Copyright оао цкб бибком & ооо Aгентство KнигаCервис удк 621. 64
 Скачать 2.47 Mb.
|
|
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» быть причиной серьезных аварий. Утечки во фланцевых соединениях устраняют подтягиванием болтов или сменой прокладок. Перед установкой новых прокладок фланцы очищают от сурика, белили прокладок. Работы проводят при давлении газа 40– 200 даПа с соблюдением мер безопасности. Утечки газа в сальниках устраняют подтягиванием сальника или сменой сальниковой набивки. Большинство утечек связано стем, что сальник набит не специальной набивкой, а обыкновенной паклей, смазанной тавотом или солидолом. Такая набивка недолговечна. Многое зависит и от равномерного натяжения нажимной буксы с помощью накидных болтов. Односторонняя перетяжка болтов может вызвать надлом фланца буксы и привести к утечке газа. Необходимо следить затем, чтобы сальник не был сильно затянут, так как это может привести к изгибу шпинделя и выходу из строя задвижки. Набивку сальников запорной арматуры, разборку резьбовых соединений конденсатосборников на газопроводах среднего ивы- сокого давлений можно проводить при давлении газа не более 0,1 МПа. Если задвижка закрыта не полностью и для закрытия или открытия требуется большое усилие, то следует проверить шпиндель, который может оказаться погнутым. В этом случае заменяют шпиндель или полностью задвижку. Могут быть случаи, когда задвижка легко закрывается, шпиндель исправен, но отключение негерметичное. Это является следствием того, что задвижки эксплуатировались сне полностью открытыми запорными дисками и под действием различных примесей в газе часть дисков износилась и задвижки потеряли герметичность. Характерные повреждения чугунных задвижек – различного рода трещины во фланцах и корпусе. Такие задвижки не ремонтируют, а заменяют. Капитально отремонтированные газопроводы и сооружения принимаются специальной комиссией, которая составляет акт приемки объекта с указанием объема выполненных работ и их качества. Основные направления улучшения качества производства работ механизация ремонтных работ, внедрение передовых методов ведения ремонтных работ, централизация изготовления узлов, деталей и трубных заготовок, внедрение научной организации труда ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Глава использование газа особенности газового топлива Природный газ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами топлива: стоимость добычи природного газа значительно ниже, а производительность труда значительно выше, чем при добыче угля и нефти; высокая теплота сгорания делает целесообразным транспортирование газа по магистральным газопроводам на значительные расстояния; обеспечивается полнота сгорания и облегчаются условия труда обслуживающего персонала; отсутствие в природных газах оксида углерода предотвращает возможность отравления при утечках газа, что особенно важно при газоснабжении коммунальных и бытовых потребителей; газоснабжение городов и населенных пунктов значительно улучшает состояние их воздушного бассейна; обеспечиваются возможность автоматизации процессов горения, достижение высоких КПД, причем наибольшее увеличение КПД достигается в жилищно-коммунальном хозяйстве (в бытовых приборах, отопительных печах и котлах малой производитель- ности); природный газ – ценное сырье для химической промышленности высокая жаропроизводительность (более 2000 С) позволяет эффективно применять природный газ в качестве энергетического и технологического топлива. Природный газ как промышленное топливо имеет следующие технологические преимущества: при сжигании природного газа требуется минимальный избыток воздуха для горения и достигаются высокие температуры в печи; природный газ содержит наименьшее количество таких вредных химических примесей, как сероводород ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» при сжигании природного газа можно обеспечить более точную регулировку требуемой температуры, чем при сжигании других видов топлива, что имеет большое значение для процессов, требующих высокой точности температурного режима. Кроме того, это позволяет экономить топливо, так как из-за более широких колебаний регулирования диапазонов температур при сжигании других видов топлива приходится часто вести процесс на верхнем температурном пределе, что влечет за собой перерасход топлива; использование природного газа позволяет осуществить сравнительно быстрый разогрев тепловых агрегатов и свести к минимуму тепловые потери приостановке этих агрегатов, что также способствует экономии топлива; при использовании природного газа отсутствуют потери от