Лекция на тему "Преварительные опыты"

Предварительные опыты

Общая характеристика

Опыты проводят для выявления общей картины работы котельной ус­тановки, проверки предварительных выводов, сделанных на этапе органи­зации и подгото-вительных работ, оп­робования СИ, для обучения лабо­рантов-наблюдателей. Внача-ле про­веряют возможность нагружения котла до номинальной паропроизводитель-ности по принятой в экс­плуатации технологии для определе­ния диапазона и ступе-ней изменения нагрузок, при которых будут прово­диться тарировки, определение присосов воздуха в агрегат и скоростей воздуха и аэросмеси в горелках, выявление влияния изменения на­грузки на шлакование, изменение температурного режима по-верхно­стей нагрева, перегрева пара. Нагружение проводят от принятой в экс­плуа-тации минимальной нагрузки ступенями по 0,1…0,2 номинальной. Выдержка време-ни на каждой ступе­ни нагрузки определяется продолжи­тельностью измерений с мо-мента ста­билизации основных показателей ра­боты котла (температуры уходящих газов, перегрева пара, избытка воз­духа и разрежения в топке). Стаби­лизация у пыле-угольных котлов обычно наступает через 2…3 ч, у газомазутных – быстрее.

Объем и периодичность записей нерегистрируемых показателей в жур­налы наблюдений (через 10…15 мин) устанавливает руководитель испыта­ний по местным условиям; записи ведут в течение всего опыта (при переходных и стабильных режи-мах) с отметками времени начала перехо­да на новую ступень нагрузки. Для обра-ботки материалов учитывают данные лишь последнего часа каж­дого режима, более ранние записи используют для оценки характеристики процессов. На каждой ступе-ни нагрузок следует проверять три-четыре режима.

Котел энергоблока должен рабо­тать при расчетной температуре пи­тательной воды, соответствующей нагрузке турбины, а на ТЭС с попе­речными связями – с  постоянной температурой, так как ее изменение существенно влияет на температуру перегрева пара и уходящих газов.

До опыта следует определить пре­дельное значение паропроизводительности котла при работе тягодутьевых устройств на малой (первой) частоте вращения (для двухскоростных электродвигателей). Поскольку при преждевременном переходе на высокую (вторую) ча­стоту вращения существенно повы­шается удельный расход электро­энергии на тягу и дутье.

Во всех предварительных опытах следует опробовать предельные по­ложения органов регулирования для выявления характеристики работы топки.

Измерения и определения при предварительных опытах

Тарировки пылегазовоздухопроводов. Как правило, тарировки прово­дят при номинальных или близких к ним и при меньших нагрузках (на одном из двух дымо-сосов, на малой частоте вращения и т. п.). Методы проведения тарировок рас­смот-рены ниже.

Проверку распределения топлива по горелкам осуществляют контро­лем работы питателей пыли и в схе­мах пылеприготовления с прямым вдуванием – питателей  сырого угля. Проверку идентичности частот вра­щения приводов питателей пыли в за­данном диапазоне их работы при ав­томатических бесступенчатых систе­мах регу-лирования (СБР) ведут на одинаковых значениях указателей положения изменением напряжения на якорях электродвигателей, а для старых систем регулирования – при  одинаковых положениях траверс реостатов приводов. Руководитель испытаний дол-жен ознакомиться с данными учета работы СБР, влия­нием их нарушений на режим работы котла и с результатами корректи­ровок частот вращения приводов. Разбежка частот вращения питатель­ной пыли не должна превышать ± (3…5) % в диапазоне 970…1170с^-1.

В опытах должна обеспечиваться равная подача топлива в параллель­но работа-ющие мельницы. Распреде­ление жидкого топлива по горел­кам контролируется предварительной стендовой тарировкой форсунок по производительности и качест-ву распыливания, а также установкой ин­дивидуальных или групповых изме­ритель-ных диафрагм. Это необхо­димо и для контроля распределения по горелкам газооб-разного топлива.

Проверка распределения воздуха по горелкам. На режимах с разным перерас-пределением первичного, вто­ричного (и третичного) воздуха дол­жны быть сняты топочные изотермы для объективной оценки характери­стик топочных процессов. Опробова­ние подачи первичного воздуха дол­жно охватывать наибольший диапа­зон его расходов для определения надежности подачи пыли без заби­вания пылевоздухо-проводов и горе­лок пылью, с одной стороны, и для ограничения ненормального топочно­го процесса из-за избыточного расхо­да воздуха – с другой.

Расходы первичного воздуха по горелкам в схемах с промежуточны­ми бунке-рами пыли контролируют с использованием диафрагм толщиной 10 мм, устанавли-ваемых в пылевоздухопроводах до места ввода в них течек пыли, либо цилиндриче-ских термодатчиков ВТИ, не имеющих не­достатков напорных трубок при из­мере-нии запыленных потоков. По­следние целесообразно устанавли­вать в пылевоздухо-проводах к го­релкам при схемах пылеприготовления с прямым вдуванием. Расход незапыленного воздуха измеряют с использованием СИ и методов, опи­санных ниже.

Снятие предварительных характе­ристик котлов с механическими ре­шетками. Для знания возможных ре­жимов варьированием скоростью ме­ханической решетки следует снять зависимость ее изменения от положе­ния регулирующих органов пу-тем отсчета времени прохождения выде­ленного участка полотна на расстоя­нии 1… 2м относительно неподвиж­ной отметки в топке. Надежность работы решетки прове-ряют до начала опытов снятием зависимости нагруз­ки электродвигателей привода от ее скорости. Проверку ведут на холостом ходу на холодной топке с изменением скорости от минимальной до максимальной и обратно с исполь­зованием ампермет-ров или ваттмет­ров. Плотность шиберов зонного ду­тья проверяют путем нанесения по­рошка мела на решетку и постановки зон под давление воздуха при закры­тых зонных шиберах. Отсутствие перетоков воздуха между зонами и расходы его на зо-ны проверяют с использованием напорных трубок или анемометров.

Проводя предварительные опыты на котлах с механическими решетка­ми, целе-сообразно проверять режим топки при различной толщине слоя топлива, меняя ско-рость решетки в целях обеспечения неизменной на­грузки котла, а также опробовать различное распределение воздуха дутья по зонам.---

Определение присосов воздуха в котельную установку. Плотность газового тракта и пыле-приготовительных установок является одним из важнейших условий экономичной работы котла (примерно на каждые 5 % увеличения присосов воздуха КПД котла снижается на 0,5…1%), поэто-му перед испытаниями необ­ходимо измерение присосов, сравнение их с нормативными (расчет-ными) и, при необхо­димости, уплотнение котельной установки.

Присосы определяют путем одновременно­го анализа газов на RO₂ в газоходах между отдель-ными поверхностями нагрева, золоуло­вителя и дымососа с одновременным изме­рением нагрузки котла и параметров пара. Значение присосов в зону отдельной кон­вективной поверхности нагрева подсчитывают по разнице коэффициентов избытка воздуха на отдельных участках газового трак-та. Например, присос воздуха на участке проме­жуточного пароперегревателя

,

где  - избыток воздуха соответ­ственно перед и за промежуточным паро­перегревателем.

Наиболее часто применяют следующие способы определения присосов

А) Определение присосов в целом по ко­тельной установке (пылесистема, топка, газо­ходы) по воздушному и тепловому балансам воздушного подогревателя (при ступенчатой схеме – по ее первой ступени). Для этого измеряют нагрузку котла, параметры пара, содержание RO₂ до и после воздухоподогре­вателя, температуру продуктов  сгорания до и  после  воздухоподогревателя (v ,

v ), темпе­ратуру воздуха перед и за воздухоподогре­вателем (t , t ).

Присос воздуха по котельной установке 

,

где φ – отношение количества воздуха, про­шедшего через воздухоподогреватель, к теоре­тически

             необходимому количеству воздуха для горения;

 – присос воздуха соответственно в системе пылеприготовления, в топке и в газохо-

                          дах, включая воздухо­подогреватель.

Соотношение между количеством воздуха, прошедшим через воздухоподогреватель, и теоре-тически необходимым можно установить по тепловому балансу

,

где средний избыток возду­ха в воздухоподогревателе;

                    V     – объем сухих газов при а = 1м³/кг;

                     V_о       – теоретически необходимое количество воздуха, м³/кг;

                     V    –  объем водяных паров, м³/кг;

             с_с.г, с_в.п, с_в  – теплоемкость соответственно сухих газов, во­дяных паров и воздуха,

                                    кДж/(м³·К).

Здесь и далее объемы и теплоемкости даны при нормальных физических условиях (t = 0°С, р = 0,101 МПа = 760 мм рт. ст). Таким обра­зом, все величины, входящие в уравнение выше, измеря-ются или известны для данной марки сжигаемого топлива. Точность опре­деления ∆а_к.у по этому методу равна ± (3…5)%.

Б) Определение присосов воздуха в топку и в газоход пароперегревателя по разнице избыт-ков воздуха на выходе из паропере­гревателя при работе топки с нормальным разрежением a  и с избыточным давлением a, % [26]

∆а = a –  a.

____________________________________________

26. Внуков А.К. Присосы в топочных камерах, их влияние на работу котлов и методы упрощенного контроля// Теплоэнергетика.- №3, 1960.

Опыт проводят при нагрузке, равной 0,8 D_ном и постоянном расходе воздуха через воздухо-подогреватель (контролируют по его сопротивлению дифференциальным напоромером) с измере-нием разрежения внизу хо­лодной воронки. Избыток воздуха поддержи­вают примерно равным 1,3 при уравновешен­ной тяге для предупреждения появления хи­мической неполноты горения. Далее, прикры­тием направляющего аппарата дымососа создают в нижней части топки (холодной во­рон-ки) нулевое давление, затем погружают дутьевой вентилятор, с тем чтобы сопротив­ление воздухо-подогревателя по воздушной стороне оставалось на первоначальном уровне для сохранения неиз-менной подачи органи­зованного воздуха. При работе топки под давлением (длительность режима не более 5…7 мин) вновь проводят измерения; по полученным значениям RO₂ подсчитывают из­бытки воздуха и по формуле выше определяют присосы.

Неизменный расход топлива поддерживают в опыте вручную при отключенных устройст­вах автоматики горения и разрежения. На газомазутных котлах расход топлива контро­лируют прямы-ми измерениями. Определение RO₂ следует проводить по быстро отобранным в аспираторы про-бам газа, с тем чтобы со­кратить длительность работы котла в режиме с давлением в топке.

Абсолютная погрешность определения при­сосов воздуха этим методом составляет ± (4…5) % теоретически необходимого ко­личества воздуха. Данный метод не реко­мендуется применять при сжигании сернистых топлив по условиям возможности загазован­ности помещения котельной.

В) Определение присосов воздуха в топку и газоход пароперегревателя упрощенным мето-дом в зависимости от поддерживаемого в топке разрежения [26, 27]. Необходимые измерения видны из рисунка 1. Разрежение вверху s и  внизу топки sизмеряют  микро­манометрами с точ-

а – с трубчатым воздухоподогревателем; б – с РВП

Рисунок 1 – Схема измерений при определении присосов воздуха в топку и газоход пароперегрева­теля упрощенным методом

ностью не ниже 2Па. Режимы поддерживают вручную с отключе­нием автоматических регулято-ров топлива, воздуха и разрежения. Первый режим ведут при нагрузке, примерно равной 0,8 D_ном, с избытком воздуха в топке а_т=1,3…1,4 и принятым к эксплуатации разрежением в топ­ке. В после-дующих режимах нагрузку остав­ляют неизменной, но повышают разрежение вверху топки пооче-редно до уровня (округ­ленно) 5, 100, 150, 200 Па путем увеличения нагрузки дымососа. При этом несколько при­крывают направляющие аппараты дутьевых вентиляторов для поддержания посто-янства расхода воздуха через воздухоподогреватель (его сопротивления ∆р_в) или постоянства по-

___________________________________________

26. Внуков А.К. Присосы в топочных камерах, их влияние на работу котлов и методы упрощенного контроля// Теплоэнергетика.- №3, 1960.

27. Сборник директивных материалов по эксплуатации энергосистем. Теплотехническая часть.- М.: Энергоиздат, 1981.

 казании трубы Вентури ∆р_тв и давления перед ней р. Продолжительность каждого режима оп-ределяется временем одной-двух записей показаний СИ (но не менее 10 мин). По снятым значе-ниям разрежения в топке и сопротивления газового тракта ∆р_г строят график (рисунок 2, левая часть) и полученную прямую экстраполируют вправо в область работы топки под давлением. Да-лее по оси абсцисс откладывают значение разности разрежений ∆h вверху и внизу при эксплуа-тационном разрежении и, переходя на экстраполированный участок, а затем на ось ординат, нахо-дят значение сопротивления га­зового тракта ∆р, которое соответствовало бы работе топки под давлением. Значение суммар­ных присосов в топку и газоход пароперегре­вателя, %, подсчитывают по эмпирической формуле

Рисунок 2 – График определения сопротивле­ния газового тракта котла при

условной ра­боте топки под давлением

,

где a – избыток воздуха за пароперегрева­телем;

     ∆р  – сопротивление газового тракта при эксплуатационном (первом) режиме.

Значение ∆a приводят к номинальной нагрузке

,

где D – нагрузка во время опыта.

 Метод позволяет определять присосы с абсолютной погрешностью ± (3,5…5)% тео­ретиче-ски необходимого количества воз­духа.

Г) Определение присосов воздуха в топку водогрейных котлов башенного типа. В основу метода согласно [28] положена зависимость изменения сопротивления нижнего пакета или всей конвективной поверхности от присосов воздуха, создаваемых путем изменения разре­жения вверху топки. Объем измерений виден из рисунке 3. Разрежение внизу топки контро­лируют микромано-метром, на выходе из топ­ки – U-образным тягонапоромером. Первый режим снимают при тепло-вой мощности котла (0,5…0,6) D_ном и эксплуатационном значении разрежения в верхней части топки 20Па. На следующих режимах при той же теплопроизводительности разрежение вверху топ-ки увеличивают при неизменном расходе топлива до значений (округленно), например, 50, 100, 150, 200Па путем изменения положения на­правляющего аппарата дымососа или регули­рующего шибера.

___________________________________________

28. Слипенький Р.Ф., Янко П.И. Определение присосов воздуха в топку водогрейных котлов башенного типа // Энергетик.- №6, 1986. 

По данным измерений строят зависимость ∆h_c = f(s) (рисунок 4), экстра­полируя до пересечения с осью орди­нат (∆h_о), на котором разрежение равно нулю.

Присос воздуха в топку, %,

,

где ∆h_о  и ∆h_c   – сопротивление поверхности соответственно при отсутствии и наличии при­сосов,

                              Па;

             а_с          – эксплуатационный коэффи­циент избытка воздуха в рассечке конвек­тивной

                              поверхности;

             k           – коэффициент, учи­тывающий удаление газов из топки через ее плотности при

                             нулевом разрежении внизу топки;

                                                                                  

                                                                                         1 – работа на мазуте; 2 – работа на газе

                                                                            Рисунок 4 – Определение сопротивления нижнего

                                                                                  пакета конвективной поверхности при нулевом

                                                                                   разрежении в нижней части топки водогрей­ного

                                                                                                                       котла [28]:

      Рисунок 3 – Схема измерений по газовоз-

                  душ­ному тракту котла ПТВМ [28]   

где  a –  коэффициент избытка воздуха в рассечке конвективной поверхности нагрева при увели-

                 ченном против эксплуатационного разрежении в топке;

   ∆a, ∆a – присос воз­духа в топку соответственно при увеличенном и эксплуатационном разре-

                        жении в топке.

При незначительном сопротивлении нижне­го конвективного пакета с изменением присосов используют аналогичную зависимость применительно ко всей конвективной поверх­ности нагрева и значения коэффициентов из­бытков воздуха в рассечке и за конвективной поверхностью. В этих случаях                                                    ∆а = (а_ух – а) – ∆а_кпII.

где а_ух, а– коэффици­ент избытка воздуха соответственно за кон­вективной поверхностью в нор-

                      мальных экс­плуатационных условиях и при разрежении внизу топки, равном нулю;

          ∆а_кпII – присосы воздуха в верхний пакет конвективной поверх­ности (по данным газового

                         анализа).

При плотной топке опытная прямая на рисунок 4 будет горизонтальна, а полученные значе-ния присосов будут находиться в пределах точ­ности измерений. Точность данного метода опреде-ления присосов равна ±3 % теорети­чески необходимого расхода воздуха.

Д) Определение присосов воздуха в регене­ративные вращающиеся воздушные подогре­ватели (РВП). Присосы воздуха через пе­риферийные и радиальные уплотнения

,

где избыток воздуха соответ­ственно после и до РВП,

     перенос воздуха секторами ротора в газообразные продукты горения [29];

где А – переводной коэффициент:

                  при ра­боте на твердом топливе А=36, на мазуте А=38 и на газообразном топливе А=39;

       п – частота вращения ротора, с^-1;

      m – коли­чество РВП на котел, шт.;

     В_p – расчетный расход топлива, кг/ч;

     V_о – теоретически не­обходимый расход воздуха, м³/ч;

     β_cp – отно­шение  среднего количества воздуха, проходя­щего через РВП, к теоретически необхо-

              ди­мому;

     d_p  – диаметр ротора, м;

      h_р – высота ротора, м.

Согласно [29] для исключения байпасирования воздуха и газов, минуя набивки, необходимо измерять перепад давления (раз­режения) воздуха (газов) в точках отбора из пространства между ротором, корпусом и патрубком горячего воздуха, газообразных продуктов сгорания перед РВП.

Учитывая, что присосы в РВП зависят от перепада давлений между воздушными и газо­выми потоками, значения присосов следует определять на номинальной, минимальной и средней нагруз-ках котла.

Е) Определение присосов воздуха в пылесистемы проводят только в установках с про­межу-точными бункерами пыли; в схемах с прямым вдуванием, работающих с незначи­тельным разреже-нием, присосы могут не учи­тываться из-за их малого влияния на эконо­мичность котельной уста-новки.

При сушке топлива газообразными про­дуктами горения присосы воздуха, %,

.

где RO , RO – среднее содержание RО₂ соответственно в начале и конце проверяемого участка

                               пылесистемы, %.

Присосы, м³/ч, при сушке горячим воздухом

,

где Q – непосредственно измеренное количе­ство воздуха перед мельничным вентилятором или в

              конце проверяемого участка, м³/ч;

     Q_o – измеренное  количество горячего воздуха, поступающего в мельницу или начало про­веряе-

             мого участка, м³/ч;

  Q_в.п. – количество водяных паров из системы пылеприготовления, м³/ч:

___________________________________________

29. РТМ 108.031.110-80. Воздухоподогреватели регенеративные паровых стационарных котлов. Методы испытаний. -М.: Минэнер-гомаш СССР, 1980. 

где W и W– влажность соответственно на рабочую массу топлива и пыли, %;

            В         – расход топлива на мельницу, кг/ч.

Присосы холодного воздуха в долях су­шильного агента