Отчет по практике на котельной

Для удаления воздуха из трубной системы при заполнении котла водой на верхних коллекторах установлены воздушники. Взрывные предохранительные клапаны установлены на потолке топочной камеры.

Для удаления наружных отложений с труб конвективных поверхностей нагрева котел оборудован дробеочистительной установкой.

Котел выполнен бескаркасным. Нижние коллекторы фронтового, промежуточного и заднего экранов, а также боковых стен конвективной шахты опираются на портал. Опора, расположенная в середине нижнего коллектора промежуточного экрана, является неподвижной. Нагрузка от боковых экранов топочной камеры передается на портал через переднюю и заднюю стенки котла и частично через специальную ферму, установленную на портале. Помосты котла крепятся к стойкам, опирающимся на кронштейны портала.

На фронтовой стенки котла устанавливаются три газомазутные горелки с ротационными форсунками.

Функционирование котла КВГМ-100.

Процесс растопки котла на газе. Для растопки котла на газа вначале производится подготовка газопроводов. Для этого проверяют закрытие всей арматуры по газу к горелкам ГПГ-21, 22, 23, открывают свечи безопасности ГПС-21, 22, 23 и продувочные свечи ГПС-20, 24. Далее проверяют давление газа в общецеховом газопроводе, которое должно быть не ниже 0,5 кг/см2. Устанавливают поворотную заглушку после задвижки ГПК-21 в положение "открыто". После установки заглушки открывают регулятор ГПР-21, также открывают и вводят в зацепление отсечной клапан по газу ГПО-21 и открывают задвижку ГПК-21. Продувку газопровод котла производят через свечу ГПС-24. Окончание продувки определяют по содержанию кислорода в пробах, отобранных через кран после задвижки ГПС-24. В двух последовательно отобранных пробах содержание кислорода не должно превышать 1%. После этого задвижку ГПС-24 закрывают.

Также подготавливают защитно-запальное устройство. Для чего открывают вентиль подачи газа на запальники ГЗУ-21, продувают газопровод к запальникам через свечу ГПС-20. Здесь также окончание продувки определяют по содержанию кислорода в пробах, отобранных через кран после вентиля ГПС-20. В двух последовательно отобранных пробах содержание кислорода не должно превышать 1%. После чего вентиль ГПС-20 закрывают. Далее включают в работу все приборы и манометры по давлению и расходу газа в газопроводе и у горелок.

3Физико –химические процессы.

 

3.1Природный газ. Процесс горения.

Природный газ - это самое распространенное топливо на сегодняшний день. Природный газ так и называется природным, потому что он добывается из самых недр Земли.

Процесс горения газа является химической реакцией, при которой происходит взаимодействия природного газа с кислородом, который содержится в воздухе.

В газообразном топливе присутствует горючая часть и негорючая.

Основным горючим компонентом природного газа является метан - CH4. Его содержание в природном газе достигает 98 %. Метан не имеет запаха, не имеет вкуса и является нетоксичным. Предел его воспламеняемости находится от 5 до 15 %. Именно эти качества позволили использовать природный газ, как один из основных видов топлива. Опасно для жизни концентрация метана более 10 %, так может наступить удушье, вследствие нехватки кислорода.

Для обнаружения утечки газа, газ подвергают одоризации, иначе говоря добавляют сильнопахнущее вещество (этилмеркаптан). При этом газ можно обнаружить уже при концентрации 1 %.

Кроме метана в природном газе могут присутствовать горючие газы - пропан, бутан и этан.

Для обеспечения качественного горения газа необходимо в достаточном количестве подвести воздух в зону горения и добиться хорошего перемешивания газа с воздухом. Оптимальным считается соотношение 1 : 10. То есть на одну часть газа приходится десять частей воздуха. Кроме этого необходимо создание нужного температурного режима. Чтобы газ воспламенился необходимо его нагреть до температуры его воспламенения и в дальнейшем температура не должна опускаться ниже температуры воспламенения.

Необходимо организовать отвод продуктов сгорания в атмосферу.

Полное горение достигается в том случае, если в продуктах сгорания выходящих в атмосферу отсутствуют горючие вещества. При этом углерод и водород соединяются вместе и образуют углекислый газ и пары воды.

Визуально при полном сгорании пламя светло-голубое или голубовато-фиолетовое.

3.2Теоретически необходимый расход воздуха для сжигания топлива. Коэффициент избытка воздуха

В основе процесса горения топлива лежат химические реакции окисления горючих компонентов топлива: углерода С, водорода Н и серы S — для твердых и жидких топлив и углеводородов С, Н , монооксида углерода СО, водорода Н2 и сероводорода H2S — для горючих газов.

Горение углерода при полном его окислении происходит по реакции:

С + О2 = СО2,

Аналогично для реакции горения водорода:

Н2 + 0,5О2 = Н2О

При сжигании газообразного топлива происходят следующие реакции:

СН4 + 2О> = СО2 + 2Н2О

В качестве окислителя при сжигании топлива в котельных агрегатах используется атмосферный воздух, который представляет собой смесь газообразных веществ. В составе воздуха кислород — 21 %. азот — 78 %. углекислый газ, инертные газы и др. — 1 %. Для технических расчетов обычно принимают условный состав воздуха, содержащий только два компонента (кислород 21 % и азот 79 %).

Если в качестве окислителя используется не чистый кислород, а воздух, то его теоретический расход V°B, м3/м3, необходимый для полного сгорания газообразного топлива, равен

==4,76

На практике при сжигании топлива расход воздуха, подаваемого в топочное пространство, несколько больше теоретически необходимого. Отношение действительного расхода воздуха V к его теоретическому значению V называется коэффициентом избытка воздуха:

а=V / V

Значение коэффициента избытка воздуха зависит от вида сжигаемого топлива, конструкции горелочного и топочного устройства и обычно находится в пределах 1,05... 1,5. Эффективность сжигания топлива зависит от правильного выбора значения коэффициента избытка воздуха. Величина а во многом определяет экономичность процесса горения.

Выход и состав продуктов полного сгорания топлива

При коэффициенте избытка воздуха а = 1 и полном сгорании топлива газообразные продукты не содержат кислород и состоят только из СО2, SО2, N2 и Н2О.

При коэффициенте избытка воздуха а > I продукты сгорания содержат дополнительное количество воздуха и влагу, внесенную этим воздухом, что увеличивает объем сухих продуктов сгорания Vcr и объем водяных паров VО, где V — выход продуктов сгорания при а > 1, м3/м3 (для газообразного топлива) или м3/кг (для жидкого либо твердого топлива).

Состав воздуха

Название газа Химический элемент Содержание в воздухе

Азот                                  N2                                          78 %

Кислород                                  O2                                          21 %

Аргон                               Ar                                            1 %

Углекислый газ                     CO2                                      0.03 %

Гелий                                He                         менее 0,001 %

Водород                                H2                            менее 0,001 %

Неон                                          Ne                         мене  0,001 %

Метан                             CH4                        менее 0,001 %

Криптон                             Kr                        менее 0,001 %

Ксенон                              Xe                        менее 0,001 %

 

3.3 Условия полного сгорания топлива. Продукты полного и неполного сгорания топлива

Условия, необходимые для полного сгорания топлива, включают в себя следующее:

• непрерывный подвод топлива в зону горения;
• непрерывный подвод окислителя (воздуха) в достаточном количестве;
• хорошее перемешивание топлива с окислителем;
• достаточная температура в топке;
• достаточное время пребывания топливовоздушной смеси в топке.

Если хотя бы одно из перечисленных условий не выполняется, в системе появятся продукты неполного сгорания топлива.

При полном сгорании любого топлива с теоретически необходимым количеством воздуха состав продуктов сгорания, об. %, будет следующим:

CO2 + SO2+ H2О + N2= 100.

При полном сгорании топлива и избытке окислителя (т.е. при а > I) в продуктах сгорания будет присутствовать также избыточный кислород, об. %:

CO2 + SO2 + Н2O + N2 + O2 = 100.

При недостатке окислителя или плохом перемешивании сгорание топлива будет неполным, и в продуктах горения появятся горючие газы — вначале монооксид углерода СО, затем водород Н2 и метан СН4. Таким образом, в общем случае полный состав продуктов горения при сжигании топлива в условиях коэффициента избытка воздуха а < 1 будет следующим, об.%:

CO2 + Н2O+ N2 + СО + Н2 + СН4 = 100.

Помимо газообразных компонентов в продуктах горения может быть и сажа.

3.3.1Контроль процесса горения топлива

Контролировать процесс горения топлива можно следующими способами:

а) визуально по таким характеристикам факела, как его длина, цвет, светимость и т.д. Для владения этим субъективным методом оценки необходим большой профессиональный опыт машиниста котлов;

б) по составу продуктов горения, производимому с помощью газоанализаторов.

При анализе состава продуктов горения следует прежде всего обратить внимание на содержание оксида углерода СО. Отсутствие СО в данных анализа свидетельствует о полном сгорании топлива и отсутствии потерь теплоты от химической неполноты сгорания. При наличии СО в продуктах сгорания необходимо увеличить подачу воздуха с тем, чтобы в соответствии с производственной инструкцией или режимной картой минимизировать или исключить его содержание в продуктах горения.

Отсутствие СО из числа горючих газов в продуктах сгорания вовсе не свидетельствует о качественном сжигании топлива. Помимо СО необходимо контролировать содержание кислорода и трехатомных газов RО2 в сухих продуктах горения. С помощью данных о содержании этих компонентов можно установить важнейшую величину, характеризующую качество сжигания топлива, — коэффициент избытка воздуха.

Наиболее точно этот коэффициент определяется по «азотной формуле», которая для случая полного сжигания топлива имеет вид

N

а =

N2 -3,76O2

где N2, O2 — содержание N2 и O2 в сухих продуктах горения, об. %;

 

N2= 100 - (RO2 + O2);

 

3,76 — соотношение содержаний  азота и кислорода воздуха.

При неполном сгорании топлива «азотная» формула приобретает вид

N2

а =

N2 - 3,76(O2 - 2СН4 - 0,5СО - 0,5Н2)

 

где СН4, СО и Н2 — содержание в продуктах горения соответственно метана, монооксида углерода и водорода, об. %; 3,76 — соотношение содержаний азота и кислорода воздуха; 2 и 0.5 — стехиометрические коэффициенты реакций горения.

Примерное значение коэффициента избытка воздуха можно определить также по «кислородной» формуле. В случае полного сгорания топлива

a = 

 

где О, — содержание кислорода в продуктах горения, об. %.

 

3.3.2 Оптимизация процесса сжигания топлива

Коэффициент избытка воздуха является важнейшей характеристикой эффективности ведения процесса сжигания топлива.

В данной главе более подробно описывается виды регулирования соотношения «топливо-воздух» и их техническая реализация в системе оптимизации процессов горения.

Для эффективного и качественного сжигания топлива в котельных агрегатах должно быть точно сбалансировано соотношение "топливо - воздух". Недостаток воздуха при горении вызывает неполное сгорание и, как следствие, перерасход топлива. Избыток воздуха также приводит к перерасходу топлива на нагрев лишнего воздуха в составе отходящих газов. В обоих случаях сжигание топлива сопровождается повышенным выбросом в атмосферу высокотоксичных газов.

На данной диаграмме приведена зависимость содержания основных компонентов продуктов сгорания (О2, СО2, СО, NOx) и КПД (h).котлоагрегата от коэффициента избытка воздуха (a).

Уменьшение коэффициента избытка воздуха, помимо снижения потерь теплоты с уходящими газами, является эффективным методом подавления образования оксидов азота. Это достигается только регулированием без удорожания технологического оборудования и усложнения конструкции горелочных устройств. Появление химнедожога определяет границу допустимого воздействия на уменьшение воздуха. Эта граница является гибкой и зависит, помимо характеристик горелочных устройств, от нагрузки котла, состава топлива (теплоты его сгорания, климатических условий, температуры топлива и воздуха, технического состояния оборудования и др). Область экономически выгодного режима сжигания топлива, обеспечиваемого автоматическим регулированием, выделена штриховкой.

Для реализации этих принципов на существующих и вновь проектируемых котлоагрегатах необходимы надежные быстродействующие анализаторы дымовых газов и модуль управления (дутьевым вентилятором). Т.е. необходимы надежные (оптимальные по соотношению цена/качество) устройства оптимизации горения, включающие анализаторы дымовых газов(O2, СO), модули управления процессом. Причем устройства оптимизации горения должен органично вписываться в автоматизированные системы управления котлоагрегатами (открытые протоколы, наличие OPC-сервера и пр.).