механического недожога; при сжигании природного газа горелки можно расположить в любом месте печи, что создает благоприятные возможности для теплоотдачи и необходимый температурный режим; форма газового пламени сравнительно легко регулируется и поддается различным видоизменениям, что особенно важно, когда возникает необходимость быстро сосредоточить и развить в определенном пункте высокую степень нагрева; использование природного газа позволяет применять в промышленности такие прогрессивные и высокоэкономичные виды тепловой обработки, как нагрев с помощью горелок беспламенного сжигания и радиационных трубок, что дает возможность значительно интенсифицировать процесс нагрева. Вместе стем газовому топливу присущи и отрицательные свойства природный газ взрыво- и пожароопасен. Горение газообразного топлива возможно только при наличии воздуха, в котором содержится кислород. Причем процесс горения взрыв) происходит при определенных соотношениях газа и воздуха. Как видно из табл. 8, пределы воспламеняемости для метана составляют 5–15 %. Если выделяемая теплота достаточна для нагревания в газовоздушной смеси до температуры самовоспламенения, то смесь может гореть или взрываться. При взрыве продукты горения быстро нагреваются и, расширяясь, создают в объеме, где они находятся, повышенное дав- ление. В табл. 8 приведены температуры самовоспламенения икон- центрационные пределы воспламенения (взрыва) наиболее распространенных горючих газов ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Таблица Температура самовоспламенения и концентрационные пределы воспламенения (взрыва) горючих газов Параметры Метан Ацетилен Бутан Пропан Этан Водород Температура самовоспламенения, С 305 430 500 510 Концентрационные пределы воспламенения газа в смеси с воздухом, нижний верхний 15 2,5 80 1,86 8,4 2,37 9,5 3,2 12–45 Резкое возрастание давления и быстрое расширение продуктов горения обусловливают разрушительный эффект взрыва. Давление, возникающее при взрыве природного газа в помещениях, достигает 0,8 МПа. При взрывах газовоздушной смеси в трубах с большими диаметром и длиной скорость распространения пламени может превзойти скорость распространения звука и достичь мс. В результате быстро движущегося взрывного воспламенения местное повышение давления составит 8 МПа и выше. 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 взрыва и увеличивает разрушительный эффект детонации. Наиболее опасны сточки зрения возможности взрыва газы с самыми низкими пределами взрываемости. При близких величинах нижних пределов взрываемости двух газов наиболее опасен газу которого шире область взры- ваемости и ниже температура самовоспламенения. Природные газы, состоящие в основном из метана, неядовиты. Однако при концентрации метана в воздухе, доходящей дои более, возможно удушье вследствие уменьшения количества кислорода в воздухе ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» условия воспламенения и горения газа Горение газообразного топлива представляет собой сочетание следующих физических и химических процессов смешение горючего газа с воздухом, подогрев смеси, термическое разложение горючих компонентов, воспламенение и химическое соединение горючих элементов с кислородом воздуха, сопровождаемое образованием факела (пламени) с интенсивным тепловыделением. Устойчивое горение газовоздушной смеси возможно при непрерывном подводе к фронту горения необходимых количеств горючего газа и воздуха, их тщательном перемешивании и нагреве до температуры самовоспламенения (см. табл. Воспламенение газовоздушной смеси может быть осущест- влено: нагревом всего объема газовоздушной смеси до температуры самовоспламенения. В этом случае газовоздушная смесь воспламеняется и горит без постороннего источника зажигания. Такой способ применяют в двигателях внутреннего сгорания, где газовоздушную смесь нагревают быстрым сжатием до определенного давления; применением посторонних источников зажигания (высокона- гретых тел, запальников и т. д. В этом случае до температуры воспламенения нагревается не вся газовоздушная смесь, а часть ее. Данный способ применяется при сжигании газов в горелках газовых приборов. Для начала реакции горения газообразного топлива следует затратить определенное количество энергии, необходимой для разрыва молекулярных связей и создания новых. Молекулы газа и воздуха находятся в постоянном хаотическом движении, сопровождающемся столкновениями. Кинетическая энергия молекул пропорциональна абсолютной температуре газов. Энергия столкновения возрастает с повышением абсолютной температуры. При температуре воспламенения сила удара