Категория: Газоснабжение

Монтаж газового оборудования отопительных котельных

Большое народнохозяйственное значение для России имеет применение газового топлива.

Газ имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с другими видами топлива: отсутствуют расходы по доставке топлива железнодорожным, водным и автомобильным транспортом; отпадает необходимость в хранении топлива, а также в вывозе золы и шлака; тяжелый физический труд кочегаров заменен наблюдением за работой контрольно-измерительных приборов и автоматических устройств. Кроме того, при сжигании газа легче получить высокую и ровную температуру, чем при сжигании угля, можно также в любое время повысить температуру воды или давление пара в котле. Однако газообразное топливо имеет и свои недостатки: газ в смеси с воздухом в определенных пропорциях взрывоопасен и оказывает на человека отравляющее действие.

Газификацию отопительных котельных осуществляют от городских газовых сетей низкого или среднего давления. Котельные присоединяют к сети высокого давления через местные газорегуляторные пункты (ГРП).

Помещение котельных, переведенных на газовое топливо, оборудуют постоянно действующей естественной или искусственной приточно-вытяжной вентиляцией.

Газовое оборудование отопительных котельных. К газовому оборудованию отопительных котельных относятся: газовые горелки, система газопроводов, узел ввода и запорно-регулировочная арматура.

При переоборудовании отопительных чугунных секционных котлов с твердого топлива на газообразное с передней лобовой секции котлов снимают все дверцы и на шпильки, которые их держали, монтируют фронтовой лист, в котором укрепляют горелки в горизонтальном положении. Горелки крепят на металлические подставки, опирающиеся на колосниковую решетку. Последнюю закладывают двумя рядами шамотного кирпича класса А. В потолочной части котла и боровах устанавливают взрывные предохранительные клапаны. Во время остановки котла борова вентилируют, для этого на каждом отдельном борове от котла к сборному борову устанавливают отключающий шибер с отверстием диаметром не менее 10 см. В нижней части фронтового листа под горелками расположены специальные шторки, которыми регулируют количество вторичного воздуха, поступающего в топку.

Газовые горелки присоединяют к коллектору, обычно расположенному параллельно фронту котла. Перед каждой горелкой устанавливают рабочие краны. Коллектор, как правило, прокладывают над котлами. Один конец его присоединяют к газопроводу, идущему к газовому узлу, а другой заглушают. На ответвлении выше горелок устанавливают контрольный кран, являющийся общим для всех горелок. Перед ним по ходу газа устанавливают отвод на свечу, служащую для продувки газопровода и удаления газа в атмосферу при остановке котла и для переносного запальника.

Между контрольным и рабочим краном горелок монтируют газопровод безопасности, водяной манометр к отвод к горелке постоянного огня, проходящий в топке поперек основных горелок, над ними, перед первым рядом выходных отверстий газа.

Горелка постоянного огня является стабилизатором пламени основных горелок и горпт во время работы топки. Эта горелка выполнена в виде стальной трубки, закрытой с концов; по всей ее длине имеются отверстия, через которые вытекает и сгорает газ. Горелку постоянного огня зажигают переносным запальником, а от нее зажигаются основные горелки.

Участок газопровода от места присоединения родской газовой сети до первой задвижки в котельной называют газовым вводом. Участок газопровода внутри котельной и газовое оборудование, присоединенное к нему, называют узлом ввода.

Газовый узел ввода котельной, присоединенный к газопроводу низкого давления, по возможности размещают непосредственно в помещении, в котором расположены котлы, или в смежном помещении, соединенном с котельной проемом без дверей.

Рис. 1. Схема узла ввода низкого давления

На рис. 1 показан узел ввода в котельную, который подсоединяют к газовому вводу по следующей схеме: на вертикальном участке газового ввода на высоте не более 1,5 м от пола устанавливают главную задвижку, выше задвижки вваривают стальную муфту диаметром 1/2” для подсоединения манометра, далее по ходу газа устанавливают задвижку и газовый счетчик, задвижки, предохранительный запорный клапан, дроссельный регулятор давления и задвижку. На обводной линии устанавливают задвижки. Задвижка на обводной линии находится в закрытом положении и запломбирована. Она открывается в исключительных случаях при неисправности газового счетчика или другого оборудования узла ввода с ведома организации, учитывающей расход газа.

