3. Тема 5. ГГУ. Классификация горелок. По давлению газа
 Скачать 264.63 Kb.
|
|
ГАЗОГОРЕЛОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА (ГОСТ 21204-97) Горелка: устройство, обеспечивающее устойчивое сгорание топлива и возможность регулирования процесса горения Классификация горелок. По давлению газа : Низкого давления (до 500 мм вод.ст.) Среднего давления (свыше 0,05 до 1 кгс/см2); Высокого давления (свыше 1 кгс/см2) По способу подачи газа и воздуха и образования ГВС: Диффузионные однопроводные (газ и воздух подаются раздельно в топку, образование ГВС происходит в процессе горения). Инжекционные однопроводные (образование смеси – за счет подсоса в корпус горелки воздуха газом или газа воздухом). Инжекция воздуха газом (более распространены). Горелки в своем составе имеют сопло (газ) или форсунку (СУГ), регулятор первичного воздуха, корпус сложной формы для создания и перемешивания ГВС, огневой насадок с отверстиями или щелями для выхода ГВС. Инжекция газа воздухом. Смесительные двухпроводные (сжигание газа кинетическим способом). Воздух подается в корпус вентилятором (либо отдельным, либо встроенным в корпус горелки - блочная горелка). По степени подготовки ГВС: Без предварительного смешения газа с воздухом (диффузионные); С неполным предварительным смешением газа с воздухом(инжекционные низкого давления газа); С полным предварительным смешением газа с воздухом (смесительные, инжекционные среднего давления газа, комбинированные). По способу подачи воздуха: За счет естественного подсоса вследствие разрежения в корпусе горелки или в топке котла; Принудительная подача воздуха посторонним источником (отдельным вентилятором); Принудительная подача воздуха вентилятором, встроенным в горелку (блочная горелка) По возможности регулирования характеристик факела: С нерегулируемыми характеристиками факела (одноступенчатые); С регулируемыми характеристиками факела (многоступенчатые, модулируемые). По степени автоматизации: С ручным управлением (наличие запальника); Полуавтоматические; Автоматические (безаварийная работа, регулирование всех процессов; в случае сбоя – автоматический останов котла). Требования к горелкам. Горелка должна быть заводского изготовления; иметь технический паспорт, в котором должны быть указаны заводом-изготовителем основные сведения (наименование и адрес изготовителя, параметры рабочих сред, тип, мощность, регулировочный диапазон, основные технические характеристики и др.); На корпусе горелки д.б. табличка с указанием типа горелки и ее изготовителя; горелка должна быть исправна, т.е. работать устойчиво без отрыва и проскока пламени в необходимом диапазоне изменения тепловой нагрузки и обеспечивать полное сгорание; горелка должна иметь удобное зажигание и контроль наличия пламени в процессе работы горелки; интенсивность шума при работе горелки не должна быть больше 85 децибелл; расстояние от выступающих частей горелки до стены - не менее 1 м; при работе горелки на двух видах топлива каждое из них должно использоваться эффективно, а переход с одного вида топлива на другой должен осуществляться в короткий срок. Диффузионные горелки. Типы диффузионных горелок: - вертикально-щелевые (установленные в вертикальную щель); - подовые (установленные на под топки) - наиболее часто используются, они устанавливаются на котлах небольшой тепловой мощности (чугунных секционных котлах, котлах ТВГ, КВГ, ЗИО). Горелка состоит из газового коллектора (отрезок трубы с одной стороны заглушенный, с другой через запорное устройство поступает газ), диаметр коллектора 40 – 80 мм. Длина соответствует длине топки. Коллектор укладывается на специальную опорную раму в туннель из огнеупорного кирпича шириной 100 мм (воздушная щель). По всей длине коллектора в два ряда в шахматном порядке располагаются огневые отверстия, диаметр которых и шаг между ними указаны в паспорте горелки (диаметр 0,8 – 4 мм, шаг 10 -12 мм). Отверстия просверлены под радиальным углом 60 0 –120 0. Воздух подается снизу через поддувальное пространство, обтекает газовый коллектор и в процессе горения смешивается с газом, выходящим из огневых отверстий. Для равномерного распределения воздуха под коллектором колосниковая решетка или перфорированный металлический лист. Воздух подается в топку самоподсосом (за счёт разрежения в топке) или принудительно (вентилятором). Преимущества: - простота конструкции и изготовления. -отсутствует проскок пламени (так как в коллекторе чистый газ). - равномерный обогрев топки по всей длине. Недостатки: - при принудительной подаче воздуха затраты на электроэнергию + шумовой эффект; - высокое пламя: необходимы большие топочные объемы; - малая мощность вследствие большого коэффициента расхода воздуха; Неисправности в работе: засор (закипание) отверстий для выхода газа; деформация (изгиб) трубы (насадка) горелки; прогорание насадка (беспорядочный выход газа, следовательно – плохое смешение). При эксплуатации необходимо обращать внимание на следующее: газовый коллектор должен быть строго расположен по оси туннеля; кладка туннеля должна быть плотной, чтобы весь воздух шел на горение; отверстия в газовом коллекторе должны быть установленного одинакового диаметра (для создания линии бегущего огня); регулярно прочищать отверстия колосниковой решетки или перфорированного листа, чтобы хорошо проходил воздух. Инжекционные горелки. - этогорелки, в которых образование ГВС происходит за счет энергии струи газа. В зависимости от количества инжектируемого воздуха горелки могут быть неполной инжекции воздуха (40-70%) и полного предварительного смешения газа с воздухом (105%). Существует множество различных конструкций инжекционных горелок. Наиболее распространены: инжекционная горелка среднего давления Казанцева (ИГК); форкамерные горелки низкого и среднего давления газа; многофакельные инжекционные горелки низкого и среднего давления; переносные запальники для ручного розжига котлов. Инжекционная горелка Казанцева (ИГК). α = 1, 05 устанавливается в топках водогрейных котлов с температурой нагрева воды до 1150С; горелка среднего давления газа с полным предварительным смешением газа с воздухом; работает устойчиво в диапазоне давлений газа: 0,03- 0,5 кгс/см2. Горелка имеет корпус сложной формы, состоящий из: - конфузора (сужающейся части корпуса); - горловины 2 (смесительной части корпуса); - диффузора – (расширяющейся части корпуса); Также горелка имеет: - штуцер для соединения горелки с газопроводом; - сопло 4 для создания газовой струи; - регулятор первичного воздуха 3 на резьбе, в нем имеется смотровой глазок 5; - пластинчатый стабилизатор 1 (огнепреградитель).  Принцип работы:За счет скорости выходящего из сопла газа вокруг газовой струи создается разрежение, и первичный воздух инжектируется (всасывается) в корпус горелки в количестве 105% от необходимого (α = 1,05). За счет сужения конфузора скорость потока увеличивается, а давление уменьшается. В смесителе скорость потока максимальная, а давление минимальное, воздух хорошо смешивается с газом. Затем ГВС поступает в насадок (диффузор), где за счет расширения скорость ГВС падает, а давление растет. Там происходит окончательное перемешивание газа с воздухом, и готовая ГВС выходит с определенной скоростью через стабилизатор в топку. Пластинчатый стабилизатор состоит из стальных пластин шириной 16 мм, толщиной 0,5 мм, скрепленных между собой на расстоянии 1,5 мм. Такое расстояние между пластинами позволяет регулировать расход газа в широком диапазоне без проскока пламени внутрь горелки, а стержни, скрепляющие пластины, установлены так, чтобы за ними образовывались вихревые зоны горящей ГВС. Холодный поток ГВС охлаждает пластины стабилизатора. В процессе работы регулятор первичного воздуха открыт на определенную величину, т. к. газ сам инжектирует необходимое ему количество воздуха при изменении нагрузки горелки. ИГК – саморегулирующиеся по воздуху горелки. После розжига этих горелок следует закрыть гляделки во избежание подсоса воздуха. Для уменьшения уровня шума воздушно–регулировочная шайба оклеивается шумопоглощающим материалом. При выключении горелок воздушно–регулировочные шайбы оставляют открытыми, чтобы за счет разрежения в топке происходил подсос воздуха для охлаждения стабилизатора. Горелки устанавливают в обмуровке так, чтобы конец стабилизатора находился заподлицо с внутренней стенкой топки. Часть насадка в обмуровке топки теплоизолируется. Преимущества: экономична в работе (нет затрат электроэнергии); легко регулируется горение. Недостатки: шум в работе; нет резервного топлива; необходимость своевременной чистки стабилизатора; с увеличением тепловой мощности значительно увеличиваются размеры горелки. Возможные неисправности в работе: засор стабилизатора → прогорание (проскок пламени). При большом засоре может погаснуть пламя. прогорание насадка (горелка установлена неправильно, выступает в топку). нагрев насадка горелки (нет теплоизоляции). заводской брак ( нет соосности корпуса и сопла; зазор между пластинами более 1,5 мм и др.) Инжекционные горелки низкого давления газа α = 1,08 устанавливаются в бытовых газовых приборах (плитах, водонагревателях) и небольших отопительных котлах. эти горелки с неполным смешением газа с воздухом, т.