится:

Рассмотренный вариант реконструкции рабочего колеса вен­ тилятора дает экономию электроэнергии по сравнению с перво­ начальной конструкцией на 2 2 ,8 %.

ТЕПЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОТЛОАГРЕГАТОВ ПРИ СЖИГАНИИ ГАЗА

Экономичность работы котельного агрегата при сжигании газа определяется потерями тепла от химического недожога и с уходящими газами. Следовательно, котел будет иметь макси­ мальный к. п. д., горелочные устройства обеспечивают сжигание газа без потери тепла от химического недожога при низком коэффициенте избытка воздуха в топке, а температура уходящих газов имеет минимально допустимую величину по условиям предотвращения конденсации водяных паров.

Расчет показывает, что если коэффициент избытка воздуха за установкой не превышает 1,2 , а температура уходящих газов несколько больше температуры точки росы, то к. п. д. (брутто) котлоагрегата может достигать 96 %.

168

Многочисленные испытания котельных, агрегатов, оборудо­ ванных различными наиболее распространенными газовыми горелками, показали, что с учетом конструктивных особенностей

Рис. 40. Тепловая характеристика котлов НРч и Универсал-6 при различных компоновках и конструкциях газовых горелок (ИГК-60М, ЛНИИ АКХ Ю. И. Лобынцева, горизонтальных щелевых, форкамерной Укргипрогорпромгаза).

котлов их экономические показатели могут быть обобщены с удовлетворительной для практики точностью едиными зависи­ мостями. На рис. 40 показаны зависимости, характеризующие

169

экономичность использования газа в топках чугунных секцион­ ных котлов типа НРч и Универсал-6 по данным испытаний при установке наиболее распространенных горелок и их различной компоновке. Потеря тепла от химического недожога во всех испытаниях отсутствовала. При тепловой нагрузке поверхности

Температура уходящих газов при указанном диапазоне измене­ ния тепловой нагрузки изменялась от 150 до 325° С. Потеря тепла

На рис. 41, а приведены (по данным испытаний) к. п. д. (брутто) котлов типа ДКВ и ДКВР без хвостовых поверхностей нагрева производительностью от 2 до 10 т/ч, оборудованных различными горелками (вертикальными щелевыми; с периферий­ ной выдачей газа в закрученный поток воздуха; щелевыми инжекционными конструкции П. А. Кузьмина, инжекционными ЛНИИ АКХ конструкции Ю. И. Лобынцева). Во всех опытах потеря тепла от химического недожога отсутствовала, а избыток воздуха.за котлом составлял— 1,2 при изменении теплового на­

170