Газоснабжение промышленных предприятий и производственных котельных.

Современная комплексная газовая автоматика для котельных включает приборы автоматики регулирования, безопасности, контроля и сигнализации. Автоматика регулирования обеспечивает поддержание заданного режима работы агрегата. Автоматика безопасности обеспечивает прекращение подачи газа к горелкам при недопустимых нарушениях режима работы агрегата, могущих привести к аварии. Приборы контроля и сигнализации создают условия для дистанционного управления работой автоматизированного агрегата с диспетчерского пункта.

Для промышленных печей, сушил и других подобных тепловых агрегатов системы газовой автоматики не выпускаются, а комплектуются из отдельных приборов и устройств по индивидуальным проектам применительно к конкретным условиям. Объем автоматики в этом случае СНиП не регламентирует. Минимально необходимый объем автоматики газифицированных котлов определен СНиП и предусматривает, как отмечалось выше, обеспечение прекращения подачи газа к горелкам при недопустимом отклонении давления газа, погасании пламени основных горелок, отсутствии тяги и прекращении подачи воздуха к дутьевым горелкам.

Газоснабжение предприятий можно разделить на две целевые группы, одна из них – это резервное газоснабжение, а вторая - это использование пропан-бутана в качестве основного вида энергоносителя. Газовые сети более крупных предприятий с необходимостью использования в цехах газа среднего и высокого давлений подключают к распределительным газопроводам высокого давления. В этом случае можно применить схему, подобную приведенной на рис. XII.2. В центральном ГРП осуществляется замер расхода газа и редуцирование его до величины высокого давления, необходимого для цехов № 1 и 2, и до среднего давления, необходимого для остальных цехов.

Модульные водогрейные котельные марки МК-В (рис.9.2) предназначены для отопления и горячего водоснабжения коммунальных, производственно-административных, социальных и культурно-бытовых объектов. Могут использоваться в качестве центрального или автономного источников энергии.

Рис. 9.1. Модульная котельная

1. Котельная выполнятеся в виде одного или нескольких блоков, что обеспечивает ей высокую мобильность.

2. Котельная выпускается как полностью готовое к работе изделие.

3. Для установки котельной требутся минимальный пакет разрешительных документов.

4. Изготовление котельной, установка и ввод в эксплуатацию производятся в короткие сроки от 2 до 4 месяцев.

Рис. 9.2. Модульные водогрейные котельные марки МК-В:

1 - котел водогрейный, 2 - насосное оборудование, 3 - щит управления котельной, 4 - расширительный бак, 5 - блок ГВС, 6 - пластинчатый теплообменник, 7 - автоматизированые горелки, 8 - водоподготовительное оборудование, 9 - арматура и трубопроводы, 10 - газорегуляторный узел

Для модульных котельных характерна экономичность и низкая затратность на производство тепла. Полная автоматизация исключает потребность в оперативном персонале и обеспечивает возможность дистанционного контроля за работой котельной.

Базовая комплектация котельных:

2. Автоматизированные горелки в комплекте с автоматикой безопасности.

3. Насосное оборудование.

4. Система управления котельной.

5. Водоподготовительное оборудование.

6. Арматура и трубопроводы.

7. Контрольно-измерительные приборы.

8. Утепленный блок-контейнер.

Дополнительная комплектация котельной:

1. Коммерческий узел учета тепла.

2. Коммерческий узел учета газа.

3. Блок горячего водоснабжения.

4. Газорегуляторный узел.

5. Пластинчатый теплообменник.

Автоматика позволяет эксплуатировать котельную без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Блок управления, защиты и сигнализации подаст аварийный сигнал при нарушении рабочих параметров, пожаре, загазованности, проникновении посторонних лиц и выдаст управляющее воздействие на газовый клапан.

Промышленные предприятия снабжают газом, как правило, по системам распределительных газопроводов высокого или среднего давления. При малых расходах газа, не нарушающих режим газоснабжения бытовых потребителей, возможно подключение предприятий к газопроводам низкого давления. Система газоснабжения предприятия состоит из ввода на территорию, межцеховых газопроводов, ГРП и ГРУ и внутрицеховых газопроводов. Ввод обычно делают подземным и размещают на нем главное отключающее устройство. Межцеховые газопроводы в зависимости от планировки предприятия, насыщенности его территории подземными и надземными коммуникациями, степени осушенности газа и ряда других факторов могут быть подземными, надземными и смешанными. На предприятиях чаще отдают предпочтение надземной прокладке межцеховых газопроводов, так как они в этом случае не подвержены подземной коррозии, более доступны для осмотра и ремонта, менее опасны при утечках газа и экономичнее подземных.

Освещение помещений с газифицируемыми котлами, печами и другими агрегатами должно быть естественное в дневное и электрическое в ночное время. Устройство обоих видов освещения должно соответствовать требованиям СНиП и правил Госстроя РФ применительно к размещенному в помещениях производству. В частности, для котельных суммарная площадь остекленных проемов и световых фонарей, являющаяся одновременно и взрывной площадью, должна быть не менее 30% площади одной из наибольших наружных стен. В существующих зданиях, где это условие не обеспечивается, размеры оконных проемов и световых фонарей должны быть максимальными, исходя из конструкции здания. Для котельных кроме обычного рабочего должно быть аварийное освещение от самостоятельных источников питания, независимых от источников питания общей электроосветительной сети котельной. В крайнем случае для котельных с площадью до 250 м 2 в качестве аварийного освещения могут быть использованы переносные фонари.

Вентиляция газифицируемых производственных цехов и котельных должна соответствовать требованиям СНиП и правил Госстроя РФ размещенному в них производству.