На газопроводах котельной устанавливают следующие контрольно-измерительные приборы: манометры для замера давления газа на вводе в помещение котельной и перед фронтом котлов или агрегатов; тягомеры для замера тяги в борове от каждого котла.

Газопровод в котельной прокладывают, как правило, у фронта котлов на высоте не менее 2,2 м с уклоном 0,003 от узла ввода к котлам.

На каждом ответвлении газопровода к котлу устанавливают отключающее устройство (кран, задвижку), помимо установленных кранов у каждой горелки. Устанавливаемые краны должны иметь ограничители поворота на 90° и риску на пробке. Крепят газопроводы с помощью кронштейнов или подвесок с хомутами. Места установки опор определяются проектом. Приваривать хомуты и кронштейны к газопроводам не разрешается.

Ответвления от распределительного газопровода к котлам прокладывают в каналах со съемными несгораемыми перекрытиями или в штробе со сплошной заливкой бетоном (при этом с минимальным количеством сварных стыков).

Резьбовые и фланцевые соединения, а также установка арматуры на этих участках газопровода не разрешаются. Нельзя прокладывать газопровод в канале, если туда может попасть жидкость, вызывающая коррозию металла. Газопровод должен иметь систему продувочных трубопроводов (свечей) от наиболее удаленной точки газопровода и от ответвлений к котлам. Диаметры продувочного газопровода должны быть не менее 3U”. Продувочные газопроводы объединяют в одну свечу, которую выводят на 2 м выше конька крыши самого высокого здания, расположенного на расстоянии не менее 20 м от свечи. Во избежание попадания влаги конец свечи должен быть загнут на 180°.

В настоящее время в эксплуатации находится большое количество различных конструкций газовых горелок, отличающихся друг от друга как по способу смешения газа с воздухом, так и по давлению. В основном эксплуатируют два типа горелок: инжекционные и смесительные.

Работа инжекционной газовой горелки состоит в том, что газ, вытекающий из форсунки с определенной скоростью под давлением, поступает в конфузор и заполняет суженное сечение в его горловине. Двигаясь далее, как поршень в трубе, он создает у входа в горелку разрежение, захватывает и вталкивает в горелку воздух. В горловине начинается перемешивание газа с воздухом, заканчивающееся при входе в насадок горелки, откуда выходит газовоздушная смесь, подготовленная для горения.

Рис. 2. Инжекционная газовая горелка типа ИГК 1 — стабилизатор; 2— насадка; 3— горловина; 4 — конфузор; 5 — ниппель; б —форсунка; 7 — регулятор воздуха; 8 — накидная гайка; 9 — прокладка

С увеличением давления газа перед горелкой увеличивается скорость его истечения из форсунки и соответственно возрастает количество воздуха, подсасываемого в горелку.

Одной из таких конструкций является инжекционная газовая горелка типа ИГК (автор Ф. Ф. Казанцев, рис. 2). Горелка работает устойчиво, не дает проскоков пламени на форсунку благодаря наличию пластинчатого стабилизатора, который непрерывно передает тепло нагретых пластин потоку газовоздушной смеси. Пластинчатый стабилизатор представляет собой пакет из стальных пластинок шириной 16 мм и толщиной 1,5 мм. Пластины собирают на стержнях, которые являются элементами, образующими зоны завихренных потоков горящей газовоздушной смеси. Эти потоки препятствуют отрыву пламени от горелки при ее работе. Пластины стабилизатора обычно быстро сгорают, поэтому для увеличения срока службы их защищают от перегрева. При остановке котлов через горелки обеспечивают проход воздуха для охлаждения пластин стабилизатора.

Отличаются от инжекционных горелок, в которых воздух инжектируется газом, смесительные газовые горелки, в которые воздух, необходимый для горения, подают вентилятором. Таким образом, в смесительной камере происходит смешение воздуха с газом, и подготовленная газовоздушная смесь выходит из горелки. На рис. 3 показана горелка института Мосгазпроект теплопроизводительностыо 300 000 ккал/ч с принудительной подачей воз. духа и газа низкого давления.

Рис. 3. Смесительная газовая горелка теплопроизводительностыо 300 000 ккал/ч

Для лучшего смешения с воздухом газ из смесительной камеры проходит через ряд трубок, разбиваясь при этом на мелкие струи, которые, встречаясь со струями воздуха, лучше перемешиваются. Такие горелки называют многоструйными.

Большое-количество чугунных отопительных котлов, предназначенных для работы на твердом топливе, эксплуатируют на газе. При этом котлы компонуют с различными газогорелочными устройствами.

Рис. 4. Форкамерная инжекционная горелка

В настоящее время котлы оборудуют чугунными секционными форкамерными инжекционными горелками низкого и среднего давления. Форкамерную инжекцион- ную горелку, состоящую из ряда секций (рис. 4), отливают из чугуна.

Каждая секция горелки в свою очередь состоит из двух частей:
1) металлической части — чугунной отливки, включающей три трубы-горелки с тремя газовыми отверстиями в каждой, и раму для выкладки блока каналов-смесителей; каждая труба-горелка имеет с двух сторон фланцы для присоединения к соседним секциям или крепления заглушек; диаметр газовых горелок выбирают в зависимости от производительности котла;
2) керамической части — блока из девяти каналов- смесителей по числу газовых отверстий в трубах-горелках одной секции.

Раму с блоком, выложенным на ней, устанавливают при помощи собственных опорных частей в кладку котла.

Над блоком выкладывают керамическую насадку — форкамеру, представляющую собой канал высотой в четыре кирпича на плашку. Воздух поступает в канал-сме- ситель снизу. В подовое пространство котла его подают через регулировочные заслонки, расположенные с фронта котла.
Для различных типоразмеров котлов горелки подбирают путем изменения количества секций-горелок.

Рис. 5. Инжекционно-подовая горелка среднего давления 1 — форк:1мерная горелка; 2 — воздушная заслонка; 3 — лючок для запальника

Для среднего давления также рекомендуется инжекционно-подовая горелка среднего давления конструкции института Укргипрогорпромгаз (рис. 5). Эта горелка состоит из трубы-коллектора с соплами. Трубу-коллектор крепят хомутами к раме.

Внутри рамы устанавливают стальной лист с круглыми отверстиями, в которых закреплены цилиндрические металлические трубки, являющиеся входной частью смесителя. На выступающие части металлических трубок насажены огнеупорные насадки, являющиеся выходным участком смесителя. Насадки выполнены из огнеупорных шамотных кирпичей.

Для уменьшения нагрева металических частей горелки между стальным листом и огнеупорными насадками проложена теплоизоляционная прокладка из асбеста. Огнеупорные насадки примыкают к общему туннелю из огнеупорного шамотного кирпича. Стенки огнеупорных насадок и туннеля создают замкнутый изолированный от влияния окружающей среды объем, в котором протекает процесс горения. В результате этого в зоне горения развиваются температуры, которые создают благоприятные условия для высокоинтенсивного и полного сгорания газа.

Раскаленные венчики цилиндрических каналов в огнеупорных кирпичах (входные участки смесителей) и огнеупорный туннель создают устойчивый очаг зажигания и стабилизируют горение, предотвращая отрыв пламени и обеспечивая возможность работы горелки с большими форсировками при широком диапазоне изменения нагрузок. Для различных типоразмеров котлов горелки подбирают путем изменения количества элементов.

Автоматические и предохранительные устройства предназначены для облегчения труда обслуживающего персонала и создания безопасной эксплуатации. Автоматические устройства котельных установок, работающих на газовом топливе, подразделяются на устройства безопасности и регулирования. Устройства безопасности направлены на то, чтобы не допустить поступления в топку котла газовоздушной смеси без наличия в топке запального огня.

В систему автоматизации безопасности секционных чугунных водогрейных и паровых котлов, оборудованных инжекционными газовыми горелками низкого давления, входят топочный запальник (запальная горелка), горелки термопары, термопары, электромагнитный клапан и клапан-отсекатель.
Топочный запальник (рис. 6) представляет собой инжекцнонную горелку малой производительности (около 0,3 м3 газа в 1 ч), которая предназначена для зажигания газовоздушной смеси, выходящей из основных горелок. Зажигается топочный запальник от другой инжек- ционной горелки еще меньшей производительности (около 0,1 л газа в 1 ч). Эту горелку зажигают вручную при пуске котла. Она же одновременно служит и для нагревания термопары.

Термопара (рис. 7) представляет собой спай двух разнородных металлов. При нагреве конца термопары в ней возникает электрический ток, который поступает в электрома!нитный клапан и приводит его в действие.

Рис. 6. Топочный запальник 1 — запальная горелка; 2 — горелка термопары; 3 — термопара; 4—отверстие; 5—кран горелки термопары

Электромагнитный клапан предназначен для отключения топочного запальника и основных газовых горелок котла при погасании пламени горелки термопары.

Мембранный клапан-отсекатель представляет собой прибор автоматического запорного устройства. Он служит для автоматического отключения подачи газа к горелкам.

Рис. 7. Термопара 1 — трубка хромелевая; 2—стержень копелевый (или алюмелевый); 3 — трубка медная диаметром 6 мм; 4 — провод медный диаметром 2 мм; 5 — накидная гайка; 6 — втулка текстолитовая; 7 — контрольная шайба стальная

К приборам регулирования секционных чугунных водогрейных и паровых котлов, оборудованных инжекцион- ными газовыми горелками низкого давления, относятся: для водогрейного котла — терморегулятор и клапан-отсекатель, а для парового котла — пневматический клапан и клапан-отсекатель.

Терморегулятор представляет собой прибор для автоматического регулирования температуры воды в котле до заданной. Наибольшее распространение получил регулятор прямого действия. Корпус терморегулятора ввертывают в штуцер на отводе горячей воды (при этом трубка чувствительного элемента должна находиться в воде).

Рис. 8. Схема автоматизации водогрейных чугунных секционных котлов с инжекционными газовыми горелками низкого давления 1 — кран переносного запальника; 2 — кран продувочного газопровода; 3 — клапан-отсекатель; 4 — газовая горелка; 5 — регулятор температуры; 6 и 7 — дроссели; 8 — термопара; 9 — электромагнитный клапан; 10 — горелка термопары; 11 — топочный запальник; 12— крап на опуске газопровода; 13 — кран перед клапаном-отсекателем; 14 — кран на обводном газопроводе; 15 — кран после клапана отсекателя; 16 — кран перед горелкой; 17 — кран перед горелкой термопары

Пневматический клапан представляет собой прибор автоматического регулирования, его присоединяют к паросборнику парового котла; он выполняет ту же роль, что и терморегулятор, и работает во взаимодействии с клапаном-отсекателем.

Схема автоматизации водогрейных чугунных секционных котлов, оборудованных инжекционными газовыми горелками низкого давления (рис. 74), предусматривает четкое взаимодействие работы приборов регулирования температуры воды в котле и безопасности его действия в зависимости от изменения теплового режима системы отопления, прекращения подачи газа или падения давления его перед горелками. Для обеспечения нормальной работы автоматических устройств на узле газового ввода устанавливают регулятор давления Он служит для поддержания постоянного давления газа перед газовыми горелками и тем самым обеспечивает устойчивую работу автоматических устройств.

В схеме автоматизации водогрейных котлов предусмотрены; безопасность (защита) котла при работе на газовом топливе и регулирование температуры нагрева воды в котле.

Безопасность работы котла достигается тем, что горение газа в основной инжекционной горелке возможно при условии горения газа у топочного запальника и горелки термопары. Газ поступает через регулятор давления на узле ввода по трубопроводу к клапану-отсекателю. При этом кран на опуске газопровода, кран перед клапаном-отсекателем и кран после него должны быть открыты, а кран на обводном газопроводе и краны закрыты. Тогда газ поступит в клапан-отсекатель и по импульсным трубкам через дроссель 6 к электромагнитному клапану, а от него — в горелку термопары и топочный запальник. При таком движении газа обеспечивается его подача к основной горелке до тех пор, пока горят горелка и запальник. Если по каким-либо причинам погаснет или уменьшится пламя горелки термопары, электродвижущая сила в цепи исчезнет, а электромагнитный клапан закроет доступ газа к горелке термопары и топочному запальнику. В этом случае газ, пройдя по импульсной трубке через дроссели, поступит в верхнюю часть клапана-отсекателя и давление газа по обеим сторонам мембраны клапана станет одинаковым. Мембрана под действием груза опустится и закроет доступ газа к горелке котла.

Регулирование температуры нагрева воды в котле осуществляют регулятором температуры и клапаном- отсекателем. Терморегулятор, настроенный на определенную температуру, не пропускает газ по импульсной трубке в верхнюю часть клапана-отсекателя. В этом случае горят все три горелки (котла, запальника и термопары). Когда температура воды в котле поднимется до заданной, клапан терморегулятора откроется и пропустит газ в верхнюю часть клапана-отсекателя. Давление по обе стороны мембраны уравняется и клапан под тяжестью груза закроется, горелки запальника 11 и термопары при этом будут работать. При повышении температуры воды в котле клапан терморегулятора закроется, давление в верхней части клапана-отсекателя снизится и он откроет проход газа к горелке; тогда горение газа возобновится.

Дроссели, установленные на импульсных трубках, имеют разные диаметры прохода — соответственно 3 и 2 мм. Благодаря этому сопротивление проходу газа в дросселе больше, чем в дросселе, и газ при открытом магнитном пускателе всегда будет направляться к горелке топочного запальника и термопары.

Без установки дросселей система автоматизации безопасности и регулирования не будет работать, так как в этом случае газ поступит в верхнюю и нижнюю части клапана-отсекателя, давление в обеих камерах уравняется и клапан будет закрыт, газ к горелке поступать не будет.

Схема автоматизации паровых чугунных секционных котлов, оборудованных инжекционными горелками низкого давления, по существу не отличается от описанной выше схемы. Разница состоит лишь в том, что регулятор температуры заменен пневматическим клапаном.

Принцип действия автоматического регулирования состоит в следующем: когда давление пара в паросборнике котла повысится до установленной величины, пневматический клапан, подсоединенный к паросборнику, срабатывает, и газ по импульсной трубке из нижней части клапана-отсекателя поступает в верхнюю его часть. При этом по обеим сторонам клапана уравновешивается давление, мембрана под действием груза опускается и закрывает доступ газа к горелке котла. Температуру воды в бойлере регулируют по показанию термометра путем открывания или закрывания задвижки на паропроводе, идущем к бойлеру. Для регулирования температуры нагрева воды в бойлере можно использовать регулятор прямого действия (РПД), он включается в общую схему автоматизации регулирования. Процесс работы регулятора прямого действия заключается в следующем: когда вода в бойлере достигает заданной температуры, регулятор прямого действия 13 закрывает доступ пара из паросборника в бойлер. Вследствие этого давление пара в паросборнике повышается до заданной величины и срабатывает пневматический клапан, подключенный к паросборнику. Далее работа системы автоматизации осуществляется так же, как и работа системы при отсутствии регулятора прямого действия.

Испытание и приемка газового оборудования котельных установок. Газопроводы низкого давления отопительных и производственных котельных на участке от отключающего устройства на вводе газопровода в котельную до отключающих устройств у газовых горелок испытывают на прочность воздухом давлением 1 кгс/см2 для выявления дефектных мест и на плотность давлением 1000 мм вод. ст. Продолжительность испытаний на плотность должна быть не менее 1 ч; падение давления за это время допускается не более 60 мм вод. ст.

Рис. 9. Схема автоматизации паровых чугунных секционных котлов с инжекционными газовыми горелками низкого давления 1 — регулятор давления; 2 — кран продувочного газопровода; 3—клапан-отсе- катель; 4 — газовая инжекционная горелка; 5 — кран горелки термопары; 6 и 7 — дроссели; 8— термопара; 9 — электромагнитный клапан; 10— горелка термопары; 11 — запальная горелка; 12 — пневматический клапан; 13 — регулятор прямого действия (РПД); 14 — газовый кран на опуске; 15—17 — газовые краны; 18 — кран запальника; 19 — кран газовой горелки; 20 — выкидное приспособление; 21 — бойлер; 22 — паросборник; 23 — котел

В газовых котельных, оборудованных приборами автоматизации, испытывают газопроводы на прочность до запорного устройства, установленного на отпуске от газопровода к горелкам. Приборы системы автоматизации испытывают только на плотность совместно с газопроводом рабочим давлением, но не ниже 500 мм вод. ст.

Газопроводы среднего давления до 3 кгс/см2 испытывают на прочность и плотность воздухом, высокого давления (свыше 3 до 12 кгс/см‘2) — на прочность водой и на плотность воздухом.

Испытания на прочность газопроводов диаметром свыше 300 мм, а также в зимнее время проводят воздухом (при условии принятия специальных мер безопасности).

Смонтированное и испытанное на прочность и плотность газовое оборудование котельной предъявляют приемочной комиссии.



Газоснабжение - Монтаж газового оборудования отопительных котельных

Разделы

Содержание блога

Содержание сайта.


Другое

Статьи по теме "Газоснабжение"