Jak spaluje plyn v kotli?

Podle spolehlivosti dodávek tepla spotřebitelům kotelny zahrnují:

• do první kategorie — kotelny, které jsou jediným zdrojem tepla v systému zásobování teplem a poskytují spotřebitelům I. kategorie, kteří nemají individuální záložní zdroje tepla;
• do druhé kategorie — ostatní kotelny.

Mezi spotřebitele tepla z hlediska spolehlivosti dodávky tepla patří:

• do první kategorie – spotřebitelé, jejichž přerušení dodávky tepla je spojeno s ohrožením lidského života nebo významnými škodami pro národní hospodářství (škody technologického zařízení, hromadné závady výrobků);
• do druhé kategorie — ostatní spotřebitelé tepla.

Klasifikace kotlů

Podle povahy (druhu) vyrobeného chladiva: pára, vodní ohřev, pára-voda-ohřev.

Podle parametrů chladicí kapaliny:

• parní kotle s provozním tlakem páry p_п více než 0,7 kgf/cm 2 a teplá voda s teplotou ohřevu vody t_в nad 115 °C podléhají kontrole kotle (Rusko Rostechnadzor); podléhají PB 10-574-03 „Pravidla pro projektování a bezpečný provoz parních a horkovodních kotlů“ – „dozorové“ kotle;
• parní kotle s provozním tlakem páry p_п ne více než 0,7 kgf/cm 2 a horkou vodu s teplotou ohřevu vody t_в ne vyšší než 115 °C – kotle „bez dozoru“; vztahují se na ně „Pravidla pro konstrukci a bezpečný provoz parních kotlů s tlakem páry nejvýše 0,07 MPa (0,7 kgf/cm2), horkovodních kotlů a ohřívačů vody s teplotou ohřevu vody nejvýše 388 K (115 °C), schváleno ministerstvem výstavby Ruska.

Podle použitého materiálu: ocel, litina.

Podle principu výměny tepla:

• povrchní (rekuperační), při kterém dochází k předávání tepla ze spalin do kotlové vody přes dělicí stěnu (topnou plochu);
• Kontakt, ve kterém k přenosu tepla dochází přímým kontaktem (směšováním) plynů a vody.

Na základě pohybu spalin a vody se povrchové kotle dělí:

• na vodní trubice, ve kterém se kotlová voda pohybuje potrubím a produkty spalování se pohybují mimo potrubí;
• plynové potrubí (s plamencem (pecí) a svazkem dýmovnic), ve kterém se produkty spalování pohybují uvnitř trubek omývaných zvnějšku vodou;
• voda-trubka-plynová trubka (kotel VK-32, ve kterém je spalovací část vodotrubná a konvekční část plynová).

O organizaci spalovacího procesu (způsob přívodu vzduchu a odvod spalin):

• práce ve vakuu; může mít tah a přívod vzduchu přirozený nebo nucený V cestě plynu (a v topeništi) je tlak nižší než atmosférický (tah);
• funkční s protitlakem (přeplňovaný); topeniště a kouřovody jsou pod přetlakem vzhledem k okolnímu vzduchu. Přívod vzduchu a odvod spalin se provádí násilně z ventilátoru.

Podle charakteru pohybu kotlové vody (směs páry a vody):

• s přirozenou cirkulací (obrázek níže);
• s nuceným oběhemkdyž se voda pohybuje v důsledku tlaku vytvářeného čerpadly:
• s vícenásobným nuceným oběhem (obrázek níže; není široce používán);
• přímo skrz (žádné bubny). Velké energetické kotle v tepelných elektrárnách pracují podle tohoto schématu (D_п = 3950 t/h, str_п = 255 kgf/cm2, t_str = 560 °C) a téměř všechny teplovodní kotle (obrázek níže).

Schémata cirkulace vody v parních kotlích

a – přírodní; b – nucený násobek; c – nucený přímý tok; 1 – stoupací potrubí odpařování; 2 – horní buben kotle; 3 – přehřívák; 4 — spouštěcí trubky; 5 – ekonomizér vody; 6 – podávací čerpadlo; 7 – odpařovací potrubí; 8 – sběrače; 9 – stimulační oběhové čerpadlo

Hlavní technické vlastnosti parních a horkovodních kotlů

Konstrukční parametry charakterizující provoz kotle jsou uvedeny v pasportu kotle vypracovaném výrobcem na předepsaném formuláři (Příloha 4 k PB 10-574-03) a uchovaným majitelem po celou dobu provozu.

Každý kotel musí být opatřen štítkem s údaji na typovém štítku vytištěným způsobem, který zajistí jasnost a trvanlivost obrázku.

