7260

61

Потери тепла с уходящими газами при одинаковых коэффициентах избытка воздуха тем меньше, чем ниже их температура.

Полнота сгорания газа определяется по составу продуктов сгорания, в которых должны полностью отсутствовать горючие составляющие – оксид углерода, водород и метан.

Важным показателем эффективности работы котла является коэффициент избытка воздуха в топке и за котлом. При отсутствии химического недожога коэффициент избытка воздуха может быть определен по содержанию в продуктах сгорания кислорода и углекислого газа. Зная коэффициент избытка воздуха и температуру продуктов сгорания за котлом, можно подсчитать потери тепла с уходящими газами.

Снижения потерь с уходящими газами можно добиться уменьшением коэффициента избытка воздуха или температуры уходящих газов, или обеих этих величин. Нижним пределом возможного снижения коэффициента избытка воздуха следует считать значение, дальнейшее уменьшение которого еще не приводит к появлению потерь от химической неполноты сгорания газа.

Практически оптимальным коэффициентом избытка воздуха в топке является αт = 1,05…1,11, за котлом αк = 1,1…1,15.

Потери тепла из-за химической неполноты сгорания газа подсчитываются по данным анализа состава продуктов сгорания, если в них имеются горючие составляющие:

Q3 =V CH4 35840 +V H 210800 +V CO12640,

где Q3 − потери тепла из-за химической неполноты сгорания, кДж/м³;

62

VCH4, VH2, VCO – объемы горючих компонентов в продуктах сгорания,

м³/м³.

Тогда потери тепла из-за неполноты сгорания газа q3, выраженные в процентах, определяются, как

q3 = Q3 100%,

Qн

где Qн – низшая теплота сгорания сжигаемого газа, кДж/м³. Потери тепла в окружающую среду зависят от производительности

и конструктивного устройства котла. Все тепло, воспринимаемое водой в котле, передается через поверхности нагрева, которые подразделяются на радиационные и конвективные. К радиационным поверхностям нагрева относятся экранные поверхности, обращенные в топку котла. Поверхности нагрева, расположенные в остальных газоходах, относятся к конвективным. Наиболее эффективным способом передачи тепла является радиационное излучение факела и различного рода раскаленных керамических излучателей в топке.

Для того чтобы отопительный котел работал с максимальным коэффициентом полезного действия и отсутствием химического недожога при различных тепловых нагрузках, перед вводом его в эксплуатацию проводятся наладочные работы. Во время наладки отрабатываются оптимальные режимы работы котла во всем эксплуатационном диапазоне регулирования теплопроизводительности и составляются режимные карты.

63

1.10. Предохранительные взрывные клапаны

При взрыве газовоздушной смеси природного газа и учете теплового расширения газов за счет их нагрева в замкнутом объеме абсолютное давление может достигать, кгс/см2: 8 (при стехиометрическом составе смеси); 5,5 (при концентрации газа в смеси, близкой к нижнему пределу взрываемости) и 6,4 (при концентрации газа в смеси, близкой к верхнему пределу взрываемости). Действительные давления в топке и газоходах котла могут быть несколько ниже указанных за счет отбора теплоты поверхностями нагрева, потерь в окружающую среду, неполного заполнения объемов взрывоопасной смесью и т.п.

Известно, что свободно стоящая кирпичная стена толщиной 51 см разрушается при давлении до 0,5 кгс/см2, а толщиной 38 см – при давлении примерно 0,15 кгс/см2. Следовательно, в камере сгорания с такими стенами, не усиленными снаружи металлическим каркасом, практически не может быть создано давление, значительно превышающее

0,15… 0,5 кгс/см2.

Котлы, работающие на газовом топливе, во избежание их разрушения при возможном взрыве газовоздушной смеси должны иметь

предохранительные взрывные клапаны, которые, как правило,

размещают в верхних частях топки, газоходов и боровов, а также в других местах, где могут образоваться газовые мешки. Такие клапаны запрещено располагать в местах нахождения обслуживающего персонала.

Защитные устройства и их крепление к котлу должны быть рассчитаны на соответствующее воздействие взрывной волны, чтобы эти устройства при взрыве сами не оказались источниками травм персонала.

64

Наибольшее распространение получили следующие конструкции взрывных предохранительных клапанов (рисунок 14).

1.Сбросного типа (рисунок 14а). Они представляют собой свободно лежащие над проемом пластины 1, опирающиеся на выступающие элементы 3 котла или кирпичной кладки. По периметру пластина уплотняется мятой огнеупорной глиной 2, которая при взрыве отбрасывается. Пластина может быть изготовлена из смеси огнеупорной глины с асбестовой крошкой, армированной металлической сеткой 5, или из листового асбеста, под который при необходимости подкладывают решетку 4 из металлических прутков.

Клапан из огнеупорной глины располагается в зонах высоких температур, например над топкой, асбестовый клапан – над газоходами, в которых температура продуктов сгорания не превышает 300…500 º С.

2.Откидного типа (рисунок 23б). Клапаны представляют собой пластину, соединенную с рамой 6 при помощи петель, на которых она откидывается при взрыве. Крышка может быть чугунной, футерованной или изготовленной в виде плиты из смеси огнеупорной глины с асбестом, армированной металлической сеткой 5.

При установке откидного клапана на вертикальной стенке его петли следует располагать внизу. В этом случае клапан после первого же толчка за счет давления взрыва преодолевает угол 10…15º, и затем за счет собственного веса полностью освобождает проем, откидываясь вниз. Обслуживающий персонал возвращает клапан после хлопка в исходное положение и герметизирует его.

65

Рисунок 14 – Предохранительные взрывные клапаны

решетка; 6, 7 – рама; 8 – разрывная мембрана

3. Разрывного типа (рисунок 23в). Клапаны, устанавливаемые на горизонтальных и вертикальных газоходах. Основным элементом такого клапана является разрывная мембрана 8, закрепленная по краям в раме 7 и разрывающаяся при взрыве. Часто используют асбестовые мембраны, зажатые в металлических рамах, которые отличаются дешевизной и простотой в изготовлении, однако во время эксплуатации такие мембраны часто разрушаются даже при отсутствии взрывов газовоздушной смеси из-за перегрева, пульсации давления в топке и газоходах.

Наличие предохранительных взрывных клапанов ни в коем случае не снижает требований к обслуживающему персоналу строго соблюдать правила безопасности при эксплуатации котлов.

66

1.11.Организация воздухообмена в котельной

Вкотельных часто используют устройства естественной вентиляции. Эффективность работы вентиляции зависит от площади и высоты котельного зала, расположения и работы котлов, размеров оконных и дверных проемов, метеорологических и других факторов.

Режим подачи и удаления воздуха в котельной влияет на условия

отвода продуктов сгорания и на качество сжигания газа. При недостаточном поступлении воздуха в котельную или излишнем удалении его в котельной создается разряжение, которое может привести к нарушению тяги в дымовой трубе. Поэтому механическая вытяжная вентиляция воздуха из котельного зала допускается только при наличии одновременно механической приточной вентиляции.

Вотопительных котельных, отдельно стоящих или расположенных

вжилых, общественных и других зданиях, должен быть обеспечен трехкратный воздухообмен помещения за 1 час без учета количества воздуха, необходимого для горения.

Наружный холодный воздух подается через неподвижные жалюзийные решетки, которые устанавливают за котлами на высоте не менее 4 м в удалении от постоянных рабочих мест обслуживающего персонала, тем самым предотвращая образование сквозняков и снижения температуры в зонах пребывания операторов.

Необходимую площадь живого сечения жалюзийных решеток Fжр (м2) определяют исходя из принятой в них скорости движения

воздуха υв (м/с) и расчетного его объемного расхода Vв (м3/ч):

67

В крупных отопительных котельных предусматривается наличие специальной приточной камеры, располагаемой в верхней части котельной и оборудованной осевым вентилятором. Стенки, потолок и пол такой камеры изолируются минеральными плитами.

Для котельной с двухпроводными горелками количество воздуха, забираемого из помещения в холодное время года дутьевыми вентиляторами, принимают в размере не более 75 % от количества воздуха, необходимого для горения. Остальное количество воздуха забирается снаружи, т.е. из верхней зоны котельной через воздухозаборную шахту, которая патрубком соединяется с наружной атмосферой. В месте присоединения патрубка к шахте устанавливается перекидной клапан, степень открытия которого определяет соотношение холодного и теплого воздуха, поступающего к вентилятору.

Воздух из верхней зоны котельной удаляется с помощью дефлекторов, при этом на всех участках вытяжной вентиляции не должно быть шиберов.

Необходимое число дефлекторов определяется размерами котельной, устанавливаются дефлекторы в зонах повышенной температуры воздуха и наиболее вероятного скопления вредных газов.

На рисунке 15 показан наиболее применяемый на практике дефлектор ЦАГИ. Удаление воздуха через дефлектор происходит за счет кинетической энергии ветра. Поток ветра, омывая корпус дефлектора, создает за ним зону разрежения, благодаря чему происходит отвод воздуха из канала или помещения, к которому присоединен дефлектор.

68

Производительность дефлектора зависит от его типа, размеров, скорости ветра.

Рисунок 15 – Дефлектор ЦАГИ

1 – патрубок; 2 – диффузор; 3 – корпус дефлектора; 4 – лапки для крепления зонта-колпака; 5 – зонт-колпак

Гидравлические характеристики дефлекторов определяют опытным путем. В проектной практике скорость в присоединительном патрубке принимают равной 2 м/с, тогда необходимый диаметр патрубка D1определяют по формуле

69

где Vвыт – расход воздуха, вытягиваемого из помещения,

м3/ч;

n – число дефлекторов.

1.12.Документация необходимая при эксплуатации паровых и водогрейных котлов

1.Приказ о назначении лиц, ответственных за исправное состояние и безопасную эксплуатацию паровых и водогрейных котлов.

2.Приказ о назначении ответственных за осуществление производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности при эксплуатации паровых и водогрейных котлов.

3.Приказ руководителя организации о допуске к работе персонала по обслуживанию паровых и водогрейных котлов.

4.Приказ о создании комиссии по проверке знаний персонала , Пасопрт обслуживающего паровые и водогрейные котлы.

5.Сменный журнал котельной.

6.Паспорт завода-изготовителя на котел, пароперегреватель и экономайзер

7.Ремонтный журнал

8.Журнал по водоподготовке котельной.

9.Журнал контрольных проверок манометров.

10.Графики планово-предупредительных ремонтов котлов

70

11.Производственные инструкции и инструкции по охране труда для персонала, обслуживающего котлы.

\12.Должностная инструкция ответственного за исправное состояние и безопасную эксплуатацию котлов.

13.Протоколы и удостоверения аттестации работников, обслуживающих котлы.

14.Водно-химический режим котлов.

15.Техническое освидетельствование котлов.

16.Акт пуско-наладочных работ.

17.Регистрация и разрешение на эксплуатацию котлов