Какие условия должны быть обеспечены при сжигании топлива в котлах
Обновлено: 25.06.2024
9.6. Особенности сжигания газового топлива в котлах
9.6. Особенности сжигания газового топлива в котлах
Производства пара и горячей воды осуществляется в котлах, номенклатура которых многообразна и зависит от тепловой мощности, параметров теплоносителя и вида используемого топлива. Котлы различают по следующим признакам:
- по назначению — энергетические, отопительные, производственно-отопительные;
- по материалу — чугунные и стальные;
- по характеру теплоносителя — водогрейные и паровые;
- по устройству топок – слоевые (для твердого топлива) и камерные (для жидкого и газового топлива);
- по аэродинамическому режиму топки — с разрежением, с наддувом;
- по перемещению газов и воды — газотрубные (жаротрубные и с дымогарными трубами), комбинированные и водотрубные;
- по конструктивным особенностям — секционные, цилиндрические, вертикально-цилиндрические, горизонтально- и вертикально-водотрубные; - вертикально-прямоугольные;
- по движению водяного или пароводяного потока — с естественной, принудительной и комбинированной циркуляцией и прямоточные;
- по транспортабельности — стационарные (на неподвижном фундаменте) и передвижные.
Сегодня проблема выбора схемы газоснабжения котла уже потеряла былую актуальность и практически не зависит от необходимости предусматривать быстрый перевод котла на сжигание резервного вида топлива или же его работу только на основном — газовом. Для котельного оборудования практически любой мощности разработаны принципиальные схемы резервного газоснабжения на пропан-бутановых смесях, включающие в себя смесительные установки.
Правильный выбор типа и конструкции газогорелочных устройств, их число и место установки в топке определяют экономичность, безопасность и долговечность работы котлоагрегата, а также количество выбросов в атмосферу с продуктами сгорания вредных веществ. При сжигании топлива должно быть исключено ударное воздействие факелов горелок на поверхности нагрева, а размер факела при любых режимах работы котла — меньше размеров топки.
Соприкосновение газового факела с поверхностями нагрева (экранами, секциями) приводит к его охлаждению, обрыву реакции горения, химической неполноте сгорания, вплоть до выделения сажистых частиц. И в то же время перегрев поверхностей в месте соприкосновения их с факелом может привести к образованию трещин и разрывов. Кирпичная кладка обмуровки также не выдерживает длительного воздействия пламени.
Газовые горелки при работе не должны сильно шуметь, а также не должны вызывать вибрацию котла. Горелки должны работать устойчиво во всем диапазоне изменения нагрузки котла без отрыва и проскока пламени и должны иметь устройство для надежного их розжига.
Для предохранения котлов от разрушения при возможном взрыве топки и газоходы должны оборудоваться предохранительными взрывными клапанами, а также автоматикой регулирования и безопасности. Автоматика регулирования в паровых котлах должна обеспечивать поддержание заданного давления пара, уровень воды в котле, разрежение в топке и постоянство соотношения «газ-воздух», а в водогрейных котлах — поддержание необходимой температуры горячей воды на выходе из котла по температурному отопительному графику.
Автоматика безопасности должна контролировать параметры работы котла и при аварийном отклонении их от допустимых значений быстро отключать подачу газа, что необходимо выполнять в следующих случаях:
- при понижении или повышении сверх допустимых значений давления газа;
- при погасании пламени;
- при повышении температуры воды или давления пара в барабане котла или в сборном распределительном коллекторе выше допустимых;
- при прекращении подачи электроэнергии;
- при понижении давления воздуха перед горелками ниже допустимого уровня;
- при недостаточном разрежении в топке котла;
- при неисправности самой автоматики безопасности.
Наша компания является представителем и сервисным центром компаний FAS, Фасэнергомаш, Corken, ReGo, Edur
на территории РФ
Какие условия должны быть обеспечены при сжигании топлива в котлах
МЕТОДИКА
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
В АТМОСФЕРУ ПРИ СЖИГАНИИ ТОПЛИВА В КОТЛАХ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ МЕНЕЕ 30 ТОНН ПАРА В ЧАС
ИЛИ МЕНЕЕ 20 ГКАЛ В ЧАС
РАЗРАБОТАНА научно-исследовательским институтом охраны атмосферного воздуха (НИИАтмосфера) при участии Госкомэкологии Пермской области, Всероссийского научно-исследовательского теплотехнического института (ВТИ), энергетического института им. Г.М.Кржижановского (ЭНИН) и OОО "Импульс-Холдинг".