е. в корпус горелки инжектируется только часть воздуха (от 40 до 70% от необходимого). Поэтому для полного сгорания газа необходим вторичный воздух, который инжектируется в топку газового прибора за счет разрежения в топке через воздухозаборные окна внизу прибора. Как правило, эти горелки многофакельные: в огневом насадке имеются отверстия для выхода ГВС. Смесительные двухпроводные горелки. Смесительные горелки работают с полным предварительным образованием газовоздушной смеси и принудительной подачей воздуха в горелку при помощи вентилятора. Существуют горелки, где образование смеси происходит в две стадии (с частичной подачей воздуха через центральную перфорированную воздушную камеру, вмонтированную внутрь газовой камеры) (ГБФ). Наиболее распространенные конструкции смесительных горелок работают на низком давлении газа и воздуха. Однако некоторые конструкции можно использовать и при среднем давлении газа. Двухпроводные смесительные горелки имеют в своем составе две изолированные камеры: воздушную с завихрителем воздуха и газовую с газораспределительным устройством. Смесительные горелки бывают с центральной и периферийной раздачей газа. В горелках с центральной раздачей газа газовый коллектор расположен внутри воздушного короба. Газ через распределительное устройство выходит из коллектора под углом к потоку воздуха от центра к периферии (Г-1.0; ГГВ; Л-1н; ГБЛ и др.) В горелках с периферийной раздачей газа кольцевой газовый коллектор расположен вокруг воздушной камеры, газ через газораспределительное устройство выходит от периферии к центру горелки перпендикулярно потоку воздуха (горелка ГГС). ГОРЕЛКА ГАЗОВАЯ ВИХРЕВАЯ (ГГВ)  Горелка состоит из корпуса 1 с двумя подводящими патрубками - для воздуха 2 и газа 3, газовой 4 и воздушной 5 камер, завихрителей 6, насадка 7, смотровой трубы 8. Газовая и воздушная камеры соединены между собой при помощи фланцев, что позволяет производить внутренний осмотр и ремонт горелки. На выходе из воздушной камеры расположены завихрители (лопатки), служащие для создания турбулентного воздушного потока и образования качественной газовоздушной смеси. При этом газ подается через сопла из газовой камеры и подхватывается закрученным потоком воздуха. Сопла выполнены в одном из исполнений - для низкого или среднего давления газа. Для стабилизации факела горелка оборудуется насадком. В воздушном и газовом патрубках предусмотрены штуцера для замера давления воздуха и газа. Розжиг горелки производится пламенем запальной горелки через смотровую трубу или через наклонную трубу (диаметром 50 мм), заделанную в футеровке, сбоку от фронтовой плиты. Труба должна устанавливаться так, чтобы пламя запальника находилось перед насадком на центральной оси горелки на расстоянии 50...100 мм от него. 1 - корпус; 2 - патрубок воздушный; 3 - патрубок газовый; 4 - камера газовая; 5 - камера воздушная; 6 - завихрители; 7 - насадок; 8 - смотровая труба. Особенности некоторых смесительных горелок: в горелке Г-1,0 нет завихрителя воздуха; в горелке ГА газ поступает в смесительную камеру по трубкам, на концы которых навернуты специальные насадки с газовыпускными отверстиями и завихрителями воздуха; в горелке Л-1н газ из коллектора выходит не через отверстия, а через зазор между газовым коллектором и специальной шайбой, установленной напротив газового коллектора. Газ выходит из коллектора параллельно потоку воздуха, но установленная на его пути шайба заставляет потоки газа менять свое направление на 900, и через зазор газ выходит уже перпендикулярно потоку воздуха. Величина зазора регулируется на заводе и жестко фиксируется. Но в случае необходимости при пусконаладочных работах величину зазора можно изменить с помощью регулировочного винта. Комбинированные газомазутные горелки (ГМГ, ГМГм, ГМ, ГМГБ, РГМГ). предназначены для раздельного сжигания газа и мазута в топках котлов; центральная камера корпуса предназначена для мазутной форсунки (в РГМГ – для ротационной форсунки, в ГМГ – для паромеханической); газовая часть горелок – на основе двухпроводной смесительной горелки. У горелок ГМ, ГМГБ, РГМГ – газовая часть с периферийной раздачей газа. Газовый коллектор с газовыпускными отверстиями, расположенными на внутренней поверхности коллектора, находится снаружи воздушной камеры, в которой установлен завихритель воздуха. Газ из коллектора выходит от периферии к центру горелки под прямым углом к потоку закрученного воздуха, хорошо перемешиваясь с ним. Г  орелки ГМГ и ГМГм имеют:камеру первичного воздуха (название условно) с завихрителем воздуха 3- для подачи воздуха к корню мазутного факела (15% воздуха); кольцевой газовый коллектор с газовыпускными отверстиями 4 в торце коллектора (в горелке ГМГм второй ряд газовыпускных отверстий расположен на боковой поверхности коллектора под углом 900 к потоку воздуха); камеру вторичного воздуха с завихрителем 2 (85% воздуха). 1 – фронтовая металлическая плита для установки горелки. Закрутка воздуха обоими регистрами осуществляется в одну сторону. Преимущества смесительных и газомазутных горелок: обеспечивают хорошее смешение газа с воздухом, α = 1,03-1,05. компактны в размерах. при наличии воздуха в горелках практически нет проскока пламени; ГМ горелки работают на двух видах топлива. Недостатки: Затраты электроэнергии на вентилятор и шум от его работы; Контроль давления воздуха на понижение; Необходимо поддержание определенного соотношения ГАЗ-ВОЗДУХ (спец. устройство); Чувствительна к температуре подаваемого воздуха. Неисправности в работе: засор газовыпускных отверстий (закипание из-за механических примесей); неисправность направляющего аппарата вентилятора (вибрация лопаток с большими колебаниями давления воздуха). Запальные горелки (переносные, стационарные). Переносной запальник предназначен для ручного розжига горелок котлов. Он представляет собой инжекционную горелку с неполным смешением газа с воздухом. В огневой насадок горелки ввернуто сопло, напротив которого имеются окна для подсоса воздуха внутрь горелки. На боковой поверхности имеются отверстия для выхода ГВС. Одно отверстие расположено в торце. Огневой насадок навинчивается на трубку запальника с ограничителем ввода. На другой конец трубки надет резинотканевый рукав, соединяющий запальник со штуцером, вваренным в газопровод. Р  езинотканевый рукав закрепляется при помощи металлических хомутиков. На штуцере имеется кран запальника с ограничителем поворота на 900.Запальный факел должен располагаться как можно ближе к устью разжигаемой горелки. В противном случае газ может не воспламениться, и это приведет к загазованности топки. Причины погасания пламени запальника, внесенного в топку. Неправильно выставлены параметры розжига (много воздуха, большое разрежение) Неисправны КИП по давлению воздуха и разрежения. Медленно вводим запальник в топку. Слабое пламя на запальнике (засорены отверстия, до конца не открыт кран, низкое давление газа в газопроводе и т.п.) Действия оператора: Закрыть кран на запальник Провентилировать топку и газоходы; Выяснить и устранить причину погасания запальника Повторить розжиг (количество попыток указывается в производственной инструкции и , как правило, не должно превышать 3-х. В случае отрицательного результата – сообщить ответственному за безопасную эксплуатацию. Защитно-запальные устройства (ЗЗУ). ЗЗУ предназначены для формирования запального факела и контроля пламени. Типы ЗЗУ: Пилотный (активный) – формирует факел запальной горелки; Беспилотный (пассивный) – формирует запальный факел основной горелки на пусковом давлении газа. Пилотный ЗЗУ предусматривает наличие запальной горелки с собственной линией подачи газа (газопровод запальной горелки с установленным на нем электромагнитным клапаном запальника). Запальник может быть встроен в конструкцию горелки (Г-1,0; ГГС) или вставлен в запальное отверстие в обмуровке котла отдельно от горелки. Беспилотный вариант не предусматривает наличие запальной горелки. От электродуги происходит розжиг основной горелки на пусковом давлении газа. ЗЗУ состоит из повышающего трансформатора для увеличения напряжения с 220 В до 15 кВ, высоковольного изолированного провода, электрода зажигания, датчика контроля пламени, реле времени, электромагнитного клапана, автомата управления ЗЗУ. При подаче напряжения на высоковольтный провод от трансформатора между наконечником электрода зажигания и корпусом горелки или специальным электродом массы (заземленным) возникает устойчивая электродуга.. Одновременно открывается электромагнитный клапан запальника, и происходит воспламенение газа от электродуги.. Контроль наличия пламени осуществляется датчиком пламени (ионизационным электродом или фотодатчиком), который при наличии пламени запальника подает сигнал на автомат управления ЗЗУ, и открывается подача газа на основную горелку. Если в течение определенного времени, заданного на реле времени, газ не воспламенится, электромагнитный клапан закроется и прекратит подачу газа. Время безопасности 5 с - горелок тепловой мощностью до 50 кВт; 3 с - горелок тепловой мощностью свыше 50 кВт. Время безопасности – это время, на которое датчик контроля пламени отключается из схемы (за которое газ должен воспламениться). Горелки пусковой мощностью свыше 400 кВт должны быть оснащены стационарной запальной горелкой. ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ГОРЕЛОК ИНОСТРАННОГО ПРОИЗВОДСТВА. Основные типы применяемых горелок: Воздуходувные смесительные двухпроводные блочные (т.е. вентилятор – составная часть горелки): способ сжигания газа – кинетический; устанавливаются в наддувных котлах. Инжекционные (атмосферные) горелки: устанавливаются в атмосферных котлах. Воздуходувные блочные смесительные горелки.  По способу регулирования тепловой мощности подразделяются на:Одноступенчатые (до 70 кВт) – характеристики факела постоянные, режим работы – режим ожидания (STAND BY).  двухступенчатые (дозирует подачу газа на первую и вторую ступень мощности, при необходимости отключается).  Плавнодвухступенчатые (увеличивается время выбега). Для регулирования давления газа используются газовые дроссели, связанные с воздушной заслонкой. Горелка плавно переходит с запальной мощности на максимальную, затем на минимальную. Имеется механизм контроля промежуточных точек. Воздушная заслонка связана с газовым дросселем, и они синхронно меняют свои позиции. Связь может быть механическая или электронная (менеджер горения в горелках Weishhaupt). М  одулируемые (плавно переходят на нужную тепловую мощность, не отключаются) Т.е. в этих горелках газовый дроссель и воздушная заслонка могут останавливаться в любых положениях по запросу тепла. По экономическим расчетам такие горелки выгодно устанавливать на котлах мощностью не менее 500 кВт.СОСТАВ АВТОМАТИЧЕСКОГО ГАЗОГОРЕЛОЧНОГО БЛОКА (АГГБ). АГГБ является автономным горелочным устройством, т.е. имеются свои датчики, командный прибор, электрический исполнительный механизм. В плане защиты – АГГБ – автономное устройство, в плане регулирования – подчиняется блоку управления котлом (по потребности тепла и по тепловой защите). Состав АГГБ: Устройство подачи газа. Устройство подачи воздуха. Защитно-запальное устройство (ЗЗУ)в пилотном (с запальной горелкой) или в беспилоном вариантах. Основная горелка Управляющее устройство (Блок розжига или цифровой менеджер горения). Датчики АГГБ. Устройство подачи газа: Шаровой кран перед горелкой. Фильтр. Регулятор давления для снижения давления до необходимого. Клапанный блок (два последовательно установленных магнитных клапана) – для одноступенчатых горелок служит для подачи запального давления газа при розжиге горелки и для отключения подачи газа на горелку при останове горелки в режим ожидания, при выключении котла, при срабатывании устройств защиты. Для двухступенчатых горелок служит для подачи запального давления газа при розжиге горелки, для регулирования тепловой мощности горелки (1 и 2 ступени мощности), отключения подачи газа на горелку при останове в режим ожидания, при выключении котла, при срабатывании устройств защиты. Газовый дроссель (для регулирования тепловой мощности плавноступенчатых и модулируемых горелок), связанный с воздушной заслонкой. Устройство подачи воздуха. Подача воздуха в горелку осуществляется вентилятором, регулирование его количества производится воздушной заслонкой, которая управляется сервоприводом Основная горелка - представляет собой двухпроводную смесительную горелку, которая имеет изолированные газовую и воздушную камеры. Газ через патрубок поступает в газовую камеру и через газораспределительное устройство выходит под углом к потоку воздуха. Воздух от вентилятора через воздушный патрубок, в котором установлена воздушная заслонка для регулирования воздуха, поступает в воздушную камеру На конце горелки устанавливается подпорная шайба с отверстиями для выхода газа и отогнутыми шлицами – для закрутки потока воздуха. Закрученный поток воздуха хорошо перемешивается с газом, образуя готовую ГВС, которая выходит из горелки и воспламеняется от ЗЗУ. Экзаменационные вопросы Г 4(1) Газовые горелки: назначение, классификация по давлению газа, степени и способу образования горючей смеси (для автоматизированных газогорелочных блоков (АГГБ) - по принципу регулированию тепловой мощности). Г 9(3) Г 15(2) Назначение, устройство и принцип работы горелок котла обслуживаемой Вами установки. (Назначение, состав, принцип регулирования тепловой мощности автоматизированного газогорелочного блока (АГГБ)). Г 19(2) Назначение и виды запальных устройств. Г 21(3) Назначение, устройство ручного запальника. Причины и опасность погасания пламени запальника, внесенного в топку. Действия оператора. (Назначение, устройство ЗЗУ, действия оператора при отказе программы розжига). |