такой молекулы о встречную так велика, что связи между атомами не выдерживают и молекула распадается на атомы. Присоединении горючих (углерод, водород) атомов с кислородом выделяется дополнительная энергия, температура молекул повышается и процесс горения приобретает цепной характер со всевозрастающей скоростью до полного соединения кислорода с горючими компонентами газа. Не всякую холодную газовоздушную смесь можно поджечь внешним источником зажигания. Чтобы смесь воспламенилась Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» и продолжала сгорать, нужны определенные соотношения объемов сжигаемого газа и подаваемого воздуха. Если газа в газовоздушной смеси мало, а воздуха много, то смесь гореть самостоятельно немо- жет. Горение такой смеси через определенное время прекратится, так как выделяющейся теплоты будет недостаточно для нагрева газовоздушной смеси до температуры воспламенения. Если в смеси недостаточно воздуха, то при воспламенении может сгореть ограниченное количество газа и выделяемой химической энергии будет недостаточно для поддержания температуры не ниже температуры воспламенения газовоздушной смеси. Итак, для процесса горения газовоздушной смеси необходимо, чтобы количество газа и воздуха в газовоздушной смеси было в определенных пределах. Эти пределы называются пределами воспламеняемости или пределами взрываемости. Различают нижний и верхний пределы воспламеняемости. Минимальное содержание газа в газовоздушной смеси, выраженное в объемных процентах, при котором происходит воспламенение, называется нижним пределом воспламеняемости. Максимальное содержание газа в газовоздушной смеси, выше которого смесь не воспламеняется без подвода дополнительной теплоты, называется верхним пределом воспламеняемости. Газовоздушная смесь, в которой содержание газа больше верхнего предела воспламеняемости, может гореть при подогреве газовоздушной смеси. Если смесь будет подогреваться, то пределы воспламеняемости расширяются за счет снижения нижнего предела воспламеняемости и повышения верхнего. Если газовоздушную смесь нагреть до температуры ее воспламенения, то она воспламенится и будет гореть при любом соотношении газа и воздуха. Если в газовоздушной смеси содержится газа меньше нижнего предела воспламеняемости, то она не будет гореть. Если в газовоздушной смеси недостаточно воздуха, то горение протекает не полностью. Значения пределов воспламеняемости зависят также от давления газовоздушной смеси. При повышении давления диапазон между нижними верхним пределами воспламеняемости расши- ряется. Большое влияние на величины пределов взрываемости оказывают инертные примеси в газах. Увеличение содержания в газе балласта (N 2 и СО) сужает пределы воспламеняемости, а при повышении содержания балласта выше определенных пределов газовоздушная смесь не воспламеняется при любых соотношениях газа и воздуха ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» продукты сгорания газа и контроль за процессом горения Продуктами полного сгорания природного газа являются диоксид углерода СО, водяные пары НО, некоторое количество избыточного кислорода О и азот N 2 . Избыточный кислород содержится в продуктах горения только в тех случаях, когда горение происходит с избытком воздуха, а азот в продуктах сгорания содержится всегда, так как является составной частью воздуха и не принимает участия в горении. Продуктами неполного сгорания газа являются оксид углерода СО, несгоревшие водород Ни метан СН 4 , тяжелые углеводороды С m Н n и сажа. Таким образом, чем больше в продуктах сгорания диоксида углерода СО, тем меньше будет в них оксида углерода СО, те. тем полнее будет сгорание. Исходя из этого введено понятие максимальное содержание max 2 CO в продуктах сгорания. Это количество СО, которое можно было бы получить в сухих продуктах сгорания при полном сгорании газа без избытка воздуха (те. при α = 1). Количество диоксида углерода в продуктах сгорания некоторых газов приведено в табл. Таблица Количество диоксида углерода в продуктах сгорания газа Газ Максимальное содержание в продуктах сгорания, % Газ Максимальное содержание в продуктах сгорания, Сланцевый Природный (саратовский) 11,7 Нефтяной Природный (дашавский) 11,8 Коксовый Природный других место- рождений) 11,6–12 Пользуясь данными табл. 9 и зная процентное содержание СО 2 в продуктах сгорания, можно определить коэффициент избытка воздуха α. Для этого с помощью газоанализатора следует опре- Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» делить количество СО в продуктах сгорания газа и далее для данного вида топлива разделить на экспериментально найденную величину СО. Так, например, если при сжигании дашав- ского газа в продуктах его сгорания содержится диоксида углерода 10,2 %, то коэффициент избытка воздуха в топке max анализ 2 CO /CO 11,8 /10,2 1,15. α Коэффициент избытка воздуха можно также определить по содержанию кислорода в продуктах сгорания по формуле α = 21 / 21 – О 2 скорость распространения газового пламени Важная характеристика горения газообразного топлива – скорость распространения пламени в газовоздушной смеси. Расстояние, на которое сдвигается фронт пламени в единицу времени в заданном направлении относительно неподвижной горючей смеси, есть видимая скорость распространения пламени. Линейная скорость перемещения элемента фронта пламени относительно свежей смеси по направлению, перпендикулярному к поверхности фронта пламени в данном месте (рис. 5), называется нормальной скоростью распространения пламени. Если обозначить скорость потока в ка- кой-нибудь точке фронта пламени через п, нормальную скорость распространения пламени через н = на угол между ними через j, тонн п Для упрощения можно принять, что нормальная скорость распространения пламени по всему фронту одинакова. Тогда нормальная скорость распространения пламени будет равна количеству проходящей через горелку газовоздушной смеси, деленному на площадь поверхности пламени, которая имеет форму конуса: V н = см / кон где см – объем смеси, проходящей через горелку, м 3 /с; S кон – поверхность фронта горения (принимаем для простоты в виде конусам Рис. 5. Фронт горения газовоздушной смеси W п Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Если радиус основания конуса обозначить через r, а высоту конуса – через h, то получим Нормальная скорость распространения пламени На практике можно пользоваться экспериментальными данными (рис. 6). Из графика видно, что наибольшая скорость распространения пламени у водорода (4,83 мс, а максимальное значение скорости достигается, когда содержание водорода в смеси с воздухом составляет около 38 %. Скорость распространения пламени у метана примерно враз меньше, чему водорода (0,67 мс, и достигает максимума при содержании метана в смеси с воздухом около 10 В табл. 10 приведены скорости распространения пламени, определенные экспериментальным путем в трубке диаметром 25 мм. С увеличением диаметра трубки скорость распространения пламени возрастает. Скорость распространения пламени зависит отряда факторов характера движения газовоздушной смеси, теплопроводности и состава газа, температуры, содержания в газе различных примесей и т. д. Например, при сжигании природного газа необходимо учитывать следующие особенности ме- тановоздушных смесей. Низкая скорость распространения пламени метана препятствует проникновению зоны горения в горелку и облегчает применение для сжигания метана горелок предварительного смешения, особенно при работе их на подогретом воздухе. Рис. 6. График зависимости скорости распространения пламени от состава смесей газа с воздухом водород 2 – оксид углерода 3 – коксовый газ 4 – метан 5 – этан 0 3 1 4 2 10 20 30 50 60 Скорость распространения пламени в трубке, м /с Содержание газа в смеси, % 40 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Таблица Максимальные скорости распространения пламени смесей горючих газов с воздухом Газ К о ли че ст во газа в газовоздушной смеси, об. Максимальная скорость распространения пламени, м /с Газ К о ли че ст во газа в газовоздушной смеси, об. Максимальная скорость распространения пламени, м /с Водород 38,5 Этилен Оксид углерода Коксовый газ Метан Газ высокотемпературной переработки сланцев Этан Пропан Бутан стабилизация газового пламени Сжигание газа осуществляют в газовых горелках. При устойчивом горении в зоне горения устанавливается динамическое равновесие между стремлением пламени продвинуться навстречу движению газовоздушной смеси и стремлением потока продвинуть пламя от устья горелки в топку. Пределами устойчивости работы горелок являются отрыв и проскок пламени в горелку. При большой скорости движения газовоздушной смеси наблюдается перемещение фронта пламени в направлении движения, полное отделение пламени от горелки и последующее его погасание. Это явление называется отрывом пламени. Приуменьшении подачи и скорости выхода газовоздушной смеси стабильное горение нарушается и пламя начинает втягиваться в горелку. Когда горение газовоздушной смеси происходит внутри горелки, возникает проскок пламени. Итак, для поддержания устойчивого горения необходимо обеспечить определенное соотношение между скоростью распространения пламени и скоростью поступления газовоздушной смеси |