Горелки на коксовом, доменном и других газах

Горелки на коксовом, доменном и других газах Анемометр

Основные технические характеристики паровых и водогрейных котлов

Расчетные параметры, характеризующие работу котла, указываются в паспорте котла, составленном изготовителем по установленной форме (прил. 4 к ПБ 10-574–03) и хранящемся у владельца в течение всего срока эксплуатации.

На каждом котле должна быть прикреплена заводская табличка с маркировкой паспортных данных, нанесенных способом, обеспечивающим четкость и долговечность изображения.

На табличке парового котла должны быть нанесены следующие данные:

  • наименование, товарный знак организации-изготовителя;
  • обозначение котла;
  • номер котла по системе нумерации организации-изготовителя;
  • год изготовления;
  • номинальная паропроизводительность Dп в т/ч;
  • рабочее давление на выходе в МПа (кгс/см2);
  • номинальная температура пара на выходе в °С.

На табличке водогрейного котла должны быть нанесены следующие данные:

  • наименование, товарный знак организации-изготовителя;
  • обозначение котла;
  • номер котла по системе нумерации организации-изготовителя;
  • год изготовления;
  • номинальная теплопроизводительность Q в МВт (Гкал/ч); рабочее давление на выходе в МПа (кгс/см2);
  • номинальная температура воды на выходе в °С.

В обозначении парового котла приводятся:

  • тип,
  • паропроизводительность (т/ч),
  • абсолютное (избыточное) давление пара рп, (МПа или кгс/см2),
  • вид топлива (Г – газ, М – мазут);
  • котлы под наддувом обозначаются буквой Н.

Например: ДКВР-10/13; Е-25-2,4 ГМ; ДЕ-6,5/14-225 ГМ; Е-1/9-Г.

В обозначении водогрейного котла приводятся:

  • тип – КВ (котел водогрейный);
  • вид топлива (Г – газ, М (Ж) – мазут, соляра);
  • тип топки (Н – под наддувом);
  • номинальная тепловая мощность (МВт или Гкал/ч);
  • номинальная температура воды на выходе из котла, °С;
  • давление газа (Гн – низкое; Гс – среднее);
  • автоматизированный котел обозначается буквой «а»;
  • С – стальной.

Например: КВ-ГМ-10-50; КСВа-2,5-Гс; КВа-3-95; КВа-0,75Ж-115.

На каждом котле, введенном в эксплуатацию и после проведенных технических освидетельствований, должна быть на видном месте прикреплена табличка форматом не менее 300×200 мм с указанием следующих данных:

  • регистрационный номер;
  • разрешенное давление;
  • число, месяц и год следующего внутреннего осмотра и гидравлического испытания.

Основные технические характеристики паровых котлов:

  • номинальная паропроизводительность, Dп, т/ч – максимальное рабочее количество пара, вырабатываемого котлом, в течение 1 ч;
  • параметры получаемого пара:
  • рабочее (расчетное, или разрешенное) давление пара, рп, МПа (кгс/см2);
  • пробное давление, рпроб, МПа (кгс/см2);
  • вид пара (насыщенный, перегретый);
  • температура насыщенного пара, tнас, °С (при рабочем давлении пара рп или температуре перегретого пара, tпп, °С);
  • температура питательной воды, °С;
  • паровой и водяной объем котла, м3;
  • объем воды, м3;
  • время испарения этого объема, мин.

Основные технические характеристики водогрейных котлов:

номинальная теплопроизводительность (тепловая мощность), Q, Гкал/час (МВт) – максимальное рабочее количество теплоты, воспринимаемое водой, за 1 ч работы; 1 Гкал/ч = 1,163 МВт;

параметры воды:

  • рабочее давление воды, МПа (кгс/см2);
  • минимально допустимое давление воды рв при номинальной температуре tв;
  • пробное давление, рпроб, МПа (кгс/см2);
  • минимально допустимая температура воды на входе в котел, °С;
  • номинальная температура воды на выходе из котла, °С;
  • номинальный расход воды через котел, Gв, м3/ч, а также минимально и максимально допустимый;
  • гидравлическое сопротивление, не более, МПа.

Общие параметры, характеризующие паровые и водогрейные котлы:

  • вид топлива и его характеристики;
  • тип горелочного устройства;
  • поверхность нагрева котла: радиационная, конвективная, общая, S, м2;
  • расчетный КПД, брутто, % при сжигании газа и мазута;
  • сопротивление газового и воздушного трактов, Па (мм вод. ст.);
  • температура продуктов сгорания на выходе из топки, за котлом, температура уходящих газов – при сжигании газа и мазута;
  • содержание в уходящих газах О2, СО, NOX;
  • конструктивные показатели: внутренний диаметр барабанов, толщина стенки барабанов, длина цилиндрической части верхнего и нижнего барабанов; диаметры опускных труб, экранных и конвективных труб; шаг труб экранов, их число; габариты котла.

Горелки на коксовом, доменном и других газах

Компания ООО «Газтехаппарат» разрабатывает, изготавливает и осуществляет доставку газового оборудования во все областные центры и города: Москва, Московская область, Санкт-Петербург, Новосибирск, Екатеринбург, Нижний Новгород, Самара, Омск, Орел, Оренбург, Челябинск, Ростов-на-Дону, Уфа, Волгоград, Красноярск, Пермь, Воронеж, Саратов, Краснодар, Тольятти, Тюмень, Ижевск, Барнаул, Ульяновск, Иркутск, Владивосток, Ярославль, Хабаровск, Махачкала, Новокузнецк, Томск, Кемерово, Рязань, Астрахань, Пенза, Набережные Челны, Липецк, Тула, Киров, Чебоксары, Калининград, Курск, Крым, Улан-Удэ, Ставрополь, Магнитогорск, Брянск, Иваново, Тверь, Белгород, Сочи, Нижний Тагил. В Украину: Киев, Донецк. В Беларусь: Минск. В Азербайджан: Баку. В Узбекистан: Ташкент. В Татарстан: Казань. в Молдавию: Кишинев.

Видео

Смотреть видео

Доменный газ

Процесс выплавки чугуна в доменных печах сопровождается образованием больших количеств доменного или колошникового газа, близкого по своему составу к воздушному генераторному газу.

Доменная печь представляет собой шахтную печь высотой до 35 и диаметром до 9,5 м с полезным объемом до 2500 м3.

В состав шихты доменных печей входят железные и марганцевые руды и их заменители, топливо и флюсы. Топливом для подавляющего большинства доменных печей служит каменноугольный кокс в виде кусков размером 25-80 мм, обладающий высокими механическими качествами. Содержание летучих в металлургическом коксе обычно не превышает 2%.

Шихтовые материалы загружаются в печь послойно. Воздух, подаваемый в печь через фурмы, предварительно подогревается до 500-800°С в регенеративных подогревателях – кауперах, насадки которых периодически нагреваются за счет сжигания в них 15-25% доменного газа.

Над фурменным поясом создается окислительная зона высотой около 500 мм. Выше, в слое шихты, имеющей температуру 1800-2000° С, происходит интенсивное восстановление двуокиси углерода, заканчивающееся на высоте примерно 1000 мм от фурм. В этой же зоне происходит плавка чугуна.

Восстановление железа из руды идет в области температур от 400 до 950° С за счет расхода части окиси углерода и водорода газа, а в области более высоких температур – за счет кислорода закиси железа. В верхней части шахты происходит удаление из шихты внешней и внутренней влаги, заканчивающееся при температуре около 800°С, здесь же из кокса выделяются летучие вещества. Из известняка, входящего в состав шихты, выделяется двуокись углерода, которая смешивается с газами, поднимающимися снизу.

Доменный газ зависит от особенностей шихты и колеблется примерно в следующих пределах, %: С02 – 4 -16, СО – 34-25, СН4 – 0-0,4, Н2 – 1-3 и N2 – 56-59. Теплота сгорания колеблется от 3,4 до 4,2 Мдж/м3.

Доменный газ при выходе составляет около 4000 м3 на 1 т чугуна или до 350 000 м3/ч для современной крупной доменной печи. Температура газа 200-400° С, давление до колошника 500-1200мм вод. ст. в зависимости от сопротивления газопроводов, аппаратуры очистки и потребляющих газ устройств.

Доменный газ при выходе из колошника содержит от 30 до 90 г/м3 пыли, а потому обязательна тщательная очистка его перед подачей потребителям.

В табл. IV-9 приведен тепловой баланс доменной плавки, из которого видно, что более 50% подводимого тепла переходит в химически связанное и физическое тепло доменного газа.

 Таблица IV-9. Тепловой баланс доменной плавки (на 1т чугуна)

Как было указано, доменный газ расходуется на обогрев кауперов, остальной же газ может быть использован для отопления коксовых, мартеновских (в смеси с коксовым газом) и ряда металлургических нагревательных печей, находящихся рядом с доменным цехом.

В настоящее время ряд доменных печей работает на дутье, обогащенном кислородом, или с присадкой природного газа, заменяющего часть кокса. Состав и выход газа из таких печей отличаются от приведенных.

Классификация котлов

По характеру (виду) вырабатываемого теплоносителя:

  • паровые,
  • водогрейные,
  • пароводогрейные.

По параметрам теплоносителя:

  • паровые котлы с рабочим давлением пара pп более 0,7 кгс/см2 и водогрейные с температурой нагрева воды tв выше 115 °С являются объектами котлонадзора (Ростехнадзора России); на них распространяется действие ПБ 10-574–03 «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» – «надзорные» котлы;
  • паровые котлы с рабочим давлением пара pп не более 0,7 кгс/см2 и водогрейные с температурой нагрева воды tв не выше 115 °С – «не надзорные» котлы; на них распространяется действие «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см2), водогрейных котлов и водонагревателей с температурой нагрева воды не выше 388 К (115 °С)», утвержденных Минстроем России.

По применяемому материалу:

По принципу теплообмена :

  • поверхностные (рекуперативные), в которых передача теплоты от продуктов сгорания к котловой воде происходит через разделительную стенку (поверхность нагрева);
  • контактные, в которых передача теплоты осуществляется при непосредственном контакте (смешении) газов и воды.

По перемещению продуктов сгорания и воды поверхностные котлы делятся на:

  • водотрубные, в которых котловая вода перемещается по трубам, а продукты сгорания движутся снаружи труб;
  • газотрубные (с жаровой трубой (топкой) и пучком дымогарных труб), в которых продукты сгорания движутся внутри труб, омываемых снаружи водой;
  • водотрубно-газотрубные (котел ВК-32, у которого топочная часть – водотрубная, а конвективная – газотрубная).

По организации процесса горения (способу подачи воздуха и удалению продуктов сгорания):

  • работающие под разрежением; могут иметь тягу и подачу воздуха естественную или принудительную. В газовом тракте (и в топке) давление ниже атмосферного (тяга);
  • работающие с противодавлением (под наддувом); топка и газоходы находятся под избыточным давлением по отношению к окружающему воздуху. Подача воздуха и удаление продуктов сгорания производятся принудительно от дутьевого вентилятора.

По характеру движения котловой воды (пароводяной смеси):

  • с естественной циркуляцией (рис. 1, а);
  • с принудительной циркуляцией, когда вода движется за счет напора, создаваемого насосами: с многократной принудительной циркуляцией (рис. 1, б; широкого распространения не получили);
  • прямоточные (без барабанов). По такой схеме работают крупные энергетические котлы на тепловых электрических станциях (Dп = 3950 т/ч, рп = 255 кгс/см2, tпп = 560 °С) и практически все водогрейные котлы (рис. 1, в).

