Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Хлопок газа в топке котла
Взрыв - газовоздушная смесь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Взрыв - газовоздушная смесь
Cтраница 2
Взрывы газовоздушных смесей могут происходить только при содержании газа в воздухе в интервале между нижним и верхним пределами взрываемости. [16]
Взрывы газовоздушной смеси, от небольших ( хлопки) до разрушительных, с повреждением котлов, экономайзеров, их обмуровки, а иногда с разрушением самого здания и человеческими жертвами, в большинстве случаев происходят в топках, газоходах и боровах. [18]
Взрыв газовоздушной смеси в топках и газоходах приводит к мгновенному адиабатическому расширению продуктов горения и возрастанию давления, которое может разрушить ограждающие конструкции тепловой установки. [19]
Процесс взрыва газовоздушной смеси в объеме топки или газохода может быть представлен в следующем виде. Топка котла или его газоход представляют собой практически закрытый объем. При наличии утечек газа через запорную газовую арматуру и горелки в топку может проникнуть некоторое количество горючего газа. Представим себе, что через какое-то время в топке образовалась взрывоопасная газовоздушная смесь и обслуживающий котел кочегар по недосмотру внесет в нее горящий запальник. В зоне горения запальника начнется горение рядом расположенных частиц газа, заранее хорошо перемешанных с воздухом. Образующиеся при этом продукты горения газа имеют высокую температуру и, следовательно, стремятся занять больший объем. [20]
При взрыве газовоздушной смеси асбестовые клапаны разрываются, клапаны в виде дверок открываются, а вмазанные силой взрыва выбрасываются. Взрывные клапаны должны располагаться в местах, исключающих травмирование обслуживающего персонала при их срабатывании, например в задних стенках котлов или в верхней части газохода. При необходимости установки взрывных предохранительных клапанов с фронта, котла к ним устраиваются специальные козырьки для направления взрывных газов в сторону от обслуживающего персонала. В водогрейных и-паровых котлах с камерным сжиганием топлива должны устанавливаться по одному взрывному предохранительному клапану в топке и по два взрывных клапана в последнем газоходе котла и экономайзера. [21]
При взрыве газовоздушной смеси скорость распространения пламени достигает несколько сотен метров в секунду и резко повышается давление, которое разрушает строительные конструкции, а нагретые горючие газы образуют очаги пожара. [22]
При взрыве газовоздушных смесей, находящихся под давлением 0 1 МПа, развиваются давления: 0 75 МПа - для метана, 0 95 - для пропана и 0 95 МПа - для бутана. [23]
При взрыве газовоздушной смеси происходит шарообразное расширение продуктов горения от точки воспламенения. В резуль-т те различные участки ограждающих поверхностей не одновременно начинают воспринимать возникающее давление. Чем больше удален участок от основных поверхностей ( например, с помощью патрубка), тем позже достигает его зона повышенного давления и соответственно тем позже он начнет разрушаться. Следовательно, взрывной клапан следует располагать по возможности ближе к плоскости, совпадающей с внутренней поверхностью стен. [24]
При взрывах газовоздушной смеси в трубах с большим диаметром и длиной могут произойти случаи, когда скорость распространения пламени превзойдет скорость распространения звука. Такое взрывное воспламенение называется детонацией. Детонация объясняется возникновением и действием ударных волн в воспламеняющейся среде. Перемещаясь с большой скоростью, ударная волна резко увеличивает температуру и давление газовоздушной смеси, что вызывает ускорение реакции горения и увеличивает разрушительный эффект. Наиболее взрывоопасными являются газы с низкими пределами взрываемости, у которых широкий диапазон взрываемости и низкая температура воспламенения. [25]
При взрывах газовоздушной смеси в трубах с большим диаметром и длиной могут произойти случаи, когда скорость распространения пламени превзойдет скорость распространения звука. Такое взрывное воспламенение называется детонацией. Детонация объясняется возникновением и действием ударных волн в воспламеняющейся среде. Перемещаясь с большой скоростью, ударная волна резко увеличивает температуру и давление газовоздушной смеси, что вызывает ускорение реакции горения и увеличивает разрушительный эффект. [26]
При взрыве газовоздушной смеси такой клапан отбрасывается. [28]
При взрывах газовоздушной смеси в трубах с большим диаметром и длиной может произойти случай, когда скорость распространения пламени превзойдет скорость распространения звука и достигнет нескольких тысяч метров. [29]
При взрыве газовоздушной смеси в помещении образуется большое количество нагретых газов, в результате увеличения объема которых повышается давление. [30]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Камерное сжигание - топливо - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Камерное сжигание - топливо
Cтраница 1
Камерное сжигание топлива осуществляется во взвешенном состоянии в потоке воздуха ( твердого в пылевидном состоянии), а воздух, необходимый для горения, подают в этот же объем. Объем, предназначенный для сжигания всего или части топлива, называют топочным пространством ( камерой) и обозначают через VT. Топочное устройство принято характеризовать его тепловой мощностью, площадью колосниковой решетки R и объемом топочной камеры. [1]
При камерном сжигании топлива в потери входят сопротивления горелок, включающие в себя потери с выходной скоростью. [2]
При камерном сжигании топлив наиболее частыми причинами нарушений нормальной работы являются шлакование и по вреждения футеровки и экранных ограждений топок, нарушения топочного режима и взрывы в топках, последствиями которых могут быть повреждения и самих котлов. В топках с шахтными и аэробильньши мельницами основными узлами неполадок и аварий являются также механизмы подачи и размола топлива, се-парационные шахты, их амбразуры и горелки. Неудовлетворительная конструкция газомазутных горелок камерных топок и неправильный режим их работы являются наиболее частой причиной ненадежной работы этих установок. [3]
При камерном сжигании топлив каркасы котлов и топок испытывают значительные напряжения в случаях хлопков и взрывов в топках, особенно при недостаточной защите их предохранительными клапанами. [4]
При камерном сжигании топлива топка и газоходы котельного агрегата должны быть снабжены предохранительными клапанами. [5]
При камерном сжигании топлива топка и газоходы должны иметь взрывные предохранительные клапаны, установленные в их наивысших точках; клапаны должны иметь отводы, исключающие возможность несчастных случаев. [6]
При камерном сжигании топлива, а также на котлах с шахтными топками для сжигания торфа и мелких отходов ( опилок, стружек и др.) топка и газоходы должны иметь взрывные предохранительные клапаны, установленные в их наивысших точках, Взрывными предохранительными клапанами должны оборудоваться также топки котлов, имеющих подвод газа, и сами газопроводы котла. [7]
При камерном сжигании топлива топка и газоходы должны иметь взрывные предохранительные клапаны, установленные в их наивысших точках; клапаны должны иметь отводы, исключающие возможность несчастных случаев. [8]
При камерном сжигании топлива необходимо предусмотреть устройство взрывных клапанов. Эти клапаны следует располагать в топке на последнем дымоходе, золоуловителе и газоходе до дымососов. [9]
При камерном сжигании топлив основными причинами повреждений являются нарушение нормального режима работы топки, шлакование обмуровки и экранных труб, взрывы и хлопки в топке и газоходах котла. [10]
При камерном сжигании топлива с большей зольностью и наличии золового истирания труб следует регулярно проверять состояние защитных манжет. [11]
Топки для камерного сжигания топлива. В камерных топках ( рис. 6) топливо сжигается во взвешенном состоянии. [13]
Котлоагрегаты с камерным сжиганием топлива или с шахтными топками должны иметь взрывные предохранительные клапаны в обмуровке топки, до дымососа и за ним, в местах, где исключена возможность несчастных случаев с персоналом. [14]
Котел-бойлер при камерном сжигании топлива оборудуется устройством, которое автоматически прекращает подачу топлива в топку при прекращении циркуляции воды в бойлере. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
ECOWT - Для чего нужен дымоход?
В топке котла образуются продукты сгорания. Они токсичны и взрывоопасны. При непрофессиональном монтаже котельного оборудования, возможно их скапливание в помещении, последствия предсказать не сложно, начиная от потери дорогостоящего оборудования и пожара до угрозы жизням людей. Какие ошибки непрофессионалов могут привести к подобному?
Один из вариантов – нет тяги. Внешняя принудительная сила, которая заставляет воздух поступать в топку, а газообразные продукты сгорания двигаться по газоходу и по дымовой трубе, называется силой тяги. Сила тяги бывает естественная и искусственная.
Причины:
- неверный расчет дымохода (сужение диаметра, или не хватает длины, или длинный горизонтальный отрезок),
- не учтенные природные факторы (дом в долине горной, или частый боковой ветер, климат региона, рядом стоящие высокие постройки).
Эти приводит к накапливанию продуктов сгорания в топке котла - происходит хлопок при розжиге, или выбивание пламени, с последующим разрушением топки. Для устойчивой и безопасной работы котла в топку необходимо подавать воздух и соответственно, отводить продукты сгорания по газоходу в дымовую трубу, далее в атмосферу.
Во время работы котла температура отходящих газов в дымовой трубе от 90 до 400·С, это значительно легче, чем окружающий воздух и соответственно, создается разряжение. Столб наружного воздуха, как более тяжелый, вытесняет газообразные продукты сгорания в атмосферу. При работе котла, давление в топочной камере и по газоходам ниже атмосферного и поэтому происходит постоянное поступление воздуха в топку. Регулирование естественной тяги осуществляется с помощью шибера, который устанавливается на выходе котла (газоходе). Естественная тяга бывает в котлах без автоматики, где отсутствует подвод электричества.
Сила естественной тяги зависит от высоты трубы и разницы температуры отходящих газов с окружающим воздухом. Важно, чтобы оголовок трубы был выше конька крыши. Топочная камера, газоходы и дымовая труба являются системой сообщающихся сосудов. Пока температура воздуха в котельной и дымовой трубе одинакова, в этой системе будет сохраняться равновесие (нет силы тяги и розжиг в котле невозможен).
Если топка котла имеет по конструкции значительную высоту, то вследствие заполнения ее газообразными продуктами сгорания с высокой температурой, она действует как дымовая труба, т.е. в ней развивается естественная тяга. Благодаря этому в верхней части топки устанавливается разряжение меньшее, чем в нижней ее части. В некоторых случаях, в верхней части топки возникает давление больше атмосферного (забит канал, или не достаточное сечение вытяжной трубы, или …), что приводит к выбиванию пламени и газообразных продуктов сгорания из топки, это недопустимо. Чтобы этого не происходило, в современных котлах, при запуске в топку подается воздух (поддув) вентилятором, в некоторых моделях предусмотрен и вытяжной вентилятор, удаляющий продукты сгорания из котла в дымовую трубу. «Умная» система автоматики проветривает топку перед розжигом и создает устойчивое горение (силу тяги). Принудительная подача воздуха в топку, вентилятором и вытяжка дымососом называют - искусственная тяга.
Наличие автоматики Fuzzy Logic в котле позволяет работать всей отопительной системе в устойчивом и экономичном режиме. Это обеспечивает равномерную подачу топлива и воздуха в камеру сжигания, поддержку заданной температуры теплоносителя и регулируется аэродинамический режим топочного пространства работы котла. Вывод на оптимальный режим котла и системы с наладкой автоматики проводится при пусконаладочных работах.
Современные металлические дымоходы типа "сэндвич" – это двустенные трубы с проложенным между ними слоем теплоизолирующего материала. Чаще всего в этой роли выступает базальтовая минеральная вата или вспученный перлитовый песок.
Стальные дымоходы производятся нескольких видов. Одни из них, предназначены для твердотопливных котлов, другие – для газовых. Дымоходы сэндвич для газовых котлов способны выдерживать температуру порядка 400–4500С. Они выполнены из нержавеющей стали (0,4–0,5мм) с добавлением титана. Для твердотопливных – используют жаропрочную сталь (толщина 1мм). Они устойчивы к возгоранию сажи т.к. их рабочая температура достигает 650°С.
Производители отопительного оборудования указывают в паспорте котла оптимальные параметры работы всей системы, в том числе высоту и внутренний диаметр дымовой трубы. Также грамотный специалист всегда примет во внимание интенсивность использования котла с учетом отопительного сезона.
Профессиональная установка дымоходов. + 7 (495) 236 99 77
Так как отопительная система является источником повышенной опасности, очень важно выполнить монтаж дымохода в соответствии со всеми строительными нормами. Самое главное – установку и наладку систем работы котла, должны проводить опытные специалисты, которые работают с сертифицированными материалами.
Благодаря модульной конструкции дымохода, можно получить практически любую требуемую конфигурацию. Ассортимент включает в себя 12 модификаций дымоходов из нержавеющей стали, а также 21 модификацию различных комплектующих элементов и универсальную разделку.
www.ecowt.ru
Виды и свойства топлива, сжигаемого в отопительных котельных
Топливо – горючие вещества, используемые для получения тепла. Топливо состоит из горючей и негорючей частей. Горючей частью является углерод , водород и сера, а негорючей – кислород , азот, зола и влага.
Различают твердое, жидкое и газообразное топливо. Твердое топливо – дрова, торф, бурый и каменный угли, сланцы; жидкое – нефть и продукты ее переработки – мазут, керосин и др., газообразное – природные и искусственные газы.
Различают также естественное топливо, непосредственно существующее в природе – дрова, уголь, торф, природный газ, и искусственное, являющееся продуктом переработки естественного топлива — древесный уголь, мазут, искусственные газы и др.
В зависимости от величины теплоты сгорания различают высокосортное топливо (с высокой теплотой сгорания) и низкосортное.
Сливной эквивалент – число, которое показывает, какому количеству условного топлива равноценна единица массы какого-либо другого вида действительного топлива. По данным можно определить топливный эквивалент. Так, для мазута он равен 9500:7000 = 1,36; для подмосковного угля 2640:7000=0,38 и т. д.
Из твердых топлив в отопительных котельных в основном сжигают ископаемые угли, которые делятся на три группы – бурые, каменные и антрациты. Они образовались в результате медленного разложения растений под слоем земли без доступа воздуха.
Бурые угли – наиболее молодая группа углей с большим содержанием золы и влаги, их теплота сгорания невелика: 1800-3250 ккал/кг. Недостатком также является большое содержание серы, что приводит к усиленной коррозии стальных частей в котельной установке, а также способность к самовозгоранию при длительном хранении в штабелях. Бурый уголь целесообразно сжигать только в топках крупных котлов.
Каменные угли – твердое горючее полезное ископаемое растительного происхождения, черного цвета с блестящей, матовой или полуматовой поверхностью; при сгорании пламя тем больше, чем выше содержание водорода. Хранят уголь в штабелях призматической формы высотой до 1,5 м (для донецкого угля допустима высота до 2 м).
Антрацит – старейший из всех групп ископаемых углей. Он сгорает без пламени с выделением небольшого количества дыма, удобен для сжигания в топках любых котлов.
Из жидких топлив в отопительных котельных применяют мазут – остаточный продукт переработки нефти с плотностью 0,96-0,98 т/м³. Его хранят в подземных стальных или железобетонных резервуарах, установленных вне котельных. Емкость резервуаров рассчитывают на потребность не менее 15 сут. работы котельной.
Газообразное топливо – это смесь горючих и негорючих газов. В естественном газе в основном содержатся метан, этан и тяжелые углеводороды, а также негорючие газы – углекислый газ и азот. В среднем природные газы состоят из 96% метана, 2% этана, 0,5% тяжелых углеводородов и 1,5% углекислого газа и азота. По сравнению с твердым топливом газообразное имеет ряд преимуществ – простота и меньшая трудоемкость обслуживания котлов; лучшее перемешивание горючего а с воздухом, в результате чего возможно горение с наименьшим избытком воздуха и, следовательно, меньшими потерями тепла с отходящими газами.
Однако при сжигании газа следует учитывать и особенности этого процесса – взрывоопасность и ядовитость газа. Природный газ при содержании его в воздухе от 3,8 до 17,8% (по объему) образует смесь, которая при огне или искры взрывается. Утечки газа опасны и потому, что он ядовит. Поэтому природный газ, не имеющий цвета, вкуса и запаха, предварительно одоризуют, добавляя к нему вещества с сильным запахом.
Горение топлива – быстрое химическое соединение горючих элементов топлива с кислородом воздуха, происходящее при высокой температуре с выделением тепла. При горении углерода образуется углекислый газ и выделяется 8050 ккал/кг углерода. Водород, сгорая, образует водяные пары, причем выделяется 28 500 ккал/кг водорода. При горении серы образуется сернистый газ и выделяется 2160 ккал/кг серы.
При недостатке воздуха происходит неполное сгорание углерода, часть его образует окись углерода, при этом происходят значительные потери тепла.
Необходимое для полного сгорания топлива количество воздуха зависит от теплоты его сгорания; для антрацита оно в среднем равно 7,8 м³/кг, для торфа и бурого угля – 3 м³/кг, а для московского городского газа – 10 м³/кг.
Однако в котлах невозможно обеспечить достаточное перемешивание воздуха с топливом. Поэтому для полного сгорания топлива необходим некоторый избыток воздуха. При нормальных условиях работы котлов коэффициент избытка воздуха составляет для твердого топлива 1,3-1,5, а для газа и мазута – 1,05-1,15. При большем избытке воздуха произойдут значительные потери тепла с уходящими газами.
Причинами, вызывающими прохождение через топку чрезмерно большого количества воздуха, могут быть: сильная тяга в дымовой трубе; чрезмерно большое поступление воздуха из дутьевого воздуховода; не плотности в гарнитуре котлов и ее притворах; слишком тонкий слой топлива или прогары в этом слое. При наличии избытка воздуха пламя получается прозрачное, светлое, а дым бесцветный (при сжигании антрацита бесцветность дыма не является признаком избытка воздуха). При прогарах пламя на прогоревших участках имеет ослепительно белый цвет.
Для уменьшения количества избыточного воздуха его подачу в топку необходимо регулировать в зависимости от процесса горения. Подсушенное и нагретое топливо выделяет горючие газы, которые в топочном пространстве перемешиваются с воздухом и сгорают, образуя пламя. В этот период в топку надо подавать больше воздуха, чтобы горючие газы успели сгореть. Для этого поднимают шибер за котлом, полностью открывают поддувальную и приоткрывают зольную дверку или полностью открывают дроссель – клапан на дутьевом воздуховоде.
По мере того как количество выделяющихся горючих газов снижается, уменьшают поступление воздуха в котел. При горении топлива на колосниковой решетке воздух надо подавать в таком количестве, чтобы цвет слоя получился соломенно-золотистый, а дым, выходящий из трубы – светло-серого цвета.
Потери тепла от химической неполноты горения происходят, если топливо сжигают при недостаточном количестве воздуха или оно расположено по колосниковой решетке неровным слоем. При недостатке воздуха образуется угарный газ (окись углерода), при котором часть содержащегося тепла не используется в котле, а уходит с дымовыми газами в трубу.
При неравномерном расположении топлива на решетке в тонкие участки слоя воздух поступает в избытке, а в утолщенные участки – недостаточно. В результате получается одновременно двойная потеря тепла: с дымовыми газами через топкий слой топлива и от неполноты сгорания топлива в толстом слое.
Признаком неполноты сгорания топлива является сине-красный цвет пламени и черный цвет дыма. При неполном сжигании антрацита над слоем топлива появляются голубые языки горящей окиси углерода.Приток воздуха в котел уменьшается, если на колосниковой решетке лежит чрезмерно толстый слой шлака и топлива.
Толщина слоя топлива на колосниковой решетке не должна превышать при сжигании (мм): мелкого бурого угля 40-50, крупного бурого угля – 70-80, мелкого антрацита – 100, крупного антрацита – 200, мелкого торфа – 400, колотых березовых сухих дров – 700 и кускового торфа – 800. Необходимо забрасывать топливо в топку часто и маленькими порциями; при этом температура в топке не будет резко снижаться, а топливо быстро разгорится, так как от малых порций топлива выделяется немного горючих летучих веществ и они успевают сгорать в топочном пространстве. По мере сгорания загруженной в топку порции топлива необходимо уменьшить количество воздуха, поступающего в топку, а после загрузки новой порции, когда из нее начинается бурное выделение газов, поступление воздуха в топку увеличивают, полностью открывая шибер за котлом.
Если есть признаки неполного сгорания топлива, то необходимо временно усилить дутье и тягу или дать выгореть слою топлива, находящемуся в топке, а затем поддерживать нормальный режим его сжигания.
Потеря топлива от механической неполноты его горения происходит при частичном провале топлива через зазоры колосниковой решетки, уносе мелкого топлива в газоходы котла, борова и в дымовую трубу и при обволакивании несгоревших кусочков топлива плавящимся шлаком.
Потеря в шлаке тем больше, чем выше зольность топлива и чем меньше выход летучих веществ; последнее объясняется тем, что при сгорании топлива с малым выходом летучих веществ температура слоя топлива высока, шлаки плавятся и обволакивают со всех сторон кусочки топлива, тем самым прекращая его горение.
Потери топлива в шлаке снижаются при чистке топки, а также при раздроблении шлака после удаления его из топки с последующим извлечением из него (после охлаждения) несгоревших кусочков топлива. Поэтому перед котел следует забрасывать только мелкие кусочки угля.
Если на решетке скопились шлаки, горение топлива ухудшается, и поэтому их необходимо взламывать (но их следует не выбрасывать, а перемешивать с горящим топливом).
Резко снизить потери топлива от зашлакования возможно, если применить полую, смываемую водой колосниковую решетку. Больших размеров (до 20%) могут достигнуть потери топлива от уноса при неспекающихся углях, значительной форсировке работы топки и мелком топливе.
Для борьбы с уносом топлива необходимо понизить избыток воздуха, подаваемого в топку, снизить форсировку котла до нормальной величины и смочить мелкое топливо водой для образования корки. Необходимо также сортировать топливо по размерам кусков, а мелочь сжигать при малой форсировке котлов, т. е. при более высокой температуре наружного воздуха.
Хороший результат дает увеличение объема топочного пространства путем соответствующей реконструкции топки. Помимо перечисленных потерь тепла в котельных установках имеют место потери тепла в окружающую среду (в воздух котельной) через обмуровку котлов, изоляцию трубопроводов и от арматуры.
Коэффициент полезного действия котельной установки – отношение количества тепла, выработанного этой установкой, к теплоте сгорания всего сожженного в котлах топлива.
consultinfo.net