Na štítek parního kotle musí být uvedeny následující údaje:

• název, ochranná známka výrobce;
• označení kotle;
• číslo kotle podle systému číslování výrobce;
• Rok manufaktury;
• jmenovitý výkon páry D_п v t/h;
• provozní tlak na výstupu v MPa (kgf/cm2);
• jmenovitá výstupní teplota páry ve °C.

Na štítek kotle musí být uvedeny následující údaje:

• název, ochranná známka výrobce;
• označení kotle;
• číslo kotle podle systému číslování výrobce;
• Rok manufaktury;
• jmenovitý topný výkon Q v MW (Gcal/h);
• provozní tlak na výstupu v MPa (kgf/cm2);
• jmenovitá výstupní teplota vody ve °C.

Označení parního kotle zahrnuje: typ, parní výkon (t/h), absolutní (přetlak) páry Str_п, (MPa nebo kgf/cm2), druh paliva (G – plyn, M – topný olej); Tlakové kotle se označují písmenem N.

Například: DKVR-10/13; E-25-2,4 GM; DE-6,5/14-225 GM; E-1/9-G.

Označení teplovodního kotle zahrnuje:

• typ – KV (teplovodní bojler);
• druh paliva (G – plyn, M (F) – topný olej, motorová nafta);
• typ topeniště (H – přetlakové);
• jmenovitý tepelný výkon (MW nebo Gcal/h);
• jmenovitá teplota vody na výstupu z kotle, °C;
• tlak plynu (Gn – nízký; Gs – průměr);
• automatický kotel je označen písmenem „a“;
• C – ocel.

Například: KV-GM-10-50; KSVa-2,5-Gs; KVA-3-95; KVA-0,75Zh-115.

Na každém kotli uvedeném do provozu a po provedení technické kontroly musí být na viditelném místě připevněn štítek o formátu minimálně 300×200 mm s následujícími údaji:

• evidenční číslo;
• povolený tlak;
• datum, měsíc a rok příští vnitřní prohlídky a hydraulické zkoušky.

Hlavní technické vlastnosti parních kotlů:

• jmenovitá kapacita páry, D_п, t/h – maximální pracovní množství páry vyrobené kotlem za 1 hodinu;
• parametry výsledné páry: provozní (vypočtený nebo povolený) tlak páry, str_п MPa (kgf/cm2); zkušební tlak, str_VzorkyMPa (kgf/cm2); druh páry (nasycená, přehřátá); teplota nasycené páry, /_nás, °C (při provozním tlaku páry/”_пnebo teplota přehřáté páry, t_str, “S);
• teplota napájecí vody, °C;
• objem páry a vody kotle, m 3 ;
• objem vody, m 3;
• doba odpařování tohoto objemu, min.

Hlavní technické vlastnosti teplovodních kotlů:

• jmenovitý tepelný výkon (tepelný výkon), Q, Gcal/hod (MW) – maximální pracovní množství tepla absorbovaného vodou za 1 hodinu provozu; 1 Gcal/h = 1,163 MW;
• parametry vody: pracovní tlak vody, MPa (kgf/cm2); minimální přípustný tlak vody p_в při jmenovité teplotě t_в; zkušební tlak, str_VzorkyMPa (kgf/cm2); minimální přípustná teplota vody na vstupu do kotle, °C; jmenovitá teplota vody na výstupu z kotle, °C; jmenovitý průtok vody kotlem, G_b, m 3 / h, stejně jako minimální a maximální přípustné; hydraulický odpor, ne více než, MPa.

Obecné parametry charakterizující parní a horkovodní kotle:

• druh paliva a jeho vlastnosti;
• typ hořáku;
• otopná plocha kotle: sálavá, konvekční, celková, S, m2;
• vypočtená účinnost, hrubá, % při spalování plynu a topného oleje;
• odpor cest plynu a vzduchu, Pa (mm vodního sloupce);
• teplota spalin na výstupu z topeniště, za kotlem, teplota spalin – při spalování plynu a topného oleje;
• Obsah O ve spalinách₂, CO, NO_X;
• konstrukční ukazatele: vnitřní průměr bubnů, tloušťka stěny bubnu, délka válcové části horního a spodního bubnu; průměry svodů, sítových a konvekčních trubek; rozteč sítových trubek, jejich počet; rozměry kotle.

Parní kotle s přirozenou cirkulací vody

Nejjednodušší okruh přirozené cirkulace vody (obrázek níže) se skládá z horního bubnu a spodního kolektoru, vzájemně spojených spouštěcím nevyhřívaným (nebo slabě vyhřívaným) potrubím a stoupajícím vyhřívaným potrubím, tvořící uzavřenou smyčku.

Nejjednodušší přirozený oběh vody

1 – horní buben kotle; 2 – spodní kolektor; 3 – svodová roura; 4 – stoupací potrubí; 5 – obložení kotle

K přirozené cirkulaci dochází v důsledku rozdílu v hustotách kotlové vody v nevytápěných spodních potrubích a směsi páry a vody ve vyhřívaných stoupacích potrubích.

Celkové množství páry generované ve stoupacích potrubích je mnohonásobně menší než množství cirkulující vody, což zajišťuje intenzivní chlazení stěn potrubí.

Poměr hmotnosti vody vstupující do cirkulačního okruhu k hmotnosti páry v něm vytvořené za stejnou dobu se nazývá cirkulační poměr.

Multiplicita přirozené cirkulace je vždy větší než 1 a pohybuje se od 8 do 50.

Tlak vytvořený během přirozené cirkulace se vynakládá na zajištění rychlosti a překonání odporu v okruhu během pohybu vody a páry.

Rychlost, kterou voda vstupuje do stoupacího potrubí, se nazývá rychlost cirkulace a je 0,5-1,5 m/s.

V moderních konstrukcích kotlů jsou odpařovací topné plochy tvořeny samostatnými svazky trubek napojených na bubny a kolektory, které tvoří poměrně složitý systém uzavřených cirkulačních okruhů.

Pro spolehlivý a bezpečný provoz parního kotle musí být cirkulace v něm stabilní, to znamená, že pohyb proudů vody a směsi páry a vody v cirkulačních okruzích musí být plynulý a požadovanou rychlostí. V opačném případě se mohou ve stoupacích potrubích objevit parní kapsy, což vede k místnímu přehřátí a zničení stěn potrubí.

V tomto případě je možný jev stagnace nebo převrácení oběhu, kdy se směs páry a vody ve stoupacích potrubích začne pohybovat směrem dolů.

Spolehlivost cirkulace je ovlivněna náhlými změnami zatížení, tlaku a hladiny vody v kotlovém tělese a usazováním vodního kamene na topných plochách, což vede ke zmenšení průřezu potrubí.

Používání plynových kotlů na paliva

Horká voda a pára pro potřeby průmyslu a komunálních služeb se získávají především ve speciálních kotlích, které jsou jedním z typů průběžných plošných výměníků tepla. V kotlích je teplo odebíráno z ohřátých spalin a předáváno studené vodě K výměně tepla v kotlích dochází bez přímého kontaktu vody a spalin plynu, oddělených od sebe kovovými topnými plochami. Takové výměníky tepla se nazývají kontinuální zařízení, protože horké produkty spalování, které uvolňují teplo, a studená voda, která teplo přijímá, jsou v neustálém pohybu. Kotle, v závislosti na jejich účelu, jsou horkou vodu и pára. Pokud spotřebitel vyžaduje horkou vodu a páru, použijí se parní kotle. V těchto kotlích se část vyrobené páry používá pro potřeby výroby a část je posílána do speciálního výměníku tepla – kotle. V kotli pára předává část tepla vodě, která se pohybuje potrubím od přívodu vody ke spotřebiteli, kondenzuje a vrací se do kotle, kde je přeměněna na páru. Pára použitá pro výrobní účely může být také shromažďována po jejím použití a kondenzována a vrácena do kotle k opětovnému ohřevu.

Pro normální provoz kotlů je kvalita velmi důležitá napájecí voda. Tato voda může obsahovat různé nečistoty ve formě solí, které se při zahřátí uvolňují a usazují na stěnách kotlů. Tyto usazeniny vedou ke zmenšení plochy průřezu potrubí, kterými ohřátá voda proudí, zhoršují výměnu tepla mezi zplodinami hoření a vodou a mohou vést k přehřívání jednotlivých ploch topných ploch a v důsledku toho ke zničení těchto oblastí.

Nazývají se povrchy kotlů ošetřené na jedné straně produkty spalování plynu a na druhé straně vodou topné plochy. Topná plocha se měří v metrech čtverečních a dělí se na konvekční a sálavou.

Radiační plocha obrácená k topeništi a přijímá teplo hlavně v důsledku sálání plynového plamene a rozžhavených žáruvzdorných stěn.

Zbytek topné plochy kotle je tzv konvektivní a vnímá teplo především díky přímému kontaktu spalin pohybujících se v kouřovodech, to znamená konvekcí.

Důležitou charakteristikou provozu kotle je jeho tepelná rovnováha, kdy se spotřeba tepla a tepelný příkon rovnají. Pokud taková shoda neexistuje, tlak páry v kotli a teplota vody v něm se zvýší nebo sníží. Další charakteristikou provozu kotle je jeho materiálové bilance, kdy množství přiváděné a odváděné napájecí vody vzájemně odpovídá. Při rychlém dodání velkého množství vody do kotle přirozeně klesá tlak a teplota vody v něm. Při varu má veškerá voda v bojleru stejnou teplotu, která je o něco vyšší než teplota odpovídající tlaku nasycená pára v parním prostoru. Kotel obsahuje vodu i páru zároveň a sytá pára má téměř stejnou teplotu jako voda.

Průmyslové potřeby často vyžadují ne nasycené, ale přehřátá pára. Pro získání přehřáté páry ze syté páry je tato dodatečně ohřívána v konvekčním přehřívači páry umístěném podél toku spalin za prvním plynovým potrubím kotle. Přehřívák je zařízení paralelně zapojených cívek o průměru 28-42 mm, spojených kolektory.

Zplodiny hoření plynu na výstupu z kouřovodu mají ještě značnou zásobu tepla. Pro snížení těchto tepelných ztrát jsou za kotli podél toku spalin umístěny další výměníky tepla – ekonomizér и ohřívač vzduchu. V ekonomizéru je napájecí voda vstupující do kotle ohřívána využitím části tepla spalin. V ohřívači vzduchu se vlivem tepla spalin ohřívá vzduch potřebný pro spalování plynu. Použití více ohřátého vzduchu vede ke zvýšení teploty spalování plynu, zlepšení procesu spalování a zvýšení teploty produktů spalování.

Důležitou vlastností kotlové jednotky je její tepelná energie, který je definován jako součin otopné plochy a vypočteného odvodu tepla z 1 m 2 . Odhadovaný odvod tepla z 1 m 2 otopné plochy závisí na typu kotle a pohybuje se od 25-50 tis. u litinových článkových kotlů až po 100 tis. kJ/h a více u vodotrubných kotlů.

Výkon parních kotlů je určen jejich výroba páry, tedy počet tun páry za hodinu. Vzhledem k tomu, že množství tepla v 1 kg páry závisí na jejím tlaku, uvádí se při stanovení parního výkonu kotle i návrhový tlak. Například v označení kotle DKVR-10-13 první číslice udává, že kotel produkuje 10 tun páry za hodinu, a druhá číslice udává tlak páry v atmosférách (13 at).

Ve vytápění kotelen bytových a komunálních služeb se používají převážně malé litinové nebo ocelové článkové kotle bez ekonomizérů a ohřívačů vzduchu. V průmyslových kotelnách se používají vodotrubné kotle s instalací individuálních nebo skupinových ekonomizérů, v kotelnách elektráren – velké kotelní jednotky v kombinaci s ekonomizéry a ohřívači vzduchu. Zvláštnosti spalování plynu v kotlích vyžadují správnou volbu typu, tepelného výkonu, počtu hořáků a jejich racionálního umístění.

Plynné palivo vytváří dobré podmínky pro automatizaci jeho spalování, což výrazně zvyšuje bezpečnost a efektivitu provozu kotlů a zajišťuje jejich provoz v souladu se stanoveným režimem. Moderní integrovaná automatizace zplynovacích kotelen zahrnuje automatická bezpečnostní, regulační, ovládací a poplašná zařízení. Automatická bezpečnost zajišťuje zastavení přívodu plynu k hořákům v případě porušení provozního režimu jednotky, které by mohlo vést k nehodě. Automatická regulace udržuje zadaný provozní režim kotle.

Monitorovací a signalizační zařízení zajišťují podmínky pro dálkové ovládání provozu jednotky z dispečerského pultu. Pro zplynovací kotelny byl stanoven minimální požadovaný objem automatizace, který zajišťuje zastavení přívodu plynu k hořákům v případě nepřijatelné odchylky tlaku plynu, zhasnutí plamene hořáku, vakua a přívod vzduchu k hořákům se zastaví.

Barva plamene u plynového kotle je důležitým ukazatelem účinnosti spalování plyn a provozu kotle jako celku. Červené plameny mohou naznačovat různé problémysouvisející s podáním kyslík, kvalita plyn nebo poruchách v kotli. V tomto článku se podíváme na příčiny červených plamenů v plynu kotel, způsoby jeho odstranění a užitečné tipy, jak udržet váš kotel v provozu efektivně.

Navigace v sekci je k dispozici na níže uvedeném odkazu: