4. Технология, объемы и последовательность проведения режимно-наладочных испытаний котлов, работающих на газе
Подготовку к проведению режимно-наладочных испытаний необходимо начинать до выезда на объект.
Для этого следует:
ознакомиться с договором на проведение работ (если договор уже заключен);
изучить конструкцию котла и его вспомогательного оборудования;
подобрать техническую литературу по рассматриваемой в договоре теме;
подготовить бланки исполнительно-технической документации;
подготовить приборы и приспособления, проверить их работоспособность и метрологические характеристики;
начальнику участка или его заместителю провести инструктаж по правилам проведения работ и техники безопасности для всех членов наладочной бригады;
начальнику участка или его заместителю по окончании подготовки наладочной бригады проверить ее готовность к проведению испытаний.
4.1 Ознакомление с объектом выполнения работ.
По прибытии на место, руководитель наладочной бригады представляется техническому руководству предприятия, на котором будут проводиться работы (главному инженеру, главному энергетику, начальнику котельного цеха или котельной). С руководством предприятия уточняются задачи предстоящих испытаний.
Затем необходимо изучить техническую документацию на котел, подлежащий испытаниям (проектную, заводскую, ремонтную, эксплуатационную, отчетную и др.).
Изучают тепломеханическую схему котельной, выписывают необходимые сведения, характеризующие работу котла, в том числе производительность и параметры сред по водоводяному и газо-воздушному трактам. Уточняют технические характеристики вспомогательного оборудования, включая газовое жидко-топливное хозяйство.
Дополнительно изучают графики и другие данные по суточному, месячному и сезонному потреблению теплоты, а также данные по расходу теплоты на собственные нужды котельной.
Внешний осмотр котла и его вспомогательного оборудования.
Внешний осмотр производят, как правило, во время работы оборудования с целью объективной оценки его состояния.
При внешнем осмотре проверяют:
состояние наружной поверхности и изоляции топки и газоходов котла;
плотность топки и газоходов;
соответствия горелок типу котла и правильность их монтажа;
плотность и исправность гарнитуры (лючков, лазов, гляделок);
- правильность установки и плотность взрывных клапанов;
- состояние и плотность воздуховодов;
-состояние тягодутьевых установок и соответствие их присоединенной мощности;
-состояние водяного тракта, плотность, наличие и качество изоляции;
-состояние запорной, регулирующей, предохранительной арматуры, заслонок и шиберов;
-состояние и плотность газопроводов и их арматуры в пределах котла;
состояние и исправность в пределах котла и оборудования.
Неплотности газовоздушного тракта котлов лучше выявлять на остановленном оборудовании.
Плотность топки и газоходов:
- для котлов, работающих под разрежением, контролируют по подсосу пламени переносного факела, при включенном дымососе;
-для котлов, работающих под наддувом, по наличию утечек воздуха, контролируемых на слух или мыльной эмульсией при включенном дутьевом вентиляторе и закрытом шибере на газоходе за котлом.
При проверке состояния тягодутьевых установок обратить внимание на правильность установки их направляющих аппаратов, концевых выключателей, их колонок дистанционного управления, отсутствие вибрации.
Дополнительно при внешнем осмотре проверяют правильность установки первичных датчиков измеряемых величин, монтажа импульсных линий, а также состояние штатных контрольно-измерительных приборов и продувки импульсных линий.
Пригодность приборов штатного контроля к проведению испытаний должна быть подтверждена актом очередной их поверки, которая представляется предприятием-владельцем котла.
Составление программы испытаний.
Программу испытаний составляет руководитель наладочной бригады по установленной форме (Приложение 1). Программа согласовывается с руководством котельной. В программе определяют цель и задачи испытаний, условия их проведения, точность измерения параметров, количество и продолжительность опытов, указывают методику составления теплового баланса и организационные мероприятия.
В зависимости от поставленных задач и местных условий программа режимно-наладочных испытаний может включать:
- предварительные измерения в том числе тарировки сечений, газоходов и воздуховодов, снятие полей скоростей воздуха, определение притока воздуха в топку и газоходы и т.д.;
- наладочные опыты для выявления оптимальных режимов работы котла (оптимального положения факела, оптимального избытка воздуха и т.п.);
- основные (балансовые) опыты для сведения теплового баланса котла на номинальной и промежуточных нагрузках, а также определения максимально-допустимой и минимально-устойчивой нагрузок.
С учетом местных условий работы оборудования и количества опытов в программе испытаний руководитель наладочной бригады совместно с ответственным представителем предприятия составляют реальный календарный план проведения подготовительных работ и испытаний.
Приложениями к программе испытаний являются:
- условия работы котла и допустимые отклонения измеряемых величин (Приложение 2);
- схема и спецификация измерений (Приложения 4-7);
Составление принципиальной схемы измерений и спецификаций на средства измерений.
С учетом конструктивных особенностей котла и его компоновки на основе утвержденной программы режимно-наладочных испытаний составляют принципиальную схему необходимых измерений.
Принципиальную схему необходимо дополнить спецификацией на средства измерения по форме, где порядковый номер прибора должен соответствовать шифру на схеме измерений (Приложение 4-7).
4.5. Составление плана-задания на подготовку котла к испытаниям.
Для получения представительных результатов испытаний котла до начала выполнения работ необходимо:
- устранить все дефекты по контрольно-измерительным приборам штатного контроля;
- изготовить и установить по месту приспособления для установки датчиков дополнительных приборов, согласно схемы измерений.
Места установки датчиков дополнительных приборов определяют при внешнем осмотре котельной установки с учетом компоновки котла и правил установки датчиков средств измерений.
Планом-заданием на подготовительные работы предусматривается объем этих работ, условия их выполнения.
К плану-заданию прилагают необходимые документы на изготовление нестандартных приспособлений (чертежи, схемы, эскизы).
Подготовка переносных приборов.
При проведении режимно-наладочных испытаний в дополнение к штатным приборам тепломеханического контроля работы котла, подготовить к работе приборы:
- для анализа состава продуктов сгорания (типа ТЭСТО серии 300; 340 и другие разрешенные к применению);
- измерения температуры теплоносителя; измерения расхода теплоносителя; измерения температуры продуктов сгорания, воды;
- для измерения разрежения (давления) по тракту котла.
4.7 Снятие эксплуатационных характеристик котла («фотография» режима работы).
Сравнение данных, полученных при "фотографии" работы котла, с конечными результатами испытаний, позволяет определить эффективность выполненной работы.
При «фотографии» снимают эксплуатационные показатели работы котла без вмешательства наладочной бригады в регулировку режима его работы до устранения выявленных недостатков.
«Фотография» выполняется на номинальной нагрузке или нагрузке, близкой к ней.
Следует учесть, что при проведении наладочных и балансовых опытов одна из нагрузок должна соответствовать нагрузке, выбранной для «фотографии».
Результаты «фотографии» отражают в акте, которой подписывают ответственный представитель «Заказчика» и руководитель наладочной бригады. Эти данные затем используют в качестве точки отсчета в определении ожидаемого экономического эффекта, достигнутого за счет оптимизации режимов работы котла в результате режимно-наладочных испытаний.
4.8 Ревизия вспомогательного оборудования, арматуры и гарнитуры котла.
Для более тщательной подготовки оборудования к испытаниям, необходимо проводить ревизии оборудования, регулирующего работу котла.
К такому оборудованию относятся прежде всего:
тягодутьевые установки;
арматура и гарнитура (имеются в виду шиберы и заслонки) на всех трактах котла.
При ревизии оборудование вскрывается, что требует помощи соответствующего ремонтного персонала.
При ревизии тягодутьевой установки прежде всего необходимо проверить:
- правильность положения лопаток направляющих аппаратов дымососов и дутьевых вентиляторов;
- надежность их крепления;
- правильность установки концевых выключателей КДУ дымососов и вентиляторов.
При ревизии арматуры необходимо проверить, прежде всего, состояние регулирующего органа и правильность его посадки.
Установка временного дополнительного оборудования и средств измерений.
При проведении режимно-наладочных испытаний, кроме штатных средств измерения используют дополнительные средства измерения и приспособления контроля наиболее ответственных (балансовых) параметров и величин для составления теплового баланса котла.
При установке и монтаже этого дополнительного оборудования необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:
расположение временных измерительных приборов и столов для размещения аппаратуры должно обеспечить удобство их обслуживания при соблюдении правил техники безопасности и охраны труда;
участки, создаваемые для работы наладочной бригады, не должны препятствовать обслуживающему персоналу вести эксплуатацию котлов;
- прокладку шлангов для отбора продуктов горения на анализ следует выполнять кратчайшим путем, избегая труднодоступных и тесных участков и соприкосновения их с горячими и влажными поверхностями,
шланги необходимо подвешивать в местах проходов на высоте не ниже 2,5 м. По всей длине не допускается провисание шлангов, при котором возможно скопление в них конденсата, выделяющегося из продуктов горения.
5. Основные измерения при проведении испытаний, методы и техническое обеспечение
Предварительные измерения.
Предварительные измерения проводят до начала наладочных и основных опытов для выявления обшей картины работы котла и тех недостатков, которые не могут быть выявлены при внешнем и внутреннем осмотрах.
Кроме того, предварительные измерения позволяют обеспечить необходимую степень усреднения измеряемых величин по сечению газоходов, воздуховодов и т.п. Приборы, необходимые для технического обеспечения измерений, приведены в п. 4.6.
Тарировки сечений газоходов, и воздуховодов необходимы для нахождения поправочных тарировочных коэффициентов, обеспечивающих представительности измерений температур, скоростей, состава газообразных продуктов сгорания и других величин.
Как правило, тарировки выполняют при нескольких нагрузках: максимальной (или близкой к ней), средней эксплуатационной и близкой к минимальной.
Тарировки позволяют уменьшить объем измерений при определении балансовых величин. Порядок и методика проведения тарировок приведены в [1].
Определение присосов воздуха.
Плотность газового тракта является одним из важнейших условий экономичной работы котла (примерно на каждые 5 % увеличения присосов воздуха КПД котла снижается на 0,5-1,0%), поэтому перед испытаниями необходимо измерение присосов воздуха, сравнение их с нормативными (расчетными), при необходимости уплотнение котельной установки.
Величину присосов холодного воздуха в газовый тракт котла необходимо определять после устранения выявленных дефектов. Присосы определяют по результатам одновременного анализа состава продуктов сгорания в начале и конце отдельных участков газохода (за топкой, за экономайзером, за воздухоподогревателем и перед дымососом).
Измерения величин присосов воздуха производят при постоянной (близкой к номинальной) нагрузке. Избыток воздуха за котлом необходимо поддерживать в пределах 1,2-1,3, чтобы заведомо исключить появление химического недожога в продуктах сгорания.
Величину присосов в топке и газоходах определяют различными методами.
Для определения присосов воздуха в топку широко применяется экспресс-метод А.К. Внукова [3]. По этому методу величину присосов воздуха определяют по разности избытков воздуха за топкой (или чаше за пароперегревателем) при работе с нормальным разрежением и с избыточным давлением.
В этом случае присосы воздуха:
 = - (1)
где и – соответственно значения коэффициентов избытка воздуха при разрежении и давлении в топке.
Этот опыт нужно проводить при нагрузке равной 0,8 Дном и постоянном расходе воздуха.
По результатам анализа состава продуктов горения в топке определяют соответствующие коэффициенты избытка воздуха. В начале при работе под разрежением около 4 мм в. ст. После опыта при работе топки с разрежением устанавливают внизу топки избыточное давление +1 мм в. ст. Поднимать давление в топке более +1 мм в. ст. не рекомендуется, т.к. в этом случае возможно появление погрешностей в анализе, из-за выброса продуктов сгорания из топки. Для поддержания неизменного расхода воздуха, поступающего в топку с избыточным давлением, увеличивают давление воздуха перед горелками так, чтобы перепад давления воздуха на установленном сужающем устройстве (или на воздухоподогревателе) оставался равен перепаду в опыте при работе топки с разрежением.
Длительность опыта при работе топки под давлением во избежании аварийных ситуаций не должна превышать 5-7 мин.
Присосы воздуха в газоходы конвективных поверхностей нагрева подсчитывают по разности коэффициентов избытка воздуха после этих поверхностей нагрева и перед ними. Например, присосы воздуха на участке водяного экономайзера:
 = - (2)
где и - соответственно коэффициенты избытка воздуха за экономайзером и перед ним.
Для оценки присосов холодного воздуха в составе продуктов сгорания достаточно определить RO2 и коэффициент избытка воздуха по приближенной формуле:
 (3)
Где  и  - соответственно текущие значения содержания трехатомных газов в сухих продуктах сгорания и максимальное его значение при  =1.
5.1.3 Коэффициент избытка воздуха.
Коэффициент избытка воздуха является важнейшим режимным фактором, определяющим эффективность использования топлива и котла в целом. Поэтому правильному измерению и постоянному контролю этого параметра необходимо уделять особое внимание.
Коэффициент избытка воздуха необходимо определять во всех опытах, поэтому до начала проведения наладочных и основных опытов необходимо изложить методику его определения.
Для организации оптимального сжигания топлива необходимо количество воздуха, обеспечивающего минимальные потери теплоты.
В идеальном случае для полного сгорания топлива необходимо количество воздуха
 =4,75(0,5СО+0,5Н2+2СН4+3,5С2Н6+5С3Н8+6,5С4Н12+8С5Н12+
ЗС2Н4+4,5С3Н6+6C4H8+7,5C5H10+l,5H2S-02)x 1/100, (4)
где -теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания 1 м газа, м ; СО2, Н2 и т.д. - содержание отдельных компонентов в топливе, % объемный.
Практическая невозможность получения стехиометрического условия (4) реальных процессов горения в связи с несовершенством смешения топлива и воздуха приводит к необходимости большего расхода воздуха для полного сгорания топлива, чем теоретически необходимого при α=1.
Отношение действительного расхода воздуха на горение к теоретически необходимому определяется коэффициентом избытка воздуха.
 (5)
Где  и  - действительный и избыточный расход воздуха,  .
Коэффициент избытка воздуха может быть подсчитан по составу продуктов горения:
 (6)
где N2 и О2 и т.д.- содержание отдельных компонентов в продуктах сгорания, %.
При проведении испытаний котлов малой мощности можно использовать для подсчета а упрощенную методику М.Б. Равича, основанной на использовании соотношений между коэффициентом избытка воздуха и изменением объема сухих продуктов сгорания h [4;5].
Между коэффициентами а и h существует определенная зависимость
 (7)
 (8)
где 
= (9)
= (10)
= =(11)
  +1 (12)
 (13)
I - отношение теоретических объемов сухих продуктов сгорания и воздуха при полном сгорании топлива,
I = 0,90 - природный газ,
Значения а и h в зависимости от состава продуктов полного сгорания природного газа и жидкого топлива приведены в таблице 1.
При полном сгорании топлива между величинами RO2 и О2 существует зависимость, определяемая характеристикой топлива Р или максимальным содержанием RO2 в уходящих газах при α=1.
 (14)
При сжигании однородных по составу топлива (это относится к природному газу и жидкому топливу) этой зависимостью можно воспользоваться для контроля результатов анализа продуктов сгорания. Для этого строится график в осях RO2-O2. По оси R02 откладывается значение , по оси  =21%. Прямая, соединяющая точки и , соответствует полному сгоранию топлива.
Если точки, определяемые текущими значениями RO2 и 0г, полученными при анализе продуктов сгорания, будут находиться выше этой прямой, то это будет свидетельствовать об ошибке в анализе.
Если точки газового анализа будут находиться ниже этой прямой, то сгорание происходит не полностью.
Зависимость (14) можно использовать при экспериментальном определении значений
или 
Таблица 1
|