Более жесткие требования предъявляются к помещениям отопительных котельных, размещенных в жилых или общественных зданиях. Такие котельные снабжаются газом с давлением до 3 кгс/см 2 . Помещение котельной должно быть изолировано от других помещений несгораемыми стенами и перекрытием и иметь высоту не менее 2,4 м, а также самостоятельный выход с открывающимися наружу дверями. Помимо естественного и электрического освещения в нормальном исполнении такие котельные оборудуются электролампами во взрывозащищенном исполнении с самостоятельной электропроводкой и вынесенными из помещения предохранителем и выключателем.

Вентиляция, естественная или принудительная, должна обеспечивать не менее чем трехкратный воздухообмен без учета воздуха, необходимого для горения газа. Приток воздуха, как правило, осуществляется за котлами, а вытяжка – из верхней зоны. При использовании принудительной вентиляции вытяжные вентиляторы и их электромоторы с пусковой аппаратурой должны быть во взрывозащищенном исполнении.

В печах, котлах и других агрегатах применяют изготовленные по действующим нормалям или по проекту газовые горелки, обеспечивающие устойчивость горения в пределах необходимого регулирования тепловой нагрузки агрегата. Для розжига горелок и наблюдения за их работой на фронтальном щите или дверцах топок агрегатов делают смотровые отверстия с крышками, если таких отверстий не имеется в самих горелках. Расстояние от выступающих частей горелок или арматуры агрегата до стен, колонн или каких-либо сооружений должно быть не менее 1 м.

Широкое применение газового топлива в промышленных печах повышает экономичность их работы, позволяет совершенствовать технологию тепловых процессов и осуществлять их автоматическое регулирование, упрощать обслуживание печей и улучшать санитарно-гигиенические условия в производственных помещениях.

Назначение печей требует организации передачи тепла от газового факела и продуктов горения нагреваемым изделиям и материалам различными способами. Передача тепла может осуществляться лучеиспусканием, конвекцией и теплопередачей. По способу применяемого теплообмена и достигаемой в рабочем пространстве температуры печи подразделяют на три группы:

1. Высокотемпературные (выше 1000 C), в которых преобладает передача тепла лучеиспусканием;

2. Среднетемпературные (650 ÷ 1000 C), в которых одновременно с передачей тепла лучеиспусканием приобретает значение теплопередача конвекцией;

3. Низкотемпературные (ниже 650 C), в которых преобладает передача тепла конвекцией.

В высокотемпературных печах газ сжигается непосредственно в рабочем пространстве печи, что обеспечивает передачу тепла нагреваемым изделиям или материалам в основном за счет лучеиспускания от факела горелки, раскаленных продуктов горения и от нагретых поверхностей кладки, стен и свода печи, являющихся вторичными излучателями. В среднетемпературных печах газ частично, а в низкотемпературных печах полностью сжигается в отдельной камере сгорания (топке). Направляемые в рабочую камеру продукты сгорания с необходимой температурой омывают нагреваемые изделия, передавая им тепло в основном за счет конвекции.

Газовое оборудование, прокладка газопроводов.

По стенам зданий газопроводы прокладывают на кронштейнах, а по перекрытиям - на опорах высотою не менее 0,5 м. Компенсация температурных деформаций надземных газопроводов обеспечивается отводами и поворотами их в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а при необходимости - линзовыми или П-образными компенсаторами.

Часть опор делают неподвижными (мертвыми), а остальные – скользящими. Отводы газопроводов диаметром до 100 мм делают гнутыми или штампованными, а при больших диаметрах - сварными.

Надземные газопроводы влажного газа прокладывают с уклоном не менее 0,003, а в нижних точках монтируют дренажные штуцеры; при необходимости такие газопроводы утепляют. На всех ответвлениях к цехам устанавливают отключающие устройства, а на вводах в цеха монтируют продувочные линии для вытеснения воздуха из газопровода при первичном пуске газа. Для защиты от коррозии надземные газопроводы окрашивают масляной краской за два раза.

Внутрицеховые газопроводы прокладывают открыто и крепят к стенам, колоннам, перекрытиям зданий и к каркасам газопотребляющих агрегатов с помощью кронштейнов, крюков или подвесок (на высоте не менее 2,2 м в местах прохода людей). При прокладке газопровода параллельно электрокабелю расстояние между ними выдерживается не менее 250, а при пересечениях – не менее 100 мм.

Отключающие устройства должны быть установлены на вводе газопровода в цех, на всех отводах от цехового коллектора к газопотребляющим агрегатам и перед горелками агрегатов. Для продувки внутрицеховых газопроводов на концевых их участках предусматриваются продувочные газопроводы диаметром не менее 19 мм с запорными устройствами, выводимые вне здания на высоту не менее 1 м выше карниза крыши. Продувочные газопроводы предусматриваются также на отводах к агрегатам после отключающего устройства на агрегат. Окрашивают внутрицеховые газопроводы в светло-коричневый цвет.

Газоснабжение промышленных и коммунальных предприятий обычно осуществляют по тупиковым сетям, различающимся числом, типом и месторасположением ГРП и ГРУ, а также методом прокладки газопроводов и давлениями в них. Для газоснабжения крупных предприятий иногда применяют кольцевые схемы с одним или для надежности с двумя самостоятельными вводами. На выбор конкретной схемы газоснабжения влияют расход и режим потребления газа цехами, характеристика газогорелочных устройств и тепловых агрегатов, территориальное расположение цехов, удобство обслуживания сети и технико-экономические показатели.

Газовые сети небольших промышленных предприятий, подключаемые к распределительным газопроводам среднего или высокого давлений, обычно оборудуют одним ГРП (рис. 9.3). В ГРП производятся учет расхода газа и снижение его давления до среднего, необходимого цехам № 1, 2 и котельной. Подача газа пониженного среднего давления, необходимого в соответствии с технологическими требованиями для горелок цеха № 4, обеспечивается ГРУ, размещенной в пристройке этого цеха. Снижение давления газа до низкого осуществляется во внутрицеховой ГРУ цеха № 3 и в шкафной ГРУ (ШП) столовой. Продувка отводов к цехам № 1, 2 и котельной осуществляется через продувочные трубопроводы 6, смонтированные на вводах, а в цехах № 3, 4 и столовой для этой цели используются продувочные трубопроводы ГРУ. Такая схема приемлема для предприятий с компактным территориальным расположением цехов, расходующих небольшие количества газа.

Рис.9.3: Схема газоснабжения предприятия с центральным ГРП среднего конечного давления :

1 - распределительный газопровод; 2 - отключающее устройство в колодце; 3 - конденсатосборник; 4 - центральный ГРП с узлом замера расхода газа; 5 - штуцер с краном для отбора проб; 6 - продувочный трубопровод;цеховые ГРУ: 7 - низкого конечного давления; 8 - среднего конечного давления; 9 - шкафная ГРУ

Столовая обеспечивается газом низкого давления через шкафную ГРУ. В цехах с большим расходом газа рекомендуется установить узлы учета расхода газа для контроля за экономичностью его использования. При большом количестве цехов и при значительной удаленности их от центрального ГРП целесообразно в некоторых цехах иметь местные ГРУ, обеспечивающие стабильность давления газа перед горелками тепловых агрегатов. В подобных схемах газоснабжения за счет подачи к удаленным цехам больших количеств газа по газопроводам высокого и среднего давлений значительно уменьшается металлоемкость газовой сети. Выбор наиболее рациональной схемы газоснабжения предприятия в каждом конкретном случае производится на основании технико-экономического сравнения конкурентоспособных вариантов сети.

Рис. 9.4. Схема внутрицехового газопровода с узлом замера расхода газа :

1 - отключающее устройство на вводе газопровода в цех; 2 - манометр; 3 - обводной газопровод счетчика; 4 - газовый счетчик; 5 - отключающие устройства на ответвлениях к агрегатам; 6 - трубопровод безопасности; 7 - горелка;

отключающие устройства: 8 - рабочее; 9 - контрольное; 10 - штуцер с краном для отбора проб; 11 - продувочный трубопровод; 12 - цеховой распределительный газопровод; 13 - газопотребляющий агрегат; 14 - переносный запальник

Схемы внутрицеховых газопроводов (рис. 9.4) весьма различны, так как зависят от планировки цеха, размещения газопотребляющих агрегатов, типа горелок и автоматических устройств на агрегатах, наличия подкрановых путей и т. п. Ввиду отсутствия особой необходимости кольцевания внутрицеховые газопроводы чаще всего прокладывают в виде отдельных тупиковых ответвлений. Общим требованием к схемам внутрицеховых газопроводов является установка отключающего устройства и показывающего манометра на вводе газопровода в цех, главных отключающих устройств - на ответвлениях газопровода к агрегатам, продувочного трубопровода - в конце цехового газопровода и отключающих устройств - на больших по протяженности ответвлениях газопроводов к группе агрегатов.

Газопотребляющие агрегаты должны быть оборудованы КИП для замера давления газа у горелок каждого агрегата, давления воздуха в воздуховоде у горелок, разрежения в топке или борове до шибера. Агрегаты, оборудованные горелками с подачей воздуха от дутьевых устройств, должны иметь блокирующие устройства, обеспечивающие автоматическое отключение газа при падении давления воздуха ниже установленного предела. На агрегатах, имеющих дымососы, предусматривается блокировка, отключающая подачу газа при остановке дымососа.

Котельные агрегаты должны быть оборудованы автоматикой, прекращающей подачу газа при недопустимом отклонении давления газа от заданного, погасании пламени любой из основных горелок, нарушении тяги, прекращении подачи воздуха в горелки с принудительной подачей воздуха.

Необходимость установки взрывных предохранительных клапанов и степень автоматизации системы газоснабжения печей, сушил и других агрегатов устанавливаются проектной организацией.

Помещения газифицированных цехов и котельных должны быть обеспечены средствами пожаротушения по нормам пожарного надзора.

При выборе типа горелок для теплового агрегата следует учитывать:

Его назначение, технологический и тепловой режим работы;

Конструкцию и размеры топочной камеры;

Размеры, количество и размещение обрабатываемых изделий или материалов;

Давление газа в газопроводе;

Давление в топочной камере;

Необходимость принудительной подачи воздуха и его подогрева;

Диапазон регулирования тепловой нагрузки агрегата и отдельных горелок;

Потребность в резервном топливе и др.

Инжекционные горелки среднего давления обычно используют в небольших камерных печах шириной до 0,8 при однорядном и 1,5 м при двустороннем размещении горелок. Нецелесообразно их применять в печах с противодавлением более 2 ÷ 3 мм вод.ст.

Горелки с принудительной подачей воздуха находят более широкое применение в агрегатах любого назначения, так как работают на низком и среднем давлении газа и позволяют в более широких пределах регулировать тепловой режим агрегата. Нецелесообразно применять их там, где могут быть использованы инжекционные горелки. Атмосферные горелки находят применение в низкотемпературных печах (до 650 C) и сушилах.

Независимо от типа применяемых горелок располагать их надо так, чтобы исключалось ударное воздействие факела на нагреваемые изделия и материалы, так как это приводит к их местным перегревам и ухудшению качества.

РАЗДЕЛ 10. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ. СИСТЕМЫ ТЕЛЕМЕХАНИКИ .

Блочно-модульная котельная(БМК) предназначена для отопления и горячего водоснабжения жилых домов, больниц, спортивных залов, школ, производственного, административного, культурно-бытового назначения и т.д., имеющих закрытую систему отопления.

Конструкция котельной представляет собой цельнометаллический утепленный корпус с трудносгораемой теплоизоляцией в котором размещено все технологическое оборудование и трубопроводы (рис.3.5.1).

Рис.3.5.1 Разрез блочно модульно котельной

В состав котельного агрегата входят: паровой котел, топка, паронагреватель, водный экономайзер, воздухоподогреватель, обмуровка, каркас с лестницами и площадками, а также арматура и гарнитура.

К вспомогательному оборудованию относятся: тягодутьевые и питающие устройства, оборудование водоподготовки, топливоподачи, а также контрольно-измерительные приборы и системы автоматизации.

Преимущества БМК.

1. Максимальная приближенность БМК к объекту теплоснабжения, что резко сокращает затраты на теплоснабжение.

2. Отсутствие значительных капитальных затрат на строительство здания под котельную.

3. Простое и удобное решение вопроса при децентрализации теплоснабжения.

4. Высокий уровень автоматизации, безопасности, надежности.

5. Полная заводская готовность и комплектация.

6. Быстрый ввод в эксплуатацию.

7. Транспортирование автомобильным и железнодорожным транспортом.

8. Широкий диапазон тепловых мощностей и нагрузок ГВС.

9. Минимальные затраты при монтаже и пуске БМК.

10. Применение различных типов котлов.

Ниже приведено описание газовой блочной котельной БКГ-2,5.

Оборудование котельной бкг-2,5.

Блочная котельная БКГ-2,5 с двумя котлами КВГ-1,25-95 предназначена для централизованного теплоснабжения систем отопления и вентиляции промышленных, жилых и культурно-бытовых объектов.

Здание блочной котельной представляет из себя три блок – секции, изготовленные в заводских условиях и готовые для подключения к наружным сетям газа, водопровода, канализации и электрическим сетям (рис.3.5.2).

Рис. 3.5.2. Здание блочной котельной БКГ-2,5 ООО «Пермтрансгаз».

В котельной установлено технологическое оборудование с трубопроводной обвязкой, вентиляционными устройствами, электрооборудованием и средствами автоматики. Технологическое оборудование включает в себя:

Два котлоагрегата КВГ-1,25-95;

Насосы сетевые и подпиточные;

Дозатор антинакипина, грязевик,

Узлы учета энергоносителей;

Газовое распределительное устройство (ГРУ);

Газооборудование котлов;

Трубопроводные обвязки с запорной и регулирующей арматурой;

Вентиляцию и отопление.

2.1 Газоснабжение котельной.

Газоснабжение котельной предусматривается от газовых сетей среднего или высокого давления II категории (давление газа от 0,15 Мпа до 0,6 Мпа). Сопротивление газового тракта – 300 Па.

Схема подачи газа («обвязка») должна обеспечивает безопасную эксплуатацию котельного агрегата. Обвязка газопотребляющей установки (котла) включает подводящий газопровод, регулирующую и запорную арматуру, продувочную свечу, необходимые измерительные приборы, а также запальные устройства и систему автоматики безопасности и горения.

Внутреннее газооборудование котельной включает в себя:

Газовое распределительное устройство котельной (рис. 3.53);

Газовое оборудование каждого котла (рис. 3).

Рис. 3.5.3. Газовое распределительное устройство.

Снижение давления газа до 0,09 Мпа (0,9 кгс/см 2) решено комбинированным регулятором давления РД, предназначенным для автоматического поддержания среднего выходного давления газа на заданном уровне, а также для автоматического отключения подачи газа при аварийном повышении или понижении выходного давления газа сверх допустимых значений. Давление настройки регулятора – 0,09 Мпа (0,9 кгс/см 2) в пусковом режиме, давление срабатывания РД – 0,1 Мпа (1 кгс/см 2).

Ручное регулирование давления газа возможно при помощи газовых задвижек Г11 и Г12.

Учет расхода газа на котельную решен в ГРУ при помощи газового счетчика СГ 16-100 с пределами измерения 70700 м 3 /час. Узел учета - коммерческий.

Газовое оборудование каждого котла представлено на рис. 3.5.4. На котельной БКГ-2,5 применена схема с установкой двух последовательно расположенных отсечных клапанов с электромагнитным приводом на газопроводах к горелке (нормально закрытые) и одного клапана на трубопроводе безопасности (нормально открытый).

Если какой либо электромагнитный клапан пропускает газ, то он будет выпущен в атмосферу. Таким образом, трубопровод безопасности предохраняет и от возможности попадания газа в топку при продувке газового коллектора.

Рис. 3.5.4. Газовое оборудование котла.

Газ через электромагнитные запорные клапаны и регулирующую орган РО с давлением 80 кПа поступает в блочную горелку БИГ 2-14. Горелка БИГ работает в диапазоне предельного регулирования при разрежении в топке от 8,9 до 29,4 Па. Розжиг горелки осуществляется запальником. Запальником является двуствольная горелка БИГ 1-2 с установленным электродом, запальник может работать постоянно, контроль пламени осуществляется фотодатчиком. Продукты сгорания через разведенные экранные трубы в нижней части топки поступают в конвективную часть. Пройдя снизу вверх пакет конвективных трубок с навитыми ребрами дымовые газы отводятся в газоход, установленный в верхней части и утилизатор. В газоход встроена заслонка – регулятор тяги РТ.

Котел рассчитан для работы с индивидуальным дымососом (4АМ100S4):

Мощность электродвигателя, кВт - 3,0

Скорость, об/мин - 1500

Производительностью, м 3 /час - 4300

Практика показывает, что в случае нарушения правил пуска и эксплуатации газовых горелок, а также при неисправности отключающей арматуры в топке и газоходах возможны «хлопки» и взрывы газовоздушной смеси, приводящие к разрушению обмуровки котла. Для предохранения кладки котельные установки снабжены взрывными клапанами. Конструктивно взрывные клапаны представляют собой окна, закрытые легко разрываемыми листами асбеста или металлической фольги. Место установки этих клапанов – верхняя часть топки, газоходов и боровов.

Схема газоснабжения котельной с регуляторным пунктом среднего давления показана на рисунке 3.46.

На газопроводе, перед каждой горелкой ставят два запорных устройства (задвижки) – рабочее и контрольное (основное).

Регулировочная задвижка 15 находится непосредственно перед горелкой и служит для отпуска газа в горелку, регулировки его подачи и отключения. Основную, или контрольную, задвижку устанавливают по ходу газа раньше регулировочной и перед началом работы полностью открывают. В нерабочее время обе задвижки плотно закрыты.

Газопровод безопасности отводит в атмосферу газ, просочившийся через неплотности контрольной задвижки, и предотвращает поступление газа в топку через неплотности регулировочной задвижки, когда котельный агрегат находится в нерабочем состоянии.

На участке между контрольной и регулировочной задвижками подключается отвод с кранами для присоединения трубопровода продувочной свечи и гибкого шланга запальника. Продувочная свеча используется для продувки газопровода перед пуском горелок, а запальник – для поджигания газа в горелках.

Для контроля за давлением на вводе газопровода за регулятором давления и перед каждой горелкой установлены манометры.

Рисунок 3.46 – Схемы регуляторных пунктов или установок (а) и подачи газа от ГРП к котлоагрегатам (б):

1- продувочная свеча; 2 – сбросная линия от предохранительного клапана; 3 – предохранительный сбросной клапан; 4 – счетчик; 5 и 12 – манометры; 6 – термометр; 7 – регулятор давления; 8 – предохранительный клапан; 9 – импульсная линия; 10 – фильтр; 11 и 15 – задвижки; 13 – общая магистраль; 14 – регуляторы расхода; 16 краны к горелкам; 17 – запальники; 18 – диафрагма для измерения расхода газа.

В помещениях котельных, расположенных в отдельно стоящих зданиях, разрешается прокладка газопроводов низкого, среднего и высокого (до 6,0 кгс/см 2) давления, а в котельных встроенных в жилые здания, - только газопроводов низкого и среднего давления. Во всех случаях давление газа после ГРП и ГРУ не должно превышать требуемого для нормальной работы горелочных устройств.

На рисунке 3.47 приведены наиболее распространенные схемы газопроводов от ввода до ответвлений на котлы.

Рисунок 3.47 – Схема газоснабжения котельных

а – однорядное расположение котлов; б – двухрядное расположение.

1 – отключающее устройство на вводе; 2 – манометр; 3 – кран; 4 – ГРУ; 5 – узел измерения расхода газа; 6 – газовый коллектор; 7 – отключающее устройство котла; 8 – кран продувочного трубопровода котла; 9 – кран продувочного трубопровода котельной; 10 – продувочный трубопровод; 11 – штуцер с краном; 12 – отключающее устройство на группу котлов.

Контрольные вопросы:

1. Что представляет собой топливное хозяйство при сжигании твердого топлива

2. Что такое системы пылеприготовления

3. Что представляет собой оборудование систем пылеприготовления

4. Как производится подача топлива в котельную

5. Как происходит удаление посторонних примесей из твердого топлива

6. Что представляет собой топливное хозяйство при сжигании газа

7. Основные требования, предъявляемые к газу

8. Классификация газопроводов

9. Схемы газопроводов котельных

Раздел 4. Тепловые схемы и компоновка котельной

Содержание раздела

Газораспределительные станции, сооружаемые на отводах или в конце магистральных газопроводов природного газа, не входят в состав систем газоснабжения предприятий, но являются для них непосредственными источниками газа. На них снижается и поддерживается на уровне 0,3 - 1,2 МПа давление газа, отбираемого из магистрального газопровода, а также учитывается его расход и проводится очистка от механических примесей. Оборудование ГРС рассчитывается на давление до 7,5 МПа. Автоматизация позволяет вести безвахтенное обслуживание ГРС. Только при производительности более 200 тыс. м 3 /ч газа необходим вахтенный персонал. Обычно параллельно с ГРС сооружают хранилища сжиженного или сжатого газа для покрытия пиков газопотребления.

Газорегуляторные пункты и газорегуляторные установки (рис. 2.4.4) служат для дополнительной очистки газа от механических примесей, снижения давления газа, получаемого от ГРС, и поддержания его на заданном уровне. Различают ГРП среднего (давление на входе до 0,3 МПа) и высокого (0,3 - 1,2 МПа) давления (табл. 2.4.2). Центральные ГРП обслуживают группу потребителей. Объектовые ГРП обслуживают объекты одного потребителя. Газорегуляторные установки (ГРУ, табл. 2.4.3) обслуживают только одного потребителя (котел, печь и т. п.) и монтируются непосредственно у объекта.

Рис. 2.4.4. Схема газорегуляторного пункта с одной регулирующей ниткой:

1 - газопровод, подводящий газ к ГРП; 2 - фильтр; 3 - предохранительно-отключающий клапан; 4 - регулятор давления; 5 6 - обводная линия газа; 7 - запорно-отключающие устройства; 8 - предохранительно-сбросной клапан; 9 - газопровод, отводящий газ от ГРП

Таблица 2.4.2. Отдельно стоящие газорегуляторные пункты (по типовому проекту 905-01-1 Мосгазниипроект)

Таблица 2.4.3. Шкафные газорегуляторные установки (ГРУ)

Давление газа на выходе из ГРП поддерживается регулятором давления, а при его отказе - с помощью ручного управления запорно-отключаю-щим устройством на обводной линии. При повышении давления за ГРП выше допустимого срабатывает предохранительно-сбросной клапан, а при необходимости - и предохранительно-отключающий запорный клапан.

Схемы газоснабжения котельных

Котельная низкого давления:

• подземный газопровод от городского ГРП;
• контрольная трубка возле помещения котельной;
• электроизолирующий фланец;
• газопровод через стену в футляре;
• узел счетчика (задвижка к счетчику, отстойник, ротационный газовый счетчик РГ, задвижки за счетчиком и на байпасе);
• манометр и термометр для определения давления и температуры газа на входе в котельную;
• распределительный газопровод котельной, от которого идут отводы газа к котлам, на которых установлены:

а) контрольный кран перед автоматикой;

б) система автоматики;

в) продувочная «свеча»;

г) рабочий кран перед горелкой;

д) U-образный манометр перед горелкой.

Котельная среднего давления:

• подземный газопровод;
• контрольная трубка на газопроводе возле котельной;
• электроизолирующий фланец;
• задвижка на вводе перед котельной;
• газопровод через стену котельной в футляре;
• ГРУ котельной с отключающей арматурой, байпасом и КВП;
• распределительный газопровод с продувочной «свечой»;
• отводы от распределительного газопровода к котлам, на которых установлены:

а) задвижка перед котлом;

б) расходомерная диафрагма;

в) клапан-отсекатель с электромагнитной приставкой автоматики безопасности;

г) поворотная задвижка для изменения расхода газа автоматикой регулирования;

д) газовый коллектор котла с продувочной «свечой» и манометром;

е) контрольный и рабочий краны (задвижки) с продувочной «свечой» между ними;

ж) манометры пружинные или U-образные для определения давления перед горелками.

Помещение, где находится ГРУ, следует проветривать и хорошо освещать, оборудование и приборы должны быть защищены от механических повреждений, действия сотрясений и вибрации. Основной проход между оборудованием ГРУ и стеной котельной – не менее 0,8 м.

В комплект ГРУ входят:

• фильтр – для очистки газа от механических примесей (пыли, окалины);
• предупредительно-запорный клапан (ПЗК) – для полного автоматического отключения подачи газа при отклонении давления газа после регулятора за пределы заданного диапазона;
• регулятор давления (регулятор) – для обеспечения автоматического снижения давления газа и поддержания его значения на определенном уровне независимо от изменения расхода и колебания давления во входном газопроводе;
• предупредительно-сбросное устройство (гидрозатвор или пружинный клапан) – для сброса некоторого количества газа в атмосферу при возможных кратковременных повышениях его давления после регулятора, во избежание отключения газа на котельную предупредительным запорным клапаном;
• обводной газопровод (байпас) с двумя последовательно размещенными запорными устройствами – для подачи по нему газа во время ревизии или ремонта оборудования ГРУ; между запорными устройствами предусмотрен продувочный газопровод;
• сбросовые и продувочные трубопроводы – для сброса газа в атмосферу от предохранительно-сбросных устройств и продувки газопроводов и оборудования, то есть для освобождения их в необходимых случаях от воздуха или газа;
• измерительные приборы – манометры (показывающие и самопишущие) для измерения давления перед фильтром, регулятором и за ними; термометры для измерения температуры газа;
• импульсные трубки – для соединения отдельных элементов оборудования между собой и с контролируемыми точками газопроводов, а также для присоединения измерительных приборов к газопроводам в контролируемых точках.

В схемах ГРУ, как правило, предусматривают узел учета расхода газа с газовым ротационным счетчиком или с диафрагмой и дифманометром-расходомером. Компоновочная схема ГРУ показана на рис.2.4.5.

Рис.2.4.5. Компоновка газорегуляторной установки:

1 – волосяной фильтр; 2- предупредительный запорный клапан; 3 – регулятор давления; 4 – гидрозатвор; 5 – задвижка; 6 – счетчик; 7 – манометр; 8 – обводной газопровод (байпас)

Регуляторы давления газа

На ГРП и ГРУ обычно применяют регуляторы прямого действия (табл. 2.4.4). У регулятора типа РД импульс от давления газа воздействует на мембрану, а она через рычажный механизм перемещает дроссельный орган. Такие регуляторы устанавливают на вертикальных и горизонтальных участках. Диаметр клапанного отверстия регуляторов можно изменять заменой седла клапана.

Регулятор РДУК-2 состоит из основного регулятора и регулятора управления; импульс от давления газа на входе преобразуется в регуляторе управления и передается на мембрану основного регулятора, управляющего открытием клапана.

Таблица 2.4.4. Регуляторы непосредственного действия

Примечание. В маркировке регулятора РДУК-2Н-50/35: регулятор давления универсальный (РДУ) с управляющим регулятором низкого (К-2Н) или высокого (К-2В) давления, с условным диаметром 50 мм и диаметром седла клапана 35 мм; в маркировке регулятора РД-32Мс-10: регулятор давления после себя (РД), сетевого газа (с), с условным диаметром 32 мм и диаметром седла клапана 10 мм.

Наиболее широко в ГРУ котельных используются регуляторы РДУК-2 (регулятор давления универсальный Казанцева) (см. рис.2.4.6). Регуляторы РДУК-2 выпускаются Ду = 50, 100 и 200 мм в компоновке с регуляторами управления КН-2 и КВ-2. Для получения давления после регулятора 0,005 – 0,6 кгс/см 2 (0,0005 – 0,066 МПа) используют пилот КН-2; для получения 0,6 – 6 кгс/см 2 (0,06 – 0,6 МПа) – КВ-2.

Чтобы получить необходимое давление после регулятора, нужно:

• для повышения давления – стакан пилота вкручивать;
• для уменьшения давления – стакан пилота выкручивать.

Рис.2.4.6. Регулятор давления РДУК-2:

1 – импульсная трубка сброса; 2 – импульсная трубка под мембрану; 3 – импульсная трубка стабилизации; 4 – импульсная трубка с низкой стороны; 5 – пилот; 6 – импульсная трубка с высокой стороны; 7 – клапан; 8 – корпус; 9 – грузовая тарелка; 10 – шток клапана; 11 – мембрана

Предохранительно-сбросные устройства

В роли сбросных устройств в ГРУ используют гидрозатворы и пружинные клапаны. Они настраиваются на меньшее давление (1,15 Р раб), чем предохранительно-запорный клапан (1,25 Р раб), чтобы предупредить его износ, так как это привело бы к прекращению подачи газа ко всем котлам.

Предохранительно-запорные клапаны

Клапан устанавливают после фильтра перед регулятором по ходу газа. Наиболее распространенными клапанами являются ПКН (низкого давления) (см. рис.2.4.7) и ПКВ (высокого давления), которые имеют условный проход 50, 80, 100 и 200 мм.

Рис.2.4.7. Предохранительно-запорный клапан ПКН:

1 – корпус клапана; 2 – клапан с резиновым уплотнением; 3 – шток; 4 – корпус мембранной головки; 5 – штифт; 6 – анкерный рычаг с крючком; 7 – импульсная трубка; 8 – рычаг включения; 9 – шток мембраны; 10 – запорный рычаг; 11 – перепускной маленький клапан; 12 – гайка штока мембраны; 13 – тарелка; 14 - пружина; 15 – регулировочный стакан; 16 – регулировочный груз; 17 – коромысло; 18 – рычаг с молоточком; 19 – мембрана

Для установления клапана ПКН в рабочее положение необходимо поднять рычаг и зацепить за него штифт крючком анкерного рычага, а молоток-ударник поставить в вертикальное положение и зацепить штифтом на рычаге молотка за правый конец коромысла. При этом клапан через зубчатое соединение поднимается и, если сила импульсного давления, которое передается в подмембранное пространство через штуцер, равна силе пружины верхней границы, клапан продолжает находиться в открытом положении. При повышении или чрезмерном понижении давления клапан отсекает подачу газа.

На верхнюю заданную границу давления клапан настраивается сжатием пружины верхней границы, а на нижнюю – сжатием пружины нижней границы.

Фильтры газовые

Очистка газа от твердых частичек, пыли, смолистых веществ необходима для того, чтобы предотвратить истирание уплотняющих поверхностей запорных устройств, острых кромок расходомерных диафрагм, роторов газовых счетчиков и импульсных трубок и дросселей от загрязнения.

На ГРУ применяют фильтры сетчатые (ФС с чугунным и ФСС со сварным корпусом) и волосяные кассетные (ФВ с чугунным и ФГ со сварным корпусом) (рис.2.4.8).

Промышленностью выпускаются:

• ФС-25; 40; 50; ФСС-40; 50;
• ФВ-80; 100: 200; ФГ-50; 100; 200; 300.

Фильтры сетчатые применяют при небольших расходах, главным образом в шкафных ГРУ. Фильтры волосяные имеют кассету, которая на входе оснащена проволочной сеткой, а на выходе – дырчатой металлической пластиной. Заполняется кассета конским волосом или капроновой нитью.

Степень чистоты фильтра характеризуется перепадом давления, который в процессе эксплуатации не должен превышать в мм вод.ст.:

• для сетчатых – 500; для волосяных – 1000;
• для очищенных и промытых фильтров – соответственно 200-250 и 400-500.

Рис.2.4.8. Волосяной фильтр:

1 – корпус; 2 – кассета с капроновой нитью

Газосмесительные станции (ГСС, рис. 2.4.9) применяют на предприятиях, располагающих различными видами газообразного топлива. Применение смесей газов в ряде технологических аппаратов приводит к повышению эффективности использования топлива. ГСС работают по схеме, обеспечивающей постоянство теплоты сгорания смешанного газа \({Q}_{\text{р см}}^{н}\).

Рис. 2.4.9. Газосмесительная станция:

а - схема газопроводов газосмесительной станции; б - схема смесителя; 1 - газопровод ведущего газа; 2 - газопровод ведомого газа; 3 - газопровод смешанного газа; 4 5 - продувочная газовая свеча; 6 - измерительная диафрагма; 7 - дроссельное устройство

Необходимые объемные доли а 1 и а 2 каждого из смешиваемых газов, %

\({a}_{1}=\frac{{Q}_{\text{р 2}}^{н}-{Q}_{\text{р см}}^{н}}{{Q}_{\text{р 2}}^{н}-{Q}_{\text{р 1}}^{н}}\text{100};\) \({a}_{2}=\text{100}-{a}_{1},\) (2.4.3)

где \({Q}_{\text{р 1}}^{н}\) и \({Q}_{\text{р 2}}^{н}\) - соответственно теплота сгорания первого и второго газа, кДж/м 3 .

Газы поступают в смесители, для работы которых один из газов (ведущий) должен иметь запас давления в 10 - 50 кПа, обеспечивающий подсос и хорошее перемешивание ведомого газа.

На газопроводах установлены дроссели, измерительные диафрагмы, отключающие и продувочные устройства. При повышении требований со стороны потребителей смешанного газа к точности поддержания давления и качества смешанного газа на ГСС увеличивают количество дроссельных клапанов.

Газоповысительные (подкачивающие) станции (ГПС) (рис. 2.4.10) применяют для повышения давления газа, подаваемого потребителю или транспортируемого на значительные расстояния. Низкое давление имеют ферросплавный, генераторный, коксовый газы. Давление повышается газодувками или компрессорами. Для сжатия коксового и ферросплавного газов применяют турбогазодувки производительностью 6-21 тыс. м 3 /ч при повышении избыточного давления газа от 6 - 50 до 50 - 80 кПа. На ГПС устанавливают однотипные газодувки, количество которых определяется характером графика потребления газа.

Рис. 2.4.10. Газоповысительная станция:

1 - газодувка; 2 - дроссельное устройство; 3 - запорно-отключающее устройство; 4 - коллектор низкого давления; 5 - коллектор высокого давления; 6 - обводная линия газа; 7 - продувочная свеча

Газодувки включаются между коллекторами газа низкого и высокого давления. Между коллекторами устанавливают байпас. Если необходимо повышать давление смешанного газа, то строят смесительно-повысительные станции (СПС), в которых на всасывающей стороне газодувок устанавливают смесители.

Межцеховые газопроводы на промышленных предприятиях, как правило, прокладываются над землей. Для обеспечения компенсации температурных удлинений используют компенсирующую способность поворотов или устанавливают линзовые и волнистые компенсаторы (табл. 2.4.5).

В газопроводах конденсируются водяные пары и жидкие продукты, выделяющиеся из газов. Для их удаления газопроводы прокладываются с уклоном и в низких местах оборудуются конденсатосборниками (табл. 2.4.5).

Таблица 2.4.5. Основные сетевые устройства на газопроводах

Гидравлический расчет межцеховых и цеховых газопроводов низкого давления производится без учета изменения плотности газа при его движении. Внутренний диаметр участка газопровода, м, с избыточным давлением до 25 кПа определяют из выражения

\({d}_{\text{уч}}=\mathrm{0,}\text{0188}\sqrt{\frac{{V}_{г\text{.}\text{уч}}^{р}}{{w}_{г}}\frac{{\rho }_{0}}{{\rho }_{г}}}\), (2.4.4)

Где \({V}_{г\text{.}\text{уч}}^{р}\) - расчетный расход газа через данный участок, м 3 /ч, w г - оптимальная скорость газа в газопроводе низкого давления при рабочих значениях температуры, влажности и давлении газа, м/с (табл. 2.4.6); r 0 и r г - плотности газа соответственно при t 0 = 0°С, р 0 = 101,3 кПа (760 мм рт.ст.) и при средних значениях давления, влажности и температуры газа на данном участке, кг/м 3 .

Таблица 2.4.6. Оптимальные скорости газов в газопроводе низкого давления

Потеря давления на участке этих газопроводов, кПа,

\({\mathit{\Delta p}}_{\text{уч}}={\mathit{\lambda \rho }}_{г}\frac{{w}_{г}^{2}}{2}\frac{{l}_{\text{уч}}}{{d}_{\text{уч}}}(1+\alpha)\cdot {\text{10}}^{-3},\) (2.4.5)

Где l = 0,02-0,05 - безразмерный коэффициент трения; l уч и d уч - длина и диаметр участка газопровода, м; a = 1,05-1,1 -доля потерь в местных сопротивлениях.

Газопроводы с избыточным давлением более 25 кПа следует рассчитывать, пользуясь специальными номограммами или по формуле

\(\frac{{p}_{н}^{2}-{p}_{к}^{2}}{{l}_{\text{уч}}}=\mathrm{1,}\text{45}\cdot {\text{10}}^{3}{\left(\frac{{k}_{э}}{{d}_{\text{уч}}}+\mathrm{1,}\text{922}\frac{{\nu }_{г}{d}_{\text{уч}}}{{V}_{г\text{.}\text{уч}}^{р}}\center)}^{\mathrm{0,}\text{25}}\frac{({V}_{г\text{.}\text{уч}}^{р}{)}^{2}}{{d}_{\text{уч}}^{5}}{\rho }_{г}\), (2.4.6)

Где р н и р к - абсолютные значения давления газа соответственно в начале и конце участка газопровода, МПа; k э - эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности трубы, см; n г - кинематическая вязкость газа, м 2 /с; \({V}_{г\text{.}\text{уч}}^{р}\) - расход газа через участок, м 3 /ч.

Тест “Газопроводы и газовое оборудование котельных” служит для проверки знаний операторов газовой котельной. Срабатывание ПСК и ПЗК в технологической схеме ГРП (ГРУ) не допустимо. Срочно проверь свою профессиональную компетентность и востребованность на рынке рабочей силы.

ВОПРОСЫ ТЕСТА ПО ОЦЕНКЕ ЗНАНИЙ

1. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Окончание продувки газопровода газом определяется:

а) временем продувки, которое должно быть указано в производственной инструкции;

в) временем продувки и содержанием кислорода в газе, которое не должно превышать 1%;

г) настроением ответственного за безопасную эксплуатацию котла.

2. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Предохранительно-сбросной клапан (ПСК) в технологической схеме ГРП (ГРУ) устанавливается на линии:

а) байпасной; б) рабочей; в) основной.

3. Выберите наиболее правильный вариант ответа из предложенных. Газорегуляторный пункт ГРП (ГРУ) предназначен для:

а) снижения входного давления газа до заданного выходного (рабочего) давления;

б) измерения расхода газа;

в) для снижения входного давления газа до заданного выходного (рабочего) давления и поддержания его постоянным независимо от изменения входного давления и потребления газа;

г) контроля входного и выходного давления и температуры газа, а также для его очистки.

4. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Диаметр трубопровода безопасности равен:

а) не менее 25 мм; б) любой; в) не менее 20 мм.

5. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Газопровод с давлением газа 200 мбар – это газопровод:

а) низкого давления; б) среднего давления; в) высокого давления.

6. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Вентиляция топки производится с целью исключения:

а) отрыва факела; б) проскока факела в горелку; в) возможности взрыва.

ВОПРОСЫ ТЕСТА ПО ОЦЕНКЕ УМЕНИЙ И НАВЫКОВ

7. Назовите. Основные элементы схемы газоснабжения котельной следующие:

Принципиальная схема газоснабжения котельной

1 –; 2 –; 3 –; 4 –; 5 –; 6 –; 7 –; 8 –; 9 –.

8. Назовите. Основные элементы схемы газоснабжения котла следующие:

Принципиальная схема газоснабжения котла

1 –; 2 –; 3 –; 4 –; 5 –; 6 –; 7 –; 8 –; 9 –; 10 –; 11 –; 12 –.

ВОПРОСЫ ТЕСТА ПО ОЦЕНКЕ ГОТОВНОСТИ ДЕЙСТВОВАТЬ

9. Установите правильную последовательность. Порядок контрольной опрессовки запорного устройства (ЗУ) перед горелкой и на продувочной свече котла для принципиальной схемы газоснабжения котла следующий:

10. Установите соответствие. Основные элементы схемы газорегуляторного пункта следующие:

Принципиальная схема газорегуляторного пункта

Дорогой, друг! Ответы на данный тест ты найдешь в Комплекте тестовых заданий для оператора котельной или в Учебном пособии «Оператора котельной». Эти информационные материалы платные. Желательно их иметь в своей личной библиотечке. Вопросы и рекомендации можно оставить на . До связи!

С уважением, Григорий Володин