УТВЕРЖДЕНА Председателем Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды В.И.Даниловым-Данильяном 9 июля 1999 г.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Настоящая методика (далее - Методика) предназначена для определения выбросов в атмосферный воздух загрязняющих веществ с дымовыми газами котлоагрегатов паропроизводительностью до 30 т/ч и водогрейных котлов мощностью до 25 МВт (20 Гкал/ч) по данным периодических измерений их концентраций в дымовых газах или расчетным путем при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива.
Методика применяется с начала отчетного периода - 1 января 2000 г.
составления статистической отчетности по форме 2-ТП (воздух);
установления предельно допустимых и временно согласованных выбросов;
планирования работ по снижению выбросов;
контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.
Периодичность проверки Методики - 5 лет.
При определении валовых выбросов загрязняющих веществ в тоннах в год значения исходных величин, входящих в расчетные формулы, принимаются по отчетным данным предприятия, с усреднением их за этот период.
При определении максимальных выбросов загрязняющих веществ в граммах в секунду значение расхода топлива принимается исходя из наибольшей нагрузки котельной установки за отчетный период.
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗООБРАЗНЫХ
ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ПО ДАННЫМ
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ЗАМЕРОВ
1.1 Суммарное количество загрязняющего вещества j, поступающего в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год) определяется по уравнению
где - массовая концентрация загрязняющего вещества j в сухих дымовых газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха =1,4 и нормальных условиях*, мг/нм; определяется по п.1.2;
* Температура 273 К и давление 101,3 кПа.
- объем сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании 1 кг (1 нм) топлива, при = 1,4, нм/кг топлива (нм/нм топлива).
- расчетный расход топлива; определяется по п.1.3;
при определении выбросов в граммах в секунду берется в т/ч (тыс. нм/ч); при определении выбросов в тоннах в год берется в т/год (тыс. нм/год);
при определении выбросов в граммах в секунду =0,278; при определении выбросов в тоннах в год =.
1.2 Массовая концентрация загрязняющего вещества j определяется по измеренной* концентрации , мг/нм, по соотношению
где - коэффициент избытка воздуха в месте отбора пробы.
* Измерение концентрации загрязняющих веществ регламентируется соответствующими положениями отраслевых методических документов по инвентаризации (нормированию, контролю) выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
При использовании приборов, измеряющих объемную концентрацию загрязняющего вещества j, массовая концентрация определяется по соотношению
где - измеренная объемная концентрация при коэффициенте избытка воздуха , ррт*;
- удельная масса загрязняющего вещества, кг/нм.
* 1 ррт=1 нсм/нм = 0,0001% об.
Для основных газообразных загрязняющих веществ, содержащихся в выбрасываемых в атмосферу дымовых газах котельных установок (оксидов азота в пересчете на NО, оксида углерода и диоксида серы), значения удельной массы составляют:
Формулы (4) получены в предположении, что перечисленные газы являются идеальными.*
* Погрешность, вносимая этим предположением, значительно меньше погрешности измерений.
Коэффициент избытка воздуха с достаточной степенью точности может быть найден по приближенной кислородной формуле
где - измеренная концентрация кислорода в месте отбора пробы дымовых газов, %.*
* Для более точного определения в уравнение (5) применяется значение концентрации избыточного кислорода
При расчете максимальных выбросов загрязняющего вещества в граммах в секунду берутся максимальные значения массовой концентрации этого вещества при наибольшей нагрузке за отчетный период.