Рис. 1. Схемы циркуляции воды в паровых котлах: а – естественная; б – принудительная многократная; в – принудительная прямоточная; 1 – испарительные подъемные трубы; 2 – верхний барабан котла; 3 – пароперегреватель; 4 – опускные трубы; 5 – водяной экономайзер; 6 – питательный насос; 7 – испарительные трубы; 8 – коллекторы; 9 – побудительный циркуляционный насос

Котлы-утилизаторы сталеплавильных конвертеров

При кислородно-конвертерном процессе продувка чугуна проводится через водоохлаждаемую фурму техническим кислородом (98-99,5 %). Конвертерные газы состоят в основном из оксида углерода (СО = 90-95 %) имеют высокую температуру (более 1700 С) и содержат значительное количество уноса (до 150 г/м3). Выход конвертерных газов цикличный, отличается большой неравномерностью. Продувка конвертера продолжается около 20 мин, длительность межпродувочного периода до 40 мин. Среднечасовой выход газа для конвертера 300 т составляет 1810 м3/ч, а максимальный расход 15010 м3/ч. Выброс СО в таких количествах невозможен, поэтому их дожигание и охлаждение является технологической необходимостью. От конвертеров емкостью не более 150 т металла конвертерные газы направляются в радиационно-конвективный газоотводящий тракт охладителя, в полости которого происходят дожигание окиси углерода и использование тепловой энергии продуктов сгорания[5].

Про анемометры:  Помощники безопасности и световой луч для вилочных погрузчиков

Исследование процесса сжигания конвертерных газов в полости охладителя позволило установить, что за время продувки конвертера кислородом содержание оксида углерода в газах, покидающих конвертер, сначала возрастает, достигает максимума и затем падает.

Котел ОКГ-100-ЗА — однобарабанный, вертикально-водотрубный, с многократной принудительной циркуляцией, имеет П-образную компоновку.

Подъемный газоход (камин) состоит (рис. 13) из наклонной и вертикальной части.Между конвертером3 и камином котла поддерживается разрежение 30-40 Па, обеспечивающее отсос всех газов из конвертераи подсос из атмосферы воздуха, необходимого для их сжигания. В период продувки конвертера пар вырабатывается в охладителе за счет теплоты, выделяющейся отсжигания конвертерных газов, а в межпродувочный период в котле сжигается смесь коксового и доменного газов, т. е. охладитель работает как энергетический котел. В период продувок через нижнее сечение камина подсасывается50–90тыс. м3 воздуха.Процесс перемешивания подсосанного воздуха с газами интенсифицируется острым дутьем от специальной воздуходувки. Расход воздуха через сопла острого дутья составляет 1416 тыс. м3/ч. Струи воздуха пронизывают поток конвертерных газов. Чем равномернее распределены струи по сечению камеры, тем интенсивнее протекает процесс перемешивания газа с воздухом.

Агрегат для сжиганий конвертерных газов использования теплоты их сгорания

Рис. 13. Агрегат для сжиганий конвертерных газов использования теплоты их сгорания:

1, 2 – наклонная и вертикальная части экранированного подъемного газохода; 3 – горловина конвертера; 4 – конвективный испаритель; 5 – экономайзеры; 6 – бункер; 7 – горловина; 8 – трубы Вентури; 9 – дымосос; 10 – труба; 11 – горелка для сжигания доменного газа; 12 – сопла острого дутья

В верхней части подъемный газоход соединяется с горизонтальным газоходом 4, который переходит в опускной газоход 5. Нижняя часть опускного газохода представляет собой бункер 6 с горловиной7, через которую продукты сгорания поступают в двухходовое устройство8, состоящее из большого числа труб Вентури с индивидуальными форсунками и служащее для мокрой очистки.

Подъемный и горизонтальный газоходы полностью экранированы трубами диаметром 38 мм с шагом 42 мм. В опускном газоходе размещены конвективные испарительные поверхности нагрева и водяной экономайзер. На одной из боковых стен топки установлены две горелки для сжигания коксодоменного газа производительностью 10 тыс. м3/ч каждая.В результате проведенных тепловых испытаний установлено следующее:

котлы ОКГ-100-ЗА обеспечивают надежное использование тепловой энергии, выделяющейся при сжигании конвертерных газов, поступающих от 100-тонного конвертера;

максимальный выход конвертерных газовиз горловины конвертера составляет 33–40 тыс. м3/ч;

максимальная производительность котлов в период кислородной продувки конвертера (расход кислорода около 8 тыс. м3/ч) составляет 180–200 т/ч. Производительность охладителя при работе на коксодоменном газе равна 4045 т/ч (расход газа 1820 тыс. м3/ч).

В течение всех плавок обеспечивается полное сгорание, конвертерных газов. Максимальное содержание оксида углерода в горизонтальном (переходном) газоходе обычно не превышает 0,2–0,5 % . Коэффициент полезного действия брутто котлов ОКГ-100-ЗА при сжигании конвертерных газов достигает 87–89 %.

Схема ОКГ-300 с аккумуляторомциркуляционного типа и газгольдером [5]

Рис. 14. Схема ОКГ-300 с аккумуляторомциркуляционного типа и газгольдером [5]:

1 циркуляционные насосы; 2 -паровой аккумулятор; 3 — газоплотная юбка; 4 — горелки; 5 — подъемный газоход; 6 — барабан-сепаратор; 7 — конвективный испаритель; 8 — экономайзер; 9 — труба Вентури; 10 — газоочистка; 11 — газгольдер: 12 дымовая труба; 13, 14 — дымососы; 15 смеситель; 16 — конвертер

Для конвертеров большой производительности используются котлы без дожигания конвертерных газов. В период продувки в ОКГ используется физическая теплота и примерно 10 % химической теплоты конвертерного газа при  = 0,1. Такой коэффициент расхода воздуха принимается из-за трудностей полной герметизации газоотводящего тракта. После охлаждения и очистки весь газ направляется в газгольдер 11(рис. 14).

Из общего количества выработанного пара в период продувкичасть его передается потребителю, а другая часть аккумулируется в паровом аккумуляторе высокого давления.

В межпродувочный период, когда нет газовыделения, на выработку пара расходуется химическая и физическая теплота газгольдерного газа, кроме того, выделяется пар, аккумулированный в «горячей» воде. Количество аккумулируемой теплоты в аккумуляторе определяется из условия обеспечения стабильной паропроизводительности котла-охладителя в продолжение всего цикла конвертерной плавки стали.

Экраны, образующие поверхности нагрева, выполнены цельносварными, мембранными. Нижняя часть подъемного газохода котла (кессон) расположена над горловиной конвертера. В связи с работой ОКГ-300 по схеме без дожигания оксида углерода зазор между горловиной конвертера и кессоном уплотняют с помощью подвижной уплотнительной муфты («юбки»), что дает возможность поддерживать минимальный коэффициент избытка воздуха (0,05-0,11). Над кессоном установлен стационарный газоход ОКГ, состоящий из подъемной, переходной и опускной частей. Во время кислородной продувки газы из горловины конвертера с температурой 1600-1700 °С поступают в котел, где используется физическая и часть химической (соответствующей возможному присосу воздуха) теплоты для выработки насыщенного пара. Для снижения температуры уходящих продуктов сгорания на выходе из ОКГ до 300–380 °С, допускающей нормальную работу газоочистительной установки, в опускной газоход впрыскивают воду.

Котел оборудован системой автоматического питания на протяжении всей плавки; предусмотрена возможность перевода основных поверхностей нагрева на естественную циркуляцию. Такие охладители конвертерных газов имеют незначительное аэродинамическое сопротивление, высокую герметичность и надежность в эксплуатации и не накладывают ограничений на работу основного металлургического оборудования.

При работе ОКГ в переменных режимах на самих котлах выработка перегретого пара практически невозможна, поэтому для перегрева пара используют центральный пароперегреватель (рис. 15).

На фронтовой стене камеры установлена туннельная смесительная горелка доменного газа 1. В задней части камеры потолочные экранные трубы разведены в фестон 3 для прохода газов в газоход конвективной части пароперегревателя.

Пар от КУ поступает в радиационную часть пароперегревателя, затем по перепускным трубам подводится к верхнему пакету его конвективной части. Последняя выполнена по противоточной схеме с горизонтально расположенными змеевиками. Конвективная часть пароперегревателя состоит из двух блоков: первый по ходу пара выполнен из труб диаметром 323 мм, второй из труб диаметром 324 мм. Радиационная часть пароперегревателя выполнена из труб диаметром 323 мм.

Подогреватель доменного газа трубчатый, горизонтальный, расположен между двумя ступенями воздухоподогревателя. Доменный газ проходит внутри труб и делает два хода. Подогретый доменный газ подается к горелке центрального пароперегревателя. Воздухоподогреватель состоит из одноходового трубчатого куба в нижней части опускного газохода и двухходового куба в верхней части газохода. Трубы воздухоподогревателя расположены вертикально. Внутри труб проходят топочные газы. Подогретый воздух используется для сжигания доменного газа в смесительной горелке топки центрального пароперегревателя. Воздухоподогреватель и подогреватель доменного газа выполнены из труб диаметром 453 мм.

Центральный пароперегреватель рассчитан на паропроизводительность 40 т/ч. Давление пара на выходе из пароперегревателя ЦП-6О-С-45 составляет 4,5 МПа, а пароперегревателя ЦП-60-С-19 ~ 1,9 МПа. Температура пара на выходе из пароперегревателей равна соответственно 445 и 380 °С. Температура уходящих газов соответственно составляет 240 и 205 °С.

Центральный пароперегреватель

Рис. 15. Центральный пароперегреватель:

1 – горелка доменного газа; 2 – радиационный пароперегреватель; 3 – фестон; 4 – конвективный пароперегреватель; 5 – взрывные клапаны; 6, 8 – две ступени воздухоподогревателя; 7 – подогреватель доменного газа

Нижний и верхний пределы взрываемости горючих газов

Другая важная особенность горения газо-воздушных смесей — это наличие концентрационных пределов. Горючие газы могут воспламеняться или взрываться, если они смешаны в определенных (для каждого газа) соотношениях с воздухом и нагреты не ниже температуры их воспламенения.

Различают нижний и верхний концентрационные пределы взрываемости (воспламеняемости) — минимальное и максимальное процентное содержание газа в смеси, при которых может произойти воспламенение ее и взрыв.

Нижний предел соответствует минимальному, а верхний — максимальному количеству газа в смеси, при котором происходят их воспламенение (при зажигании) и самопроизвольное (без притока теплоты извне) распространение пламени (самовоспламенение). Эти же пределы соответствуют и условиям взрываемости газо-воздушных смесей.

Нижний предел взрываемости отвечает той минимальной концентрации паров горючего в смеси с воздухом, при которой происходит вспышка при поднесении пламени. Верхний предел взрываемости отвечает той максимальной концентрации паров горючего в смеси с воздухом, выше которой вспышки уже не происходит из-за недостатка кислорода воздуха.

Чем шире диапазон пределов воспламеняемости (называемых также пределами взрываемости) и ниже нижний предел, тем более взрывоопасен газ. У большинства углеводородов пределы взрываемости невелики. Для метана СН4 нижний и верхний пределы взрываемости 5% и 15% объемных соответственно.

Самые широкие пределы взрываемости (воспламеняемости) имеет ряд газов: водород (4,0 — 75%), ацетилен (2,0 — 81%) и окись углерода (12,5 — 75%). Объемное содержание горючего газа в газо-воздушной смеси, ниже которого пламя не может самопроизвольно распространяться в этой смеси при внесении в нее источника высокой температуры, называется нижним концентрационным пределом воспламенения (распространения пламени) или нижним пределом взрываемости данного газа.

Если содержание газа в газо-воздушной смеси меньше нижнего предела воспламеняемости, то такая смесь гореть и взрываться не может, поскольку выделяющейся вблизи источника зажигания теплоты недостаточно для подогрева смеси до температуры воспламенения.

При содержании газа в смеси между нижним и верхним пределами взрываемости подожженная смесь загорается и горит как вблизи источника зажигания, так и при удалении его. Эта смесь взрывоопасна. А если содержание газа в смеси выше верхнего предела взрываемости, то количества воздуха в ней недостаточно для полного сгорания газа.

Существование пределов воспламеняемости (взрываемости) вызывается тепловыми потерями при горении. При разбавлении горючей смеси воздухом, кислородом или газом тепловые потери возрастают, скорость распространения пламени уменьшается и горение прекращается после удаления источника зажигания.

С увеличением температуры смеси пределы воспламеняемости расширяются, а при температуре, превышающей температуру самовоспламенения, смеси газа с воздухом или кислородом горят при любом объемном соотношении.

Пределы воспламеняемости (взрываемости) зависят не только от видов горючих газов, но и от условий проведения экспериментов (вместимости сосуда, тепловой мощности источника зажигания, температуры смеси, распространения пламени вверх, вниз, горизонтально и др.).

Расчетное избыточное давление при взрыве таких смесей следующее: природного газа — 0,75 МПа, пропана и бутана — 0,86 МПа, водорода — 0,74 МПа, ацетилена — 1,03 МПа. В реальных условиях температура взрыва не достигает максимальных значений и возникающие давления ниже указанных, однако они вполне достаточны для разрушения не только обмуровки котлов, зданий, но и металлических емкостей, если в них произойдет взрыв.

Основной причиной образования взрывных газо-воздушных смесей является утечка газа из систем газоснабжения и отдельных ее элементов (неплотность закрытия арматуры, износ сальниковых уплотнений, разрывы швов газопроводов, негерметичность резьбовых соединений и т. д.), а также несовершенная вентиляция помещений, топки и газоходов котлов и печей, подвальных помещений и различных колодцев подземных коммуникаций.

Про анемометры:  Интерфейс бис

Задачей эксплуатационного персонала газовых систем и установок является своевременное выявление и устранение мест утечек газа и строгое выполнение производственных инструкций по использованию газообразного топлива, а также безусловное качественное выполнение планово-предупредительного осмотра и ремонта систем газоснабжения и газового оборудования.

Паровые котлы с естественной циркуляцией воды

Простейший контур естественной циркуляции воды (рис. 2) состоит из верхнего барабана 1 и нижнего коллектора 2, соединенных между собой опускной необогреваемой (или слабо обогреваемой) трубой 3 и подъемной обогреваемой трубой 4, образующими замкнутый контур.

Рис. 2. Простейший контур естественной циркуляции воды: 1 – верхний барабан котла; 2 – нижний коллектор; 3 – опускная труба; 4 – подъемная труба; 5 – обмуровка котла

Естественная циркуляция возникает за счет разности плотностей котловой воды в необогреваемых опускных трубах и пароводяной смеси в подъемных обогреваемых трубах.

Общее количество пара, образующегося в подъемных трубах, многократно меньше, чем количество циркулирующей воды, что обеспечивает интенсивное охлаждение стенок труб.

Отношение массы воды, поступившей в циркуляционный контур, к массе пара, образующегося в нем за тот же промежуток времени, называется кратностью циркуляции.

Кратность естественной циркуляции всегда больше 1 и колеблется от 8 до 50.

Создаваемый при естественной циркуляции напор расходуется на обеспечение скорости и преодоления сопротивлений в контуре при движении воды и пара.

Скорость входа воды в подъемные трубы называется скоростью циркуляции и составляет 0,5–1,5 м/с.

В современных конструкциях котлов испарительные поверхности нагрева выполняются из отдельных пучков труб, подсоединенных к барабанам и коллекторам, которые образуют достаточно сложную систему замкнутых циркуляционных контуров.

Для надежной и безопасной работы парового котла циркуляция в нем должна быть устойчивой, то есть движение потоков воды и пароводяной смеси в циркуляционных контурах должно быть непрерывным и с необходимой скоростью. В противном случае в подъемных трубах могут возникнуть паровые мешки, приводящие к местному перегреву и разрушению стенок труб.

При этом возможно явление застоя или опрокидывания циркуляции, когда пароводяная смесь в подъемных трубах начинает двигаться вниз.

На надежность циркуляции влияют резкие изменения нагрузки, давления и уровня воды в барабане котла, отложения накипи на поверхностях нагрева, приводящие к уменьшению сечения труб.

Сушильные печи

В машиностроении в литейных цехах применяют сушильные установки для сушки форм и стержней, а также для сушки изделий после окраски. Рабочая температура в сушильных установках ниже точки воспламенения газа, поэтому в таких установках газовое топливо сжигается в обособленной топочной камере. Продукты сгорания поступают из топки в рабочее пространство после разбавления их воздухом.

Перевод сушильных установок на газовое топливо осуществляется путем установки газовых горелок в топочном пространстве, расположенном ниже уровня пола. Продукты сгорания поступают в рабочую камеру через специальные отверстия распределительных дымоходов, расположенных вдоль боковых стенок сушильных установок.

Для сушильных установок применяют инжекционные горелки низкого давления. Эти горелки устанавливают вдоль боковых стенок рабочей камеры сушилок. Газ, поступая в горелку, всасывает из окружающего пространства до 50% необходимого для полного сгорания воздуха и смешивается с ним.

Для обеспечения равномерной подачи газа по всей длине горелки газовоздушная смесь поступает последовательно по двум концентричным распределительным трубам. На наружной распределительной трубе имеются колпачки с выходными отверстиями, где происходит горение газа.

Для поверхностной сушки форм и стержней применяют установки с панельными горелками, а также горелки инфракрасного излучения. Использование радиационного нагрева при сушке литейных форм во многом зависит от их конфигурации. Если плоские поверхности нагреваются и сохнут быстро, то сушка глубоких и затененных выемок длится дольше.

Использование газового топлива позволяет организовать поверхностную сушку крупных форм на месте их изготовления с помощью переносных сушилок, что дает большой экономический эффект.

Твердотопливные котлы

Бытовые твердотопливные котлы в основной массе применяются для использования в системах радиаторного отопления с принудительной циркуляцией закрытого типа, но также много и классических моделей (из чугунных секций) приспособленных для работы в гравитационных системах отопления с естественной циркуляцией открытого типа. Используют твердотопливные котлы тогда, когда другие виды энергоносителей недоступны или очень дороги.

Твердотопливные отопительные котлы пригодны также для создания запаса санитарной горячей воды, для обеспечения напольного отопления (водяные теплые полы), это осуществимо с помощью дополнительных специальных аккумулирующих баков большой емкостью (500-1500 литров), бойлеров косвенного нагрева и дополнительной регулирующей смесительно-насосной автоматики.

Есть ряд некоторых особенностей, которые отличают твердотопливные устройства от более привычных для потребителей и инсталляторов — электрических и газовых.

Продукты горения твердотопливных котлов выделяют маленькое количество опасных соединений, потому они практически не наносят вреда окружающей среде.

Твердотопливные котлы являются хорошей альтернативой газовым котлам.

При помощи использования твердотопливных котлов есть возможность значительно снизить расходы на горячую воду и отопление, в связи с чем есть смысл их выбирать.

Современные котлы на пеллетах практически не уступают газовым устройствам в комфорте и удобстве использования.

Применение твердотопливного котла как единственного и основного источника горячей воды и тепла имеет свои нюансы, о которых в большинстве случаев потребитель не знает.

Именно поэтому в данном вопросе необходимо получить максимально возможное количество информации до того, как пользователь примет решение об его установке.

Процесс сгорания топлива с выделением тепла достаточно сильно отличается в твердотопливном и газовом котлах.

На сегодняшний день наиболее распространенный вариант использования твердотопливного котла является применение в качестве резервного устройства для поддержания, либо же полноценного функционирования отопительной системы на случай пропадания газа, либо критического падения давления его.

Как основной источник тепла, твердотопливный аппарат раньше использовался достаточно редко, однако сегодня он стал гораздо популярнее.

Связано это с высокой стоимостью подключения к газопроводу дома, а также распространения строительства частных домов в местах, которые имеют неразвитую инфраструктуру.

По способу сгорания топлива котлы бывают:

— Котлы с естественной тягой — в данных моделях процесс сгорания топлива контролируется термостатическим тяговым регулятором открывающим/закрывающим воздушную заслонку, без дополнительной принудительной подачи воздуха;

— Котлы с дополнительной тягой — в отличие от котлов с естественной тягой данный вид оснащен вентилятором, который дополнительно подает воздух в топку, а мощность вентилятора регулируется в зависимости от сжигаемого топлива и дымовой тяги;

— Пиролизные (газогенераторные) котлы — это котлы с более сложным механизмом горения, который заключается в том, что дрова в первичной камере сгорают в низкокислородной среде и при этом выделяется горючий газ, который воспламеняется во вторичной камере;

— Котлы длительного горения — в данных котлах процесс горения происходит сверху вниз, за счет чего на одной закладки топлива достигается более длительный и равномерный прогрев теплоносителя.

Котлы на смешанном топливе с естественной и принудительной тягой

С помощью обычных классических твёрдотопливных котлов с естественной и принудительной тягой, трудно выполнить основную задачу отопления — автономно в длительный отрезок времени поддерживать температуру в помещении постоянной. Необходимо всё время контролировать процесс горения, подкладывать топливо, удалять шлаки и золу.

Устройство универсального твердотопливного котла с естественной тягой

Устройство универсального твердотопливного котла с принудительной тягой

Вариант обвязки твердотопливного котла с резервным электрокотлом и аккумулирующей емкостью

Газогенераторные (пиролизные) котлы

Такие котлы более совершенны – имеют высокий КПД (до 85%), обеспечивают продолжительное и почти полное сгорание топлива, широкий диапазон изменения мощности, имеют более низкие требования к дымоходу, т. к. оснащены нагнетающим вентилятором.

В таком котле загруженное топливо при высокой температуре выделяет горючий газ, который затем подается в камеру сгорания и там сжигается. Такой процесс выделения горючего газа при высокой температуре и отсутствии доступа кислорода называется пиролизом или газификацией.

Его горением можно автоматически управлять, как и сжиганием природного газа или жидкого топлива. Но главное, в газогенераторном котле, по сравнению с обычными котлами, время между загрузками топлива увеличивается в 2 и более раз, и при горении пиролизного газа выделяется значительно больше тепла, чем просто при сжигании дров.

Слабыми сторонами в эксплуатации таких котлов можно считать их относительную дороговизну (они в 1,5 -2,5 раза дороже, чем классические универсальные модели), полная энергозависимость в работе вентилятора форсунки, а также требовательность к отсутствию влаги в топливе (максимум 20%).

У многих потенциальных владельцев твердотопливных котлов просто нет возможности держать большой запас высушенных в течение 12 месяцев дров для пиролизного котла. Недобросовестные продавцы газогенераторных котлов иногда умалчивают о жестком требовании к влажности сжигаемого в них топлива.

Котлы длительного (верхнего) горения

Главной отличительной эксплуатационной преимущественной особенностью таких котлов, судя из их названия, очень долгое горение топлива от одной закладки. Например, в котлах Stropuva (Литва), по заявлению производителя, одна закладка дров может гореть около суток, а одна закладка угля до 5-7 суток.

Принцип длительного вертикального горения

В таких котлах необходимый для горения воздух поступает в топочное пространство сверху и направляется в очаг горения с помощью распределителя воздуха представляющего собой телескопическую трубу, на конце которой прикреплено устройство, по форме напоминающее зонт.

Воздух подается в топку с таким расчетом, чтобы стимулировать сжигание только верхнего слоя дров толщиной 15-20 см. Нижележащие слои котел как бы держит про запас. По мере того как верхний слой прогорает, зонт опускается ниже, но всегда держится на топливе на уровне линии горения. Пепел практически не мешает сжиганию — его достаточно убирать 2-3 раза в месяц.

Так же твердотопливные котлы делятся на стальные и чугунные.

Котлы, которые имеют чугунные теплообменники, менее восприимчивы к жесткости (качеству) воды, однако они очень требовательны к температуре подпиточной воды.

Если в обратную линию горячей отопительной системы подать холодную воду для подпитки, то теплообменник может разрушиться от перепада температур.

Именно поэтому подпитывать отопительную систему необходимо в подающую линию теплой водой.

Сталь — материал пластичный, соответственно стальные котлы менее подвержены разрушению от резкой смены температуры.

Чугунные теплообменники гораздо массивнее стальных.

Это повышает и так высокую инерционность отопительной системы, то есть от момента, когда были загружены дрова до момента, когда в доме становится тепло, проходит большее количество времени.

Чугунные теплообменники можно реже чистить: их КПД, даже в результате появления нагара во время эксплуатации, будет снижаться меньше.

Если есть котельщик, который занимается обслуживанием котельной, стальные котлы будут более комфортными для потребителя (в результате более низкой инерционности).

Про анемометры:  Сколько кубов газа в баллоне 50 литров пропана – сколько литров, кг и м3 вмещает баллон с газом, характеристики, правила расчета и хранения

Если потребителю понадобится обслуживать свой котел самостоятельно, предпочтительнее будет чугунный котел.

В целом период эксплуатации чугунного устройства выше в связи с более высокой коррозийной стойкостью чугуна по сравнению с обыкновенной котловой сталью.

Чугунные конструкции стоят дороже, однако они менее требовательны к сервису и условиям эксплуатации.

Пеллетные котлы

Главной отличительной эксплуатационной особенностью пеллетных котлов в том, что твердое топливо (древесные гранулы — пеллеты) подаются и поджигаются в них автоматически, с помощью установленной специальной горелки с подающим шнеком. В горелку древесные гранулы поступают по шнековому транспортеру из небольшого специального бункера-хранилища размещенного рядом с котлом.

Встроенный в горелку вентилятор, осуществляет подачу воздуха в топку котла, а электрическая спираль накаливания поджигает пеллеты. Фотосенсор в горелке следит за наполнением гранулами, включая/отключая внешний шнек. Когда гранулы разгорятся, система управления сама выберет режим подачи топлива, соответствующий заданной мощности, и станет поддерживать его до тех пор, пока теплоноситель в системе не прогреется до необходимой температуры.

После этого подача новых порций гранул прекратится, и пеллеты, оставшиеся в сопле горелки, будут потихоньку догорать. Если они полностью не прогорят до следующего включения системы, то новая порция гранул зажжется от них. А если полностью прогорят, то горелка просто повторит весь цикл заново.

В зависимости от конструкции котла и горелки, пеллеты насыпаются в горелку сверху либо через отверстие в ее днище. Разделение шнека, подающего пеллеты, на две части повышает противопожарную безопасность: если даже пламя вырвется из горелки, дальше первого транспортера оно не распространится.

Древесные гранулы, изготавливаются на специальном прессе из стружек, опилок и других отходов деревообрабатывающей промышленности без применения химических добавок и являются экологически чистым и очень калорийным топливом. При прессовании частицы «склеивает» лигнин, содержащийся в древесине.

Диаметр гранул — 4-10 мм, длина — 5-30 мм (1 т пеллет занимает объем 1,5 м³). Пеллеты продают в удобных для транспортировки и хранения упаковках. Стоимость пеллет колеблется в диапазоне 2 — 5 тыс. руб. за 1 т, что вполне сопоставимо с ценами на дрова (от 1200 руб. за 1 м³).

Благодаря накопительному бункеру бытовые пеллетные котлы могут работать на одной закладке гранул несколько суток. Например, агрегат мощностью 24 кВт, оснащенный баком на 240 л, при его полной загрузке способен автономно функционировать около 7 дней.

Энергозависимые котлы и энергонезависимые

Энергозависимые конструкции — это устройства, которые имеют вентилятор, нагнетающий воздух в камеру сгорания, а также электрическую панель управления. В большинстве случаев это пиролизные чугунные и стальные котлы. В некоторых случаях непиролизные стальные, которые имеют встроенный вентилятор (чаще всего работает как нагнетатель).

Минусы твердотопливных котлов

Неудобствами эксплуатации твердотопливных котлов:

— необходимо часто загружать топливом: даже неплохой котел на дровах для непрерывной работы потребует 2 — 5 загрузок/сутки топлива (не учитывая некоторых достаточно дорогих и габаритных моделей, которые обладают очень большим загрузочным бункером),

— при загрузке топлива в помещение время от времени попадает небольшое количество дыма, особенно у конструкций с верхней загрузкой,

— необходимо постоянное поддержание высокой температуры котловой воды, иначе процесс сгорания будет идти с выделением значительного количества смолы и образуется нагар в топке,

— иногда требуется длительный и трудоемкий прогрев при холодном запуске из -за медленного прогрева всей отопительной системы, нагрева кирпичного старого дымохода и тд,.

— частое обслуживание: вынос остатков топлива, очистка камеры сгорания от дегтя, смол и так далее (иногда выполнять очистку необходимо 3-4 раза в месяц и производить ее на теплом котле).

Необходим дымоход с хорошей тягой. При плохой тяге твердое топливо может плохо разгораться, плохо гореть и котел потеряет больше половины своей мощности.

Устройство не может сразу же выйти на предельную мощность после полной загрузки топливом.

Конструкция не может оперативно прекратить вырабатывать тепло в тот момент, когда оно уже не будет нужно.

Приобретая твердотопливный котел, потенциальный владелец не во всех случаях бывает проинформирован об этих особенностях. Если их игнорировать, они могут превратиться в большие неудобства.

Преимущества твердотопливных котлов

Наиболее распространенным твердотопливным котлом из всех видов является классический, т.к. он работает на угле, дровах, торфобрикете и т.п.

Достаточно часто покупатель узнает исключительно о преимуществах твердотопливных котлов.

Их существует немало:

  1. Высокая экологичность, дружественность в отношении к окружающей среде.
  2. Распространенность и доступность топлива.
  3. Возможность измерять время работы и мощность устройства с помощью загрузки топлива различных фракций/размеров (чем меньшими будут размеры, тем большей является мощность и меньше понадобится времени для сгорания топлива).
  4. Высокая безопасность (при соблюдении рекомендаций касательно монтажа и эксплуатации) — отсутствует большое энергопотребление и взрывоопасность топлива, в связи с чем опасность перегрузки электросети и взрыва отсутствует. При этом опасность пожара будет минимальна.

Необходимость постоянного запаса холодной воды — недостаток охлаждающего теплообменника.

Главной особенностью функционирования твердотопливного (угольного, дровяного) котла является высокая инерционность процесса сжигания топлива и невозможность полностью остановить ее до момента окончания топлива в камере. Отопительная система может перегрета либо нагрета, а котел будет продолжать вырабатывать тепло, потому как сгорание дров либо угля остановить не получится, можно только лишь несколько уменьшить интенсивность его.

Соответственно, отопительную систему понадобится защищать от возможного перегрева — на выходе из котла теплоноситель может нагреваться до 100-110°С. Металлопластиковые и пластиковые трубы отопительной системы подобной температуры не выдерживают, в связи с чем вся система может прийти в негодность.

Стоит обратить внимание на то, что для защиты отопительной системы необходимо использовать переключающие клапаны и охлаждающие теплообменники, а трубопроводы возле котлов (обвязка) должны выполняться из термостойкого материала (медь, сталь).

Охлаждающий теплообменник

Мощность твердотопливного котла напрямую зависит от калорийности вида топлива.

Для того чтобы защитить систему от перегрева, чаще всего используется охлаждающий теплообменник. Он может встраиваться в котел либо устанавливаться между выходом устройства и отопительной системы. Через термоклапан, который чаще всего настроен на 95°С, к охлаждающему теплообменнику подается холодная вода (в большинстве случаев из водопровода).

Если котел нагреется до предельной температуры, термоклапан откроется, а холодная вода, протекая через охлаждающий теплообменник, охлаждает до безопасной температуры его. Так будет происходить до тех пор, пока котел не охладится до температуры, которая ниже, чем предельная.

Недостаток данного варианта охлаждения — необходимость постоянного запаса холодной воды. В случае пропадания в водопроводе воды во время перегрева устройство не сможет охладиться и повредит отопительную систему.

Переключающий клапан котла

Еще одно преимущество твердотопливных котлов, практически, отсутствие образования сажи с копотью и золы.

Для защиты отопительной системы от перегрева используется и переключающий (отключающий) клапан, который в случае перегрева котла будет блокировать подачу в систему перегретого теплоносителя (сливается в канализацию), после чего подает холодную воду из водопровода.

В данном случае холодная вода должна быть под высоким давлением, чтобы передавить пружина клапана и попасть в подающую линию отопления. Данный вариант защиты прост в реализации, однако кроме жесткого требования к минимальному давлению воды, существуют и другие значительные недостатки: не должно быть высокое давление воды, вода не должна быть жесткая (в противном случае, при попадании жесткой воды в отопительную систему котел и остальные элементы будут покрываться слоем накипи изнутри).

В случае перегрева перегретый теплоноситель сбрасывается в канализацию, тем самым ухудшая экономичность работы всей системы отопления. Большой бак-аккумулятор способен устранить данные недостатки и дает возможность отказаться от дополнительного клапана.

Мощность котла в зависимости от вида топлива

Современные твердотопливные котлы располагают оснащены системой регулирования температурного режима.

Большая часть твердотопливных котлов работают на нескольких видах топлива: антраците, буром угле, дровах, коксе, щепе, топливных брикетах и так далее. Калорийность различных видов топлива значительно отличается, потому мощность котла и период работы от одной загрузки будет разной на разных видах топлива.

Человек, который приобретает котел, часто думает, что мощность конструкции будет одинаковой, независимо от вида топлива, которое сжигается. На самом же деле падение мощности в процессе сжигания менее калорийного топлива достигает 20-30% (в случае соблюдения допустимой влажности топлива).

Стоит обратить внимание на то, что в рекламных буклетах достаточно часто указывается максимальная мощность котла. В процессе подбора обязательно необходимо учитывать, что в случае использования менее калорийного вида топлива мощность его будет значительно ниже той, которая указана.

Все твердотопливные котлы обладают одним существенным недостатком — это потребностью в постоянном наблюдении за горением.

Довольно часто понадобится чистить котел и при периодическом использовании — после нескольких разогревов из холодного состояния (если отопительная система с большим количеством воды) котел желательно почистить, потому как толстый слой смолы на внутренней поверхности может уменьшить его КПД.

Существуют и котлы на пеллетах либо древесной щепе с автоматической загрузкой, но в связи с довольно высокой ценой и отсутствием развитого внутреннего рынка пеллет на сегодняшний день подобные устройства продаются не очень хорошо. Подобные устройства могут автоматически разжигаться и останавливаться, имеют достаточно широкий диапазон регулирования мощности и не имеют большую часть недостатков обыкновенных твердотопливных котлов с ручной загрузкой.

Есть и довольно интересные автоматизированные пеллетные конструкции с возможностью работы в ручном режиме. Подобный котел чаще всего работает в автоматическом режиме загрузки пеллет (он забирает их из пристроенного бункера). При их отсутствии он может запускаться вручную с использованием дров, брикетов или щепы. В ручном режиме КПД устройства будет несколько ниже.

Выводы, которые можно сделать перед тем, как выбрать твердотопливный котел

Чугунный котел, который работает на твердом топливе, надежнее, чем стальной. Помимо того, в случае повреждения теплообменника, секцию, которая вышла из строя, можно поменять на новую. Сложная форма чугунного теплообменника способна значительно затруднить его очистку. При использовании сухого и качественного топлива, очистку теплообменника понадобится производить реже.

Твердотопливный котел, который выполнен из стали, является более простым в сравнении с чугунным, однако требует частой чистки. Обвязка тоже может обойтись несколько дороже. Обвязать устройство есть возможность как медными, так и стальными трубами. При этом медные будут предпочтительнее, потому как они более долговечны и просты в установке.

Отверстие вторичного воздуха может обеспечить дополнительный способ регулировки конструкции, а буфер повысит экономичность работы устройства и системы в целом.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий