Цели и задачи испытаний.

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего образования

«Астраханский государственный технический университет»

Система менеджмента качества в области образования, воспитания, науки и инноваций

сертифицирована DQS по международному стандарту ISO 9001:2015

 

Институт морских технологий, энергетики и транспорта

 

Кафедра «Теплоэнергетика и холодильные машины»

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ, ДИАГНОСТИКА, ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ КОТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ

методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Надежность, диагностика и экологическая безопасность теплоэнергетических установок и оборудования» для магистров по направлению 13.04.01. «Теплоэнергетика и теплотехника» направленность «Тепломассообменные процессы и установки»

 

 

Астрахань 2017 г.

Составители: Атдаев Д.И., Головчун С.Н. Теплотехнические испытания, диагностика, оценка надежности и экологической безопасности котельных агрегатов. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Надежность, диагностика и экологическая безопасность теплоэнергетических установок и оборудования» для магистров по направлению 13.04.01. «Теплоэнергетика и теплотехника» направленность «Тепломассообменные процессы и установки». Астрахань. АГТУ, 2017. 21 с.

 

Работа содержит методические указания, раскрывающие содержание курсовой работы. Излагаются цели и задачи испытаний, методика проведения испытаний котельных установок.

Даются указания по испытанию оборудования и отдельных элементов котельных установок.

 

Рецензент: к.т.н., доцент Ильин Р.А.

 

Утверждено на заседании Учебно-методического совета ИМТЭиТ АГТУ от 2017г., протокол №

СОДЕРЖАНИЕ

1. Цели и задачи испытаний…………………………………………. 3

2. Проведение испытаний…………………..…………………………10

3. Балансовые испытания…………………………………………..…15

4. Экспресс-метод испытаний…………………………….…………..17

5. Оценка надежности и экологической безопасности......................18

6. Литература…………………………………………………………...20

 

Цели и задачи испытаний.

Теплотехнические испыта­ния котлов делят на три категории сложности в зависимости от их назначения:

К I категории сложности относят приемо­сдаточные испытания, при которых проверяют характеристики котла, гарантируемые заводом-поставщиком.

Ко II категории сложности относят эксплуатационные (балансовые) испытания котлов: вновь вводимых в эксплуатацию; капитально отремон­тированных или реконструированных; переводимых на газовое топливо; эксплуатируемых при систематическом отклонении параметров от нормативных.

К III категории сложности отно­сят режимно-наладочные и доводочные испытания котлов (в том числе после их капитального ремонта), проводимые с целью на­ладки режима их работы. Испытания, проводимые по II и III ка­тегориям сложности, различаются числом опытов и точностью измеряемых контролируемых параметров,

В задачи балансовых испытаний входит определение: от­дельных составляющих теплового баланса; причин превышения потерь теплоты над расчетными значениями (и разработка ре-комендаций по их уменьшению); характеристик газового и воздушного трактов; экономических показателей работы котла при номинальной, минимальной и двух-трех промежуточных производительностях; основных составляющих расходов теплоты на собственные нужды; прогрессивных норм удельных расходов топлива; оптимальных режимов работы оборудования.

В задачи режимно-наладочных испытаний входит определе­ние: оптимального режима горения; оптимальных значений коэф­фициента избытка воздуха и подачи первичного и вторичного воздуха; распределение газа и воздуха по горелкам; минимально устойчивых и максимально возможных нагрузок котла; основных потерь теплоты при различных нагрузках; составление режимных карт работы котлов; выдача рекомендаций по улучшению работы котельной.

Максимально допустимые отклонения показателей работы котла в опыте от номинального значения при испытаниях с целью определения его теплотехнических характеристик не должны превышать, %

Паропроизводительность, т/ч; II категория III категория от

51 до 200 ±6

до 50 т/ч включительно +15

Температура пара (до440 °С),°С +10—15

Температура питательной воды, ±3 ±5

горячего воздуха, газов, °С

Избыток воздуха перед котель- +4 +7

ным пучком для котлов с урав­новешенной тягой

Избыток воздуха в топках с наддувом ±1-—1,5

Режимно-наладочные испытания, а также балансовые испы­тания в котельных, если к ним не предъявляются повышенные требования, проводят по III категории точности, при которых допускаются отклонения кпд до ±2—3,5%.

Режимно-наладочные работы должны проводиться не реже 1 раза в 3 года. При стабильной работе котлов в соответствии с режимными картами сроки планового проведения работ могут быть продлены по согласованию с местным органом госгазнадзора.

Внеплановые режимно-наладочные работы производятся: после капитального ремонта; после внесения конструктивных измерений, влияющих на эффективность использования газа; при систематических отклонениях работы котла от требований режимных карт; при изменении вида и характеристик топлива.

Состав бригады комплектуют в зависимости от сложности и особенностей компоновки испытываемого оборудования. Руко­водство работами поручают наиболее квалифицированному ра­ботнику, допущенному к этой работе приказом. Число наблю­дателей определяют исходя из наличия приборов, их взаимного расположения и периодичности записей. Один наблюдатель должен снимать показания не более трех—пяти приборов, раз­мещенных на одном щите или в одном помещении. Записи рас­хода пара, питательной воды и газа следует производить через каждые 2 мин, температуры и давления пара, температуры воды — через 5 мин, остальных параметров — через 10 мин. Снятие показаний во время опыта все наблюдатели должны начи­нать одновременно и вести их в определенной последователь­ности.

Каждый прибор типа ГХП обслуживает отдельный лабо­рант, а на хроматографическом газоанализаторе (включая отбор проб газа) должен работать специально подготовленный техник. Наблюдателям во время испытаний нельзя поручать каких-либо дополнительных обязанностей.

Определение пределов устой­чивой работы горелок, если на котле установлено несколько го­релок, должна выполнять бригада в составе трех человек, не считая наблюдателей, из которых двое заняты регулированием испытываемой горелки и наблюдением за ее работой, а третий следит за работой остальных горелок.

Руководитель испытаний освобождается от наблюдения за приборами и должен в период испытаний руководить работой лаборантов и наблюдателей, контролировать работу котла. Он ве­дет журнал, куда вносит сведения,об установленных режимах, производимых переключениях, а также данные наблюдений за работой горелок, топки, вспомогательного оборудования.

Все виды испытаний включают в качестве необходимых этапов: ознакомление с технической документацией и компо­новкой оборудования, данными эксплуатации, наружный и вну­тренний осмотр установки для выявления дефектов монтажа и эксплуатации, разработку перечня и проведение подготовитель­ных работ и подготовку средств измерений; составление бланков и ведомостей наблюдений; тренировку наблюдателей проведе­нием серии измерений для достижения правильности и необхо­димой частоты записей.

До начала испытаний руководитель составляет программу, включающую перечень и сроки проведения экспериментальных режимов и требования в части соблюдения параметров испыты­ваемого оборудования. Программа должна быть согласована с ответственным за газовое хозяйство, местным органом госгаз­надзора и утверждена главным инженером заказчика.

При выборе времени проведения работ учитывают возмож­ность обеспечения желаемого диапазона регулирования произ­водительности испытываемого котла и надежности паро- и тепло­снабжения потребителей.

На основании утвержденной программы персонал котельной по указанию руководителя испытаний устанавливает необходимый режим работы котла.

Заказчик может сопоставить фактическую численность на­ладочной бригады и ее квалификацию с численным составом, необходимым для качественного проведения измерений и потре­бовать в необходимых случаях от руководства наладочной орга­низации доукомплектации бригады. В процессе проведения ра­бот заказчик должен знакомиться с соответствием утвержденной местным органом госгазнадзора методике объема и порядка проведения опытов, качества и полноты режимных карт, содер­жания отчета.

Обследование котельной. Для определения фактического состояния оборудования, соответствия его проект­ным данным, выявления дефектов проекта и монтажа, которые должны быть устранены, до начала испытаний проводят обследо­вание котельной. Обследование включает; внешний и внутренний осмотр топок и газоходов, осмотр газовых горелок; осмотр и проверку действия запорных и регулирующих органов; про­верку комплектности и состояния средств измерений и схем автоматического регулирования; осмотр тягодутьевых машин и вспомогательного оборудования. При обследовании выявляют характеристики оборудования по данным технической докумен­тации или прямым обмером, соответствие его проектной доку­ментации и фактической теплопроизводительности котельной, целесообразность замены дефектного и морально устаревшего оборудования, соответствие мощности горелок производитель­ности котлов.

При осмотре и обмере воздуховодов и газоходов выявляют завалы, неплотности, чрезмерные местные сопротивления. При осмотре тягодутьевых машин и электродвигателей к ним прове­ряют: состояние шиберов, направляющих аппаратов, запорно-регулирующих органов, плотность их закрытия и легкость хода; наличие фиксаторов положения и указателей перемещения, исправность дистанционного управления; правильность располо­жения направляющих лопаток по отношению к выходному па­трубку; уплотнение зазора между валом и кожухом; прочность крепления подшипников и наличие тавотниц для их смазки, поступление воды на охлаждение подшипников дымососов; пра­вильность установки ограждений валов и муфт; наличие зазем­ления электродвигателей; наличие штуцеров для измерения давления перед машиной и за ней.

Очень важными для нормальной работы тягодутьевых машин операциями являются выверка и центровка вала и балансировка ротора. Работы эти должны выполняться соответствующими специалистами с большой тщательностью и требуют определен­ного опыта исполнителей. Для уменьшения шума при работе машин должны быть предусмотрены компенсаторы или гибкие переходы от воздуховодов к вентиляторам, резиновые подкладки под машину и электродвигатель и др.

Особое внимание уделяют мерам по обеспечению плотности закрытия шиберов на существующих обводных газоходах эконо­майзеров, дымососов, на воздуховодах и газоходах котлов при групповых компоновках тягодутьевых машин. Выявляют не­плотности топки и газоходов, причинами которых могут явиться эксплуатационные упущения, дефекты заводского изготовления оборудования и монтажа.

Неплотности в обмуровке работающего или отключенного (предварительно хорошо провентилированного) котла можно определить по отклонению горящего факела. При проверке создают повышенное разрежение в газоходах. Затем подносят горящий факел к различным частям обмуровки и наблюдают за его положением. При наличии неплотности факел отклоняется в направлении места присоса.

Если на котле установлен дутьевой вентилятор, неплотности выявляют путем подачи воздуха в горелки при закрытом шибере за котлом. Места неплотности определяют по шуму выходящего воздуха, с помощью мыльной эмульсии или по белым полосам, которые обозначат неплотности, если в вентилятор забросить мел.

Во время осмотра топки обращают внимание на целостность кладки внутренних стенок, наличие перегородок, защитных обмазок и стенок, состояние устройств стабилизации пламени, температурных швов, теплоизолирующего покрытия барабана, качества уплотнения лаза.

Проверяют целостность котельных поверхностей, барабанов, наличие загрязнений на поверх­ностях.

Целью осмотра и обмера горелок является сопоставление действительных размеров с проектными и паспортными данными. При этом производят проверку газовыходных отверстий (диа­метр, число, ориентация) и элемент-ов воздухонаправляющего аппарата, измеряют туннели горелок (диаметр, длина, угол раскрытия), выявляют неплотности в кладке туннелей, трещины, шероховатости. Осматривают передвижные механизмы горелок (поворотные лопатки, языковые шиберы) для определения лег­кости перемещения и наличия указателей перемещения. Проточ­ная часть горелок не должна иметь обгоревших и покоробленных деталей, загрязнения должны отсутствовать.

В случаях, когда отклонение числа Воббе применяемого газа от расчетного превышает допускаемые значения или имеются ограничения в производительности котла, следует обратиться в местный орган госгазнадзора для определения другого типо­размера или марки горелки и получить технические условия на ее установку.

По результатам обследования руководитель группы налад­чиков совместно с представителем заказчика составляет ведо­мость дефектов, в которой указаны: выявленные дефекты, меры по их ликвидации, ответственный за работы и сроки их выпол­нения.

Эксплуатационный персонал котельной при подготовке к теплотехничес-ким испытаниям с целью ускорения и повышения эффективности работ обязан выявить и устранить наиболее часто встречающиеся эксплуатационные дефекты, основными из которых являются:

— открытые патрубки для присоединения средств измерений;

— неплотное вследствие деформации или отсутствия уплот-нительных прокладок прилегание гарнитуры;

— неудовлетворительное состояние и неплотное закрытие шиберов и заслонок; большие зазоры в местах прохода вала через кожух дымососа;

— неплотности взрывных клапанов, отсутствие или недо­статочный слой песка в песочных затворах;

— трещины в обмуровке котла и водяного экономайзера, оплавление огнеупорных защитных стенок, обрушение обмазки барабанов; неудовлетворительное уплотнение мест прохода коллекторов, барабанов, труб, металлических коробов через обмуровку;

— обрушение или низкое качество выполнения туннелей и щелей, деформация газовых коллекторов, несоответствие диа­метров газовыходных отверстий расчетным или их загрязнение, обгорание или загрязнение воздухонаправляющих устройств, нарушение плотности покрытия пода;

— дефекты сварки и разрывы компенсаторов на металли­ческих газоходах и воздуховодах;

— низкое качество тепловой изоляции, изготовления и мон­тажа лазов, лючков, гляделок;

— нарушение плотности прокладок между фланцами ме­таллических коробов, экономайзерных труб;

Рис.1 Схема расположения точек измерения контролируемых параметров.

 

Г — газовая горелка; Т — топка; ПП — пароперегреватель; ВЭ — экономаи-вер; ВП — воздухоподогреватель; ПН — питательный насос; ДВ — дутье­вой вентилятор; Д — дымосос; — расход", 2 — температура; 3 — давление; 4- разрежение; 5 — состав газового топлива; 6 — состав отходящих газов.

 

- наличие конденсата и грунтовых вод в газоходах и воз­духоводах.

Объем и организация измерений. Измере­ния, проводимые при теплотехнических испытаниях котлов, должны быть достаточны для определения следующих показа­телей: максимальной и минимальной производительности котла в его вспомогательного оборудования; расходных характеристик горелок в диапазоне регулирования их тепловой мощности; оптимальных коэффициентов избытка воздуха; потерь теплоты и кпд; потерь давления в газовоздушных трактах и показателей работы тягодутьевых машин.

Схема теплотехнических измерений (мест измерений) при­ведена на рис. 1

Средства измерений должны быть снабжены необходимыми грэдуировочными данными, а подлежащие пе­риодической поверке должны иметь соответствующие клейма. Ответственность за подбор и готовность средств измерений воз­лагается на руководителя испытаний на объекте.

Независимо от того, предназначены ли средства измерений для постоянной эксплуатации или они применяются во время проведения испытаний, необходи мо соблюдать условия их уста­новки, правила выполнения измерений и контроля показаний, изложенные в инструкциях по использованию соответствующих средств измерений.

Выбирая место расположения первичных преобразователей (датчиков) и измерительных приборов, следует учитывать до­ступность и удобство пользования ими. Наиболее желательным является выполнение измерений с дистанционной передачей показаний.

В период проведения испытаний возрастает вероятность утечек газа в связи с временной установкой дополнительных средств измерений. Утечки могут явиться следствием недоста­точной внимательности, например, к жидкостным манометрам. Резкие повышения давления могут привести к выбросу рабочей жидкости и свободному выходу газа через прибор. Утечки могут возникнуть через неплотности резиновых соединительных тру­бок, в местах отбора проб газа и т. п.

Длительность опыта зависит от его назначения. Проведение балансовых опытов следует начинать через 1,5—2 ч после уста­новления стабильного режима. При этом число наблюдений величин, необходимых для состаклепия теплового баланса котла, при указанной выше частоте записей составляет не ме­нее 10, что считается достаточным для получения представитель­ных данных. Показания приборов записывают в журналы на­блюдений, которые ' выдают каждому наблюдателю. Форма журнала зависит от числа и вида наблюдаемых параметров.

Стабилизация режима работы котла в период проведения опыта обеспечивается подачей в топку определенного количества топлива и воздуха при постоянстве параметров питательной воды или пара на выходе из котла.

В качестве определяющих параметров стабилизации топочного режима при постоянстве числа работающих горелок, их настройки и состава газа служат значения давлений газа и воздуха (степень открытия воздушно-регулировоч ных устройств) перед горелками, а также разреже­ния в топке. Использование паромера для контроля режима ра­боты нежелательно в связи с инерцион ностью его показаний и возможными колебаниями давления пара.

Длительность переходного режима зависит от ряда факторов, из которых основными являются: конструкция котла, эксплуата­ционное состояние оборудования, первоначальная производи­тельность и размер сброса или подъема производительности. Длительность переходного режима целесообразно устанавливать экспериментально, причем начало нового режима характери­зуется стабилизацией температуры отходящих газов за послед­ней теплообмен ной поверхностью котла.

Поскольку инерционность протекающих процессов при пере­стройке режима работы котла различна, то выполнение измере­ний для составления теплового баланса (балансовых опытов) в переходный период недопустимо. Периоды стабилизации, мин (примерно): состав отходящих газов — 1; температура от­ходящих газов при изменении α на 5 % — 15, при изменении производительности на 25 % — 30 (за паровым котлом) и 60 за (водогрей- ным).

Продолжительность режимно-наладочных (прикидочных) опытов связана со стабилизацией только проверяемого параметра и может быть принята равной 30—45 мин. Продолжительность опытов, проводимых на стабильной нагрузке для определения оптимального коэффициента избытка воздуха в отходящих газах, при использовании прибора для определения химической не­полноты сгорания, соответствует затратам времени на выполне­ние двух-трех анализов проб отходящих газов.

Проведение испытаний.

Испытания проводят в опре­деленной последовательности: сначала выполняют тарировку сечений газоходов и воздуховодов для правильной установки измерительных устройств, затем получают «фотографию» ра­боты котла, определяют присосы воздуха в газоходы и топку, проводят прикидочные опыты для определения оптимального избытка воздуха, испытания горелок, водяных экономайзеров и тягодутьевых машин, балансовые опыты (при оптимальных режимных условиях). При эксплуатационных испытаниях неко­торые из поставленных задач решают комплексно, что удешевляет и упрощает экспериментальную часть работ, но увеличивает число одновременно организуемых- измерений.

Рис.2 Разбивка круглого (а) и прямоугольного (б) сечений канала на равновеликие площади.

 

Тарировка сечений газоходов и воз­духоводов. Поля температур, скоростей и состава газов в данном сечении газохода (воздуховода) являются, как правило, неоднородными. Степень неоднородности зависит от различных условий и не может быть установлена расчетным путем. Прене­брежение указанной особенностью полей недопустимо, так как данные измерений в случайных точках могут оказаться непред­ставительными и привести к значительным погрешностям. Для их уменьшения места размещения термопар, газоотборных и пневмометрических трубок следует выбирать на максимально возможном удалении от местных сопротивлений, в зонах отсут­ствия присосов воздуха и активного теплообмена. Оценку неод­нородности поля в различных сечениях газоходов (воздухово­дов) для выбора наиболее оптимального из них производят тари­ровкой нескольких сечений. Сечения газоходов за дымососами в связи с хорошим перемешиванием потока в направляющих аппаратах и улитках не тарируют.

Каналы круглого сечения с внутренним радиусом R раз­бивают на ряд концентрических колец (рис. 2). Измерения при этом производят в каждом из колец в четырех точках на окруж­ности, делящей кольцо на две равновеликие части. Расстояние от точки в каждом кольце до центра канала

где п — порядковый номер кольца от центра; а — число колец; для каналов диаметром 150—300 мм о рекомендуется принимать равным 3—5, а диаметром 350—1000 мм — 6—16.

Сечения в прямоугольных каналах разбивают на равнопели-кие участки посредством нанесения сетки взаимно перпенди­кулярных прямых. Для каналов площадью сечения до 0,35 м² принимают не менее 16 площадок, а при большей площади сече­ния число площадок выбирают таким, чтобы каждая из них была с длиной стороны не более 150—200 мм. При обработке данных тарировки значение измеряемой ве­личины для канала (х) рассчитывают как среднее арифметиче­ское из значений, измеренных передвижным датчиком в центрах равновеликих участков прямоугольного сечения или в четырех точках на кольцевых площадках круглого сечения.

 

Рис. 3. Интегральные трубки для измерения динамического давления среды в круглом сечении.

а — устройство трубки; б — схема установки трубок.

Полученный результат сравнивают со значением указанной величины в кон­трольной точке сечения (х), измеренной стационарным датчиком, установленным в контрольной точке. Этим же датчиком система­тически контролируют постоянство режима. Режим считается стационарным, если колебания значений измеряемой величины в контрольной точке (на пересечении осей симметрии сечения) не выходят за пределы погрешности измерения.

Поправочный коэффициент (коэффициент поля) к показаниям в контроль- ной точке k — х/х. Среднее значение величины в рас­сматриваемом сечении с учетом коэффициента поля рассчиты­вают как х = kx_K, где х_к — значение величины в контрольной точке в период последующих измерений. Для подтверждения постоянства поправочных коэффициентов в исследуемом диапа­зоне производительности следует производить тарировку поля при наибольшей и наименьшей производительности оборудо­вания. Поле концентрации считается однородным, если коэф фициент поля равен 1 ± 0,05, а поля температуры и скорости 1 ± 0,1.

 

Рис. 4. Водоохлаждаеиая газозаборная трубка-термопара.

1 — отбор газов для анализа: 5 — отсос газа; 3 — изолирующий фланец; 4 — подача охлаждающей воды; 5 — кожух; 6 — термопара; 7 — огнеупор­ный защитный экран; & — отвод охлаждающей воды.

В связи с большой трудоемкостью тарировки целесообразно устанавливать на воздуховодах и газоходах две стационарные интегральные трубки. Одна из трубок, имеющая один ряд от­верстий, воспринимает полное давление, другая, имеющая два ряда, — статическое давление. Способ установки интегральных трубок в круглом коробе показан на рис. 3. Расстояние между трубками принимается равным 2—3 диаметрам трубки. Распре­деление отверстий по длине трубки производится аналогично разбивке каналов для тарировки сечений (рис. 2).

Учитывая регулярность наладочных работ и проверок эф­фективности сжигания газа в котлах, следует рекомендовать установку стационарных трубок с завинчивающимися колпач­ками для отбора проб продуктов сгорания, измерения разреже­ния (давления) в газоходах и лючков под пневмометрические трубки.

Для измерения температуры продуктов сгорания, превы­шающей 500 С, следует применять водоохлаждаемые экрани­рованные отсосные трубки-термопары (рис. 4). Отсос газов осуществляется с помощью малогабаритного переносного эжек­тора (рис. 5).

Определение оптимального коэффици­ента избытка воздуха. Одной из задач испытаний является определение оптимального коэффициента избытка воздуха за котлом, соответствующего максимальному значению кпд брутто, при производительности 100, 75, 50 и 25 % от номинальной. В каждом из этих режимов определяют не менее четырех значений к,., по которым ведется контроль топочного режима: минимальный, максимальный и два промежуточных. В процессе опыта определяют исчезновение продуктов химиче­ской неполноты сгорания при наименьшем значении а_к.

Рис. 5. Малогабаритный пароводоструйный эжектор.

 

Как правило, для котлов, работающих на газе, оптимальный коэффициент избытка воздуха очень близок к критическому, т. е. α_опт ≈ α_кр. Отклонение коэффициента избытка воздуха от критического в сторону уменьшения вызывает снижение кпд, главным образом за счет химической неполноты сгорания. Если α_к больше α_кр, то кпд характеризуется размером потерь с отходящими газами q₂.

Рис. 6. Зависимость дополнительных потерь теплоты с от- ходящими газами от коэффициента избытка воздуха и разности температур t_о.г.- t_х.н.

Рис. 7. Номограмма для определения дополнительных затрат электроэнер­гии на тягодутьевые машины (в процентах от расхода газа).

При заданном давлении воздуха перед горелками в течение 20—30 мин проводят три-четыре анализа состава отходящих газов за котлом и отбирают пробы газов для определения про­дуктов неполного сгорания. При отсутствии в продуктах сго­рания H₂, СО и CH₄ постепенно уменьшают давление воздуха перед горелками, с тем чтобы α уменьшился не более чем на 0,05. Если в первой пробе обнаруживают недожог, то постепенно увеличивают давление воздуха до полного исчезновения продук­тов неполного сгорания.

На основании полученных данных определяют значения химической неполноты сгорания и соответствующих коэффици­ентов избытка воздуха, по которым строят зависимость q₃ = f (α) для различной производительности котла (рис 8).

По этим графикам устанавливают минимальное значенпе коэффициента избытка воздуха и минимальное значение давления воздуха перед горелками. Учитывая, что в эксплуатационных условиях возможны колебания давления и теплоты сгорания газа, давление воздуха перед горелками принимают на

5 % выше во всем диапазоне регулирования, чем минимально воз­можное значение. При уменьшении производительности котла значение α, соответствующее исчезновению продуктов сгора­ния, несколько возрастает.

При проведении опытов на котлах, оборудованных инжек-ционными горелками, вместо давления воздуха перед горелками

 

 

Рис. 8. Пример зависимости q₃ от теплопроизводителыюсти и коэф­фициента избытка воздуха за кот­лам.

 

можно менять степень от­крытия воздушно-регулиро­вочных заслонок. При нали­чии пропорциоиирующих ус­тройств соотношения топли­во—воздух их настраивают по описанной выше методике только при максимальной производительности котла.

Очень важным является выбор минимального значе­ния разрежения в топке, предотвращающего появле­ние химической неполноты сгорания. Для этой цели ус­танавливают максимальную производительность котла при равномерной загрузке всех работающих горелок; воздухорегулирующие зас­лонки горелок должны быть открыты.

При заданном давлении газа перед горелками произ­водят ступенчатое изменение разрежения в топке (не более чем на 0,5 кгс/м²) и определяют состав отходящих газов за котлом, температуру газа и воздуха. Уменьшение или увеличение раз­режения в топке производят до тех пор, пока соответ- ственно не появятся или не исчезнут продукты неполного сгорания в отхо­дящих газах.

На основании полученных данных можно построить график зависимости

q₃ = f(α), также график зависимости неполноты сгорания от разрежения в топке.

Определение присосов воздуха в топке и газоходах. Значение коэффициента избытка воздуха за котлом складывается из коэффициента избытка воздуха в го­релке и присосов воздуха в топку и газовый тракт. Для обеспе­чения экономичной работы котла необходимо сжигание газа при оптимальном значении α_г и минимальном размере присосов воздуха. На отдельных участках газового тракта присос воз­духа определяют как разность коэффициентов избытка воздуха перед рассматриваемым участком (элементом) тракта и за ним. Присосы не должны быть более (Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. М.: Энергия, 1973):

Топка с металлической обшивкой 0,05

То же, без металлической обшивки 0,08

Первый котельный пучок 0,05

Второй котельный пучок 0,10

Стальной водяной экономайзер 0,08

Чугунный водяной экономайзер:

с обшивкой 0,10

без обшивки 0,20 Воздухоподогреватель трубчатый на каждую сту- 0,05

пень

Стальной газоход (на 10 м) 0,01

То же, кирпичный (на 10 м) 0,05

Присосы воздуха в топке, если на котле установлены го­релки с принудительной подачей воздуха, можно определять экспресс-методом. При этом устанавливают следующие допол­нительные приборы и приспособления: газоотборную трубку (в газоходе непосредственно за топкой), импульсную трубку для измерения разрежения над подом топки, пневмометрическую трубку для определения расхода воздуха.

Для котлов малой производительности расход воздуха может быть определен по гидравлическому сопротивлению участка воздуховода от выходного патрубка вентилятора до горелки. Имеющиеся на этом участке шиберы должны находиться в не­изменном положении в течение всего опыта.

При больших потерях давления в горелке (например, ГМГм, ГА) постоянный расход воздуха поддерживают, исходя из пере­пада давления на горелке, определяемого как разность давлений воздуха перед горелкой и у пода топки. Для этой цели тягонапоромер подключают «плюсом» к импульсу давления воздуха перед горелкой (за регулирующим прибором по ходу потока) и «минусом» к импульсной трубке разрежения у пода.

Присос воздуха по экспресс-методу ОРГРЭС определяют так:

- устанавливают производительность котла в пределах 80—90 % от номинальной;

- коэффициент α за топкой путем изменения подачи воз­духа на горение увеличивают до 1,3 при разрежении в верхней части топки 2—3 кгс/м²;

- определяют состав отходящих газов, разрежение в верх­ней части топки и у пода, гидравлическое сопротивление участка воздуховода или горелки (или расхода воздуха) и давление газа перед горелкой (три-четыре наблюдения за 5—10 мин);

- регулированием разрежения в топке создают противо­давление, достигающее у пода 1 —1,5 кгс/м²;

- при неизменном давлении газа перед горелкой регули­рованием подачи воздуха на горение гидравлическое сопротив­ление участка воздуховода (перепад давления на горелке, пере­пад давления на пневмометрической трубке) устанавливают равным отмеченному в предыдущих наблюдениях;

— производят измерения указанных показателей (три-четыре наблюдения за 5—10 мин).

После завершения измерений восстанавливают нормальный эксплуатационный режим работы котла.

Коэффициент избытка воздуха за топкой, определенный при наличии противодавления в ней, принимают равным α_г. Присос воздуха в топку определяют как разность α при рабочем разрежении и противодавлении в топке.

Для топок, оборудованных инжекционными горелками среднего давления, присос воздуха в топку можно оценить по известному значению α_г. Ориентировочно при тепловой мощности горелок, близкой к номинальной, и разрежении в топке 2—3 кгс/м² значение α_г может быть принято равным 1,05.

 

3. Балансовые испытания.

 

Балансовые испыта­ния производят при стабилизированном режиме работы котла. Параметры работы котла (давление пара в барабане и паропро­воде, температура пара, питательной или сетевой воды) должны поддерживаться на уровне проектных или допускаемых инструк­циями завода-изготовителя и указаниями инспектирующих организаций. Должны быть также предусмотрены меры, предот­вращающие подачу на горение воздуха при температурах, вызы­вающих обмерзание воздуховодов, и отвод отходящих газов при температурах, вызывающих активную конденсацию водяных паров в газоходах.

Во избежание существенного изменения состояния поверх­ностей нагрева, что затрудняет анализ экспериментальных дан­ных, балансовые испытания проводят в ограниченные сроки (5—10 дней). Теплота сгорания газа, сжигаемого в период про­ведения серии опытов, не должна отклоняться более чем на ±3 % от средней (для данного района). Опыты, проведенные при более значительных отклонениях Q_H, из рассмотрения исключаются. При сжигании газа в котлах с инжекционными горелками сле­дует учитывать опыты, при которых колебания числа Воббе не превышали допустимых пределов.

На каждой производительности в диапазоне от минимальной до максимальной следует проводить не менее четырех основных и контрольный опыты. Контрольный опыт выполняется вслед за основным с разрывом не менее суток, причем при организации контрольного опыта обязательно проводится настройка и ста­билизация режима заново. Результаты основных и контроль­ного опытов считаются совпадающими, если значения основных

показателей отличаются не более, чем рекомендовано выше, a η_б.р. p не выходит за пределы погрешности, допускаемой мето­дикой для соответству- ющего класса точности. При более суще­ственных отклонениях данные контрольного опыта анализи­руют для выявления причин отклонений, а опыт повторяют.