При определении валовых выбросов в тоннах в год используется среднее значение массовой концентрации загрязняющего вещества за год. Среднее значение массовой концентрации определяется по средней за рассматриваемый промежуток времени нагрузке котла. При этом пользуются заранее построенными зависимостями концентраций загрязняющих веществ от нагрузки котла. Построение указанных зависимостей проводится не менее чем по трем точкам - при минимальной, средней и максимальной нагрузках.*
* Для более точного определения в уравнении (5) применяется значение концентрации избыточного кислорода
Однако, если обеспечен нормальный топочный режим, содержание , , и не превышает 0,01% по объему, и можно считать, что
1.3 Расчетный расход топлива , т/ч (тыс. нм/ч) или т/год (тыс. нм/год), определяется по соотношению
где - полный расход топлива на котел, т/ч (тыс. нм/ч) или т/год (тыс. нм/год);
- потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %.
Значение определяется по показаниям прибора или по обратному тепловому балансу (при проведении испытаний котла).
1.4 Расчет объема сухих дымовых газов проводится по нормативному методу* по химическому составу сжигаемого топлива или табличным данным. Расчетные формулы приведены в Приложении А.
* При определении валовых выбросов диоксида серы за длительный промежуток времени используется расчетный метод (см. п.2.2 раздела 2 данной Методики).
Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. М., Энергия, 1973.
При недостатке информации о составе сжигаемого топлива объем сухих дымовых газов может быть рассчитан по приближенной формуле
Какие условия должны быть обеспечены при сжигании топлива в котлах
____________________________________________________________________
Текст Сравнения СП 89.13330.2016 с СП 89.13330.2012 см. по ссылке.
- Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________
Дата введения 2017-06-17
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛИ - ООО "СанТехПроект", НТЦ "Промышленная безопасность", ФГБОУ ВО НИУ МГСУ, ПКБ ООО "Теплоэнергетика"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети интернет
Основными приоритетами настоящего свода правил являются:
- первостепенность требований, направленных на обеспечение безопасной и надежной эксплуатации котельных;
- обеспечение требований безопасности, установленных техническими регламентами, федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности, а также нормативными документами федеральных органов исполнительной власти;
- защита охраняемых законом прав и интересов потребителей строительной продукции путем регламентирования эксплуатационных характеристик систем теплогенерации и теплопотребления;
- применения современных эффективных технологий, новых материалов и оборудования для строительства новых, реконструкции, капитального ремонта, расширения и технического перевооружения существующих котельных;
- обеспечение энергосбережения, энергоэффективности систем теплоснабжения и установления экологических показателей систем генерации теплоты для теплоснабжения и теплопотребления.
Настоящий свод правил разработан авторским коллективом ООО "СанТехПроект" (канд. техн. наук А.Я.Шарипов, инж. А.С.Богаченкова, инж. В.М.Кубланов), ОАО НТЦ "Промышленная безопасность" (д-р техн. наук, проф. B.C.Котельников), ФГБОУ ВО НИУ МГСУ (д-р техн. наук, проф. П.А.Хаванов), ПКБ ООО "Теплоэнергетика" (канд. техн. наук Е.Л.Палей).
1 Область применения
1.1 Настоящий свод правил следует соблюдать при проектировании, строительстве, реконструкции, капитальном ремонте, расширении и техническом перевооружении котельных, работающих на любом виде топлива с паровыми, водогрейными и пароводогрейными котлами, общей установленной тепловой мощностью 360 кВт и более с давлением пара до 3,9 МПа включительно и с температурой воды не выше 200°С, включая установки для комбинированной выработки электроэнергии.
1.2 Настоящий свод правил не распространяется на проектирование котельных тепловых электростанций, в том числе пиковых, передвижных котельных, котельных с электродными котлами, котлами-утилизаторами, котлами с высокотемпературными органическими теплоносителями (ВОТ) и другими специализированными типами котлов для технологических целей, на проектирование автономных источников теплоснабжения интегрированных в здания (встроенных, пристроенных, крышных котельных) на автономные теплогенераторные установки теплопроизводительностью до 360 кВт, также на когенерационные установки.
1.3 Требования к котельным, а также к связанным с ними процессам проектирования (включая изыскания), строительства, монтажа, наладки, эксплуатации и утилизации (сноса), установленные настоящим сводом правил, не применяют вплоть до реконструкции или капитального ремонта к следующим котельным:
1) введенным в эксплуатацию до вступления в силу настоящего свода правил;
2) строительство, реконструкция и капитальный ремонт которых осуществляются в соответствии с проектной документацией, утвержденной или направленной на государственную экспертизу до вступления в силу настоящего свода правил.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 19.101-77 Единая система программной документации. Виды программ и программных документов
ГОСТ 34.601-90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания
ГОСТ 34.602-89 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы
ГОСТ 2761-84 Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора
ГОСТ 16860-88 Деаэраторы термические. Типы, основные параметры, приемка, методы контроля
ГОСТ 20995-75 Котлы паровые стационарные давлением до 3,9 МПа. Показатели качества питательной воды и пара
ГОСТ 21204-97 Горелки газовые промышленные. Общие технические требования
ГОСТ 21563-93 Котлы водогрейные. Основные параметры и технические требования
ГОСТ 51232-98* Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ Р 51232-98. - Примечание изготовителя базы данных.
ГОСТ Р 56777-2015 Котельные установки. Метод расчета энергопотребления и эффективности
СП 4.13130.2013 Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям
СП 10.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод. Требования пожарной безопасности (с изменением N 1)
СП 18.13330.2011 "СНиП II-89-80* Генеральные планы промышленных предприятий"
СП 30.13330.2012 "СНиП 2.04.01-85* Внутренний водопровод и канализация зданий"
СП 31.13330.2012 "СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения" (с изменениями N 1, N 2)
СП 37.13330.2012 "СНиП 2.05.07-91* Промышленный транспорт"
СП 42.13330.2011 "СНиП 2.07.01-89* Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений"
СП 43.13330.2012 "СНиП 2.09.03-85 Сооружения промышленных предприятий"
СП 44.13330.2011 "СНиП 2.09.04-87* Административные и бытовые здания"
СП 50.13330.2012 "СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий"
СП 52.13330.2011 "СНиП 23-05-95* Естественное и искусственное освещение"
СП 56.13330.2011 "СНиП 31-03-2001 Производственные здания"
СП 60.13330.2012 "СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха"
СП 61.13330.2012 "СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов"
СП 110.13330.2011 "СНиП 2.11.03-93 Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы"
СП 155.13130.2014 "Склады нефти и нефтепродуктов. Требования пожарной безопасности"
СанПиН 2.1.4.2496-09 Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения
СанПиН 2.1.4.2580-10 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества
СанПиН 2.1.4.2652-10 Гигиенические требования безопасности материалов, реагентов, оборудования, используемых для водоочистки и водоподготовки
СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод
СанПиН 2.1.6.1032-01 Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест
СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 котельная: Здание (в том числе блок-модульного типа) или комплекс зданий и сооружений с котельными установками и вспомогательным технологическим оборудованием, предназначенными для выработки тепловой энергии.
3.2 котельная блочно-модульная: Отдельно стоящая котельная, состоящая из блоков технологического оборудования, размещенных в строительном модуле.
3.3 котельная установка: Котел (котлоагрегат) совместно с горелочными, топочными тягодутьевыми устройствами, механизмами для удаления продуктов горения и использования тепловой энергии уходящих газов и оснащенный средствами автоматики безопасности, сигнализации, контроля и автоматического регулирования процесса выработки теплоносителя заданных параметров.
3.4 потребитель тепловой энергии: Лицо, приобретающее тепловую энергию (мощность), теплоноситель для использования на принадлежащих ему на праве собственности или ином законном основании теплопотребляющих установок либо для оказания коммунальных услуг в части горячего водоснабжения и отопления.
3.5 система теплоснабжения: Комплекс систем, сооружений и устройств, предназначенных для обеспечения потребителей тепловой энергией, теплоносителем.
3.6 система теплоснабжения открытая: Водяная система теплоснабжения, в которой происходит водоразбор горячей воды для нужд горячего водоснабжения потребителей непосредственно из тепловой сети.
3.7 система теплоснабжения закрытая: Водяная система теплоснабжения, в которой вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель и из сети не отбирается.
3.8 система теплоснабжения централизованная: Теплоснабжение крупного жилого массива промышленного комплекса, объединенного общей тепловой сетью от одного или нескольких источников тепловой энергии.
3.9 система теплоснабжения децентрализованная (автономная): Теплоснабжение одного потребителя от одного источника тепловой энергии.
Какие условия должны быть обеспечены при сжигании топлива в котлах
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:
При полном сгорании топлива и избытке окислителя (т.е. при а > 1) в продуктах сгорания будет присутствовать также избыточный кислород, об. %:
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.%:
Сжигание газового топлива в котлах
По надежности отпуска тепла потребителям котельные относятся:
- к первой категории - котельные, являющиеся единственным источником тепла системы теплоснабжения и обеспечивающие потребителей первой категории, не имеющих индивидуальных резервных источников тепла;
- ко второй категории - остальные котельные.
Потребители тепла по надежности теплоснабжения относятся:
- к первой категории - потребители, нарушение теплоснабжения которых связано с опасностью для жизни людей или со значительным ущербом народному хозяйству (повреждение технологического оборудования, массовый брак продукции);
- ко второй категории - остальные потребители тепла.
Классификация котлов
По характеру (виду) вырабатываемого теплоносителя: паровые, водогрейные, пароводогрейные.
По параметрам теплоносителя:
- паровые котлы с рабочим давлением пара рп более 0,7 кгс/см 2 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 рп не более 0,7 кгс/см 2 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/см 2 ), водогрейных котлов и водонагревателей с температурой нагрева воды не выше 388 К (115 °С)», утвержденных Минстроем России.
По применяемому материалу: стальные, чугунные.
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 (способуподачи 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 (рисунок ниже);
- с принудительной циркуляцией, когда вода движется за счет напора, создаваемого насосами:
- с многократной принудительной циркуляцией (рисунок ниже; широкого распространения не получили);
- прямоточные (без барабанов). По такой схеме работают крупные энергетические котлы на тепловых электрических станциях (Dп = 3950 т/ч, pп = 255 кгс/см 2 , tпп = 560 °С) и практически все водогрейные котлы (рисунок ниже).
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
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/см 2 );
- 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/см 2 );
- номинальная температура воды на выходе в °С.
В обозначении парового котла приводятся: тип, паропроизводительность (т/ч), абсолютное (избыточное) давление пара pп, (МПа или кгс/см 2 ), 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 300x200 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 пароироизводительность, Dп, т/ч - максимальное рабочее количество пара, вырабатываемого котлом, в течение 1 ч;
- параметры получаемого пара:рабочее (расчетное, или разрешенное) давление пара, pп МПа (кгс/см 2 ); пробное давление, pпроб, МПа (кгс/см 2 ); вид пара (насыщенный, перегретый); температура насыщенного пара, /нас, °С (при рабочем давлении пара/»пили температуре перегретого пара, tпп, “С);
- температура питательной воды, °С;
- паровой и водяной объем котла, м 3 ;
- объем воды, м 3 ;
- 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/см 2 ); минимально допустимое давление воды pв при номинальной температуре tв; пробное давление, pпроб, МПа (кгс/см 2 ); минимально допустимая температура воды на входе в котел, °С; номинальная температура воды на выходе из котла, °С; номинальный расход воды через котел, Gb, м 3 /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, м 2 ;
- 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 O2, 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.
Паровые котлы с естественной циркуляцией воды
Простейший контур естественной циркуляции воды (рисунок ниже) состоит из верхнего барабана и нижнего коллектора, соединенных между собой опускной необогреваемой (или слабо обогреваемой) трубой и подъемной обогреваемой трубой, образующими замкнутый контур.
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.
Использование котлов на газовом топливе
Горячую воду и пар для нужд промышленности и коммунального хозяйства получают главным образом в специальных котлах, которые являются одним из видов теплообменных аппаратов поверхностного типа непрерывного действия. В котлах теплота отбирается от нагретых продуктов сгорания и передается холодной воде Теплообмен в котлах происходит без непосредственного контакта воды и продуктов сгорания газа, отделенных друг от друга металлическими поверхностями нагрева. Такие теплообменники называют аппаратами непрерывного действия, так как горячие продукты сгорания, отдающие теплоту, и холодная вода, воспринимающая теплоту, находятся в непрерывном движении. Котлы в зависимости от их назначения бывают водогрейными и паровыми. Если потребителю требуются горячая вода и пар, то применяют паровые котлы. В этих котлах часть получаемого пара используется для нужд производства, а часть направляется в специальный теплообменный аппарат - бойлер. В бойлере пар отдает часть теплоты воде, движущейся по трубам от водопровода к потребителю, конденсируется и вновь возвращается в котел для превращения в пар. Пар, идущий на нужды производства, также может быть собран после его использования и конденсации и возвращен обратно в котел для повторного нагрева.
Для нормальной эксплуатации котлов большое значение имеет качество питательной воды. В этой воде могут содержаться различные примеси в виде солей, которые при нагреве выделяются и оседают на стенках котлов. Эти отложения приводят к уменьшению площади поперечного сечения труб, по которым движется нагреваемая вода, ухудшают теплообмен между продуктами сгорания и водой и могут привести к перегревам отдельных участков поверхностей нагрева и, как следствие, к разрушению этих участков.
Поверхности котла, обрабатываемые с одной стороны продуктами сгорания газа, а с другой - водой, называются поверхностями нагрева. Поверхность нагрева измеряют в квадратных метрах и подразделяют на конвективную и радиационную.
Радиационная поверхность обращена в топку и воспринимает теплоту в основном за счет излучения газового пламени, раскаленных огнеупорных стенок.
Остальная часть поверхности нагрева котла называется конвективной и воспринимает теплоту в основном за счет непосредственного соприкосновения с ней движущихся в газоходах продуктов сгорания, то есть за счет конвекции.
Важная характеристика работы котла - его тепловое равновесие, когда расход и поступление теплоты равны. Если такого соответствия нет, то давление пара в котле и температура воды в нем будут повышаться или понижаться. Другая характеристика работы котла - его материальное равновесие, когда количество поступающей и расходуемой питательной воды соответствуют одно другому. Естественно, что при быстрой подаче в котел большого количества воды давление и температура воды в нем уменьшаются. При кипении вся вода в котле имеет одинаковую температуру, которая незначительно превышает температуру, соответствующую давлению насыщенного пара в паровом пространстве. В котле одновременно находятся вода и пар, а насыщенный пар имеет практически ту же температуру, что и вода.
Продукты сгорания газа на выходе из газохода имеют еще значительный запас теплоты. Чтобы уменьшить эти потери теплоты, за котлами по ходу продуктов сгорания располагают дополнительные теплообменники - экономайзер и воздухонагреватель. В экономайзере поступающая в котел питательная вода подогревается за счет использования части теплоты продуктов сгорания. В воздухонагревателе за счет теплоты продуктов сгорания подогревается воздух, необходимый для сжигания газа. Использование более нагретого воздуха приводит к повышению температуры горения газа, улучшению процесса горения и увеличению температуры продуктов горения.
Важная характеристика котельного агрегата - его тепловая мощность, которая определяется как произведение поверхности нагрева на расчетный теплосъем с 1 м 2 . Расчетный теплосъем с 1 м 2 поверхности нагрева зависит от типа котла и колеблется от 25-50 тыс. для чугунных секционных котлов до 100 тыс. кДж/ч и более для водотрубных котлов.
Мощность паровых котлов определяется их паропроизводительностью, то есть количеством тонн пара в час. Поскольку количество теплоты в 1 кг пара зависит от его давления, при определении па- ропроизводительности котла указывается и расчетное давление. Например, в обозначении котла ДКВР-10-13 первая цифра показывает, что котел вырабатывает 10 т пара в час, а вторая цифра - давление пара в атмосферах (13 ат).
В отопительных котельных жилищно-коммунального хозяйства преимущественно используют небольшие чугунные или стальные секционные котлы без экономайзеров и воздухонагревателей. В производственно-отопительных котельных применяют водотрубные котлы с установкой индивидуальных или групповых экономайзеров, в котельных электростанций - крупные котлоагрегаты в комплексе с экономайзерами и воздухонагревателями. Особенности сжигания газа в топках котлов требуют правильного выбора типа, тепловой мощности, количества горелок и их рационального размещения.
Газовое топливо создает хорошие условия для автоматизации его сжигания, что значительно повышает безопасность и эффективность эксплуатации котлов и обеспечивает их работу в соответствии с заданным режимом. Современная комплексная автоматика газифицированных котельных включает в себя приборы автоматики безопасности, регулирования, контроля и сигнализации. Автоматика безопасности обеспечивает прекращение подачи газа к горелкам при нарушениях режима работы агрегата, способных привести к аварии. Автоматика регулирования поддерживает заданный режим работы котла.
Приборы контроля и сигнализации обеспечивают условия для дистанционного управления работой агрегата с диспетчерского пульта. Установлен минимально необходимый объем автоматики газифицированных котельных, обеспечивающий прекращение подачи газа к горелкам при недопустимом отклонении давления газа, погасании пламени горелок, отсутствии разрежения и прекращении подачи воздуха к горелкам.
Ростехнадзор разъясняет: Резервное топливо в котельной
В Ростехнадзор по информационным системам общего пользования обратился гражданин, проживающий в г. Калуга, со следующим вопросом.
На заводе эксплуатируется котельная, которая вырабатывает тепло исключительно для нужд завода. В качестве топлива используется природный газ (ГОСТ 5542-87). Обязательно ли наличие резервного топлива для снабжения котельной? Если обязательно, то каким документом это определено, каким образом рассчитывается необходимое количество резервного топлива?
Ответ: Специалистами Управления государственного энергетического надзора подготовлен следующий ответ.
Согласно п. 4.1.1. Правил технической эксплуатации тепловых энергоустановок, утвержденных приказом Минэнерго России от 24 марта 2003 г. № 115, эксплуатация оборудования топливного хозяйства должна обеспечивать своевременную, бесперебойную подготовку и подачу топлива в котельную. Должен обеспечиваться запас основного и резервного топлива в соответствии с нормативами.
Согласно п. 49 Правил пользования газом и предоставления услуг по газоснабжению в Российской Федерации, утвержденных постановлением Правительства России от 17 мая 2002 г. № 317, в целях эффективного и рационального пользования газом организации, эксплуатирующие газоиспользующее оборудование, обязаны, в том числе обеспечивать готовность резервных топливных хозяйств и оборудования к работе на резервном топливе, а также создавать запасы топлива для тепловых электростанций и источников тепловой энергии в соответствии с законодательством Российской Федерации в сфере электроэнергетики и теплоснабжения.
Согласно п. 4.1 Строительных норм и правил Российской Федерации «Котельные установки» (СНиП II-35-76 «Котельные установки»), утвержденных постановлением Государственного комитета Совета Министров СССР по делам строительства от 31 декабря 1976 г. № 229 », необходимость резервного или аварийного вида топлива для котельных устанавливается с учетом категории котельной, исходя из местных условий эксплуатации, по согласованию с топливоснабжающими организациями.
Вопрос от 01.11.2105 г.:
Требуется ли разработка проекта при замене резервного топлива с мазута марки М-100, предусмотренного проектом котельной, на мазут марки М-40 (или на жидкое топливо других марок с температурой вспышки более 61 °С)?
Ответ: Специалистами Управления государственного энергетического надзора Ростехнадзора подготовлен ответ на поступивший вопрос.
Вопрос от 12.2018:
Каким нормативным документом необходимо руководствоваться при определении нормативов запасов топлива на источниках тепловой энергии?
Ответ: Согласно п.2 Порядка определения нормативов запасов топлива на источниках тепловой энергии, утвержденного приказам Министерства энергетики РФ от 10.08.2012 № 377 норматив запасов топлива на котельных рассчитывается как запас основного и резервного видов топлива и определяется по сумме объемов неснижаемого нормативного запаса топлива и нормативного эксплуатационного запаса топлива.
Пунктом 11 Порядка установлено, что нормативного эксплуатационного запаса топлива необходим для надежной и стабильной работы котельных и обеспечивает плановую выработку тепловой энергии в случае введения ограничений поставок основного вида топлива.
В соответствии с п. 21 Порядка для расчета размера нормативного эксплуатационного запаса топлива принимается плановый среднесуточный запас топлива трех наиболее холодных месяцев отопительного периода и количество суток:
Читайте также: