MINISTÉRIO DA ENERGIA E ELETRIFICAÇÃO DO DEPARTAMENTO TÉCNICO DA URSS PARA OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE ENERGIA
CONFIANÇA ESTADUAL DE TODA UNIÃO PARA A ORGANIZAÇÃO E
RACIONALIZAÇÃO DE CENTRAIS E REDES DISTRITORES
(ORGRES)
INSTRUÇÕES METODOLÓGICAS SOBRE TÉRMICA
FATURAMENTO E TESTES TÉRMICOS
ISOLAMENTO DA CALDEIRA
BUREAU DE INFORMAÇÕES TÉCNICAS
MOSCOU 1967
Compilado por ORGRES Gabinete de Informação Técnica
Editor: eng. S.V.KHIZHNYAKOV
INTRODUÇÃO
Foi estabelecido que as perdas de calor para o ambiente externo da superfície do revestimento de caldeiras modernas não devem exceder 300 kcal/m 2 ∙ h, e a temperatura máxima na superfície externa do revestimento não deve ser superior a 55 °C a uma temperatura do ar ambiente de cerca de 30 °C em média ao longo da altura da caldeira [L. , , ].
Ao mesmo tempo, a perda de calor máxima total permitida pela unidade da caldeira para o ambienteq 5 são determinados pelo "cálculo térmico de unidades de caldeira" [L. ], estabelecendo a relação entre a perda de calor e a saída de vapor das caldeiras. De acordo com cálculo térmico para caldeiras modernas com capacidade de vapor D = 220 ÷ 640 t/hq 5 é 0,5 - 0,4% do consumo de combustível. Este valor, relativamente pequeno no balanço térmico global da caldeira, adquire uma escala completamente diferente quando convertido em valores absolutos, chegando a cerca de10.000 kcal/h por 1 MW de capacidade instalada e perdas de calorq 5 exceder 50% de todas as perdas de calor através do isolamento térmico de usinas de energia em bloco.
Em alguns casos, devido a desvios das soluções de design, instalação de baixa qualidade, uso de materiais ineficientes e soluções de design malsucedidas, destruição parcial da alvenaria e isolamento térmico da caldeira durante reparos de equipamentos de processo, bem como resultado de envelhecimento durante a operação de longo prazo, um excesso do valorq 5 acima dos valores padrão. Com um valor suficientemente grande de perdas de calor da caldeira para o ambienteQ 5 (kka l/h) ainda que ligeiramente superior ao valorq 5 (%) está associado a perdas de calor muito significativas. Assim, por exemplo, um aumentoq 5 em 0,1% para as caldeiras modernas equivale a queimar cerca de 2,0 toneladas de combustível padrão por ano por 1 MW de capacidade instalada. Além disso, o aumentoq 5 piora significativamente a condição sanitária e técnica da sala das caldeiras.
Naturalmente, uma determinação experimental suficientemente precisa do valor realq 5 (em contraste com a definição adotada durante o teste de caldeirasq 5 como elemento residual do balanço térmico) e a sua adequação às normas existentes deve ser posta em prática da mesma forma que é habitual para o resto do isolamento térmico das condutas de vapor e equipamentos das centrais elétricas [L. ].
1. DISPOSIÇÕES GERAIS
Ao avaliar as perdas totais de calor da unidade de caldeira, a mais difícil das estruturas de proteção térmica a ser testada é o seu revestimento [L. , , ].
Os revestimentos das caldeiras modernas são divididos em dois tipos principais:
1. Revestimentos de tubos (recheados e feitos de lajes pré-fabricadas) montados diretamente em tubos de tela.
2. Alvenaria blindada montada na estrutura.
Revestimentos de tijolos antigos apoiados porEstou na base, atualmente deixada em caldeiras pequenas ou obsoletas.
O design das alvenarias modernas prevê a presença de fixadores metálicos localizados na espessura da alvenaria e se estendendo parcialmente até a superfície externa (pinos, suportes, etc.). Essas partes metálicas das alvenarias são pontes térmicas através das quais o calor flui para áreas individuais da superfície. Em algumas estruturas, a transferência de calor é de 30 a 40% do fluxo total de calor através de seções individuais do revestimento. Esta circunstância prevê a necessidade de uma colocação adequada de pontos de medição nas superfícies dessas alvenarias, o que garante a obtenção de condições médias de transferência de calor.
De acordo com as condições de transferência de calor, os revestimentos sem revestimento metálico e com revestimento metálico diferem significativamente. Uma característica específica deste último é a propagação do calor ao longo do plano da pele, que equaliza a temperatura em suas áreas significativas. Sob várias condições externas de transferência de calor (fluxos de ar, contrafluxo local de calor radiante), essa equalização de temperatura leva a uma flutuação acentuada nos valores de perdas de calor específicas em seções adjacentes da pele. Outra característica das alvenarias com revestimento é a possibilidade de transbordamento de calor convectivo ao longo da altura no espaço entre o revestimento e a alvenaria.
Essas circunstâncias tornam necessário medir as perdas de calor ao longo da pele em um número bastante grande de pontos, especialmente ao longo da altura, apesar da aparente uniformidade do campo de temperatura.
A complexidade de levar em conta as perdas de calor das vigas da estrutura de revestimento e da caldeira é resolvida nestas diretrizes introduzindo algumas condições médias de medição. Essa decisão se justifica pela participação relativamente pequena dessas superfícies liberadoras de calor na quantidade total de perdas de calor da caldeira.unidade ao meio ambiente.
Uma característica dos testes térmicos do isolamento de tubulações e dutos de caldeiras, que estão na esfera de troca de calor mútua intensiva entre eles e a alvenaria, é a necessidade de determinar cuidadosamente sua superfície de calor realmente liberadora, em vez de absorvente, ou seja. superfície não "fechada" por um fluxo contrário mais intenso de calor proveniente de objetos próximos.
A verdadeira direção do fluxo de calor é estabelecida neste caso por medições de controle do fluxo de calor específico de várias superfícies que irradiam calor umas para as outras.
As diretrizes desenvolvidas definem tanto o método de medição de fluxos de calor específicos quanto a classificação de todas as superfícies de liberação de calor de uma unidade de caldeira em termos de condições de transferência de calor.
Os fluxos de calor específico medidos, calculados em média para seções individuais, referem-se às áreas das superfícies de liberação de calor dessas seções, determinadas por medição direta.
Tal esquema permite avaliar as perdas de calor para elementos individuais do revestimento e isolamento térmico da caldeira, revela a participação de cada elemento na perda total de calor e também caracteriza a qualidade do revestimento e do isolamento térmico.
A viabilidade técnica do teste térmico do revestimento da caldeira foi determinada pelo uso de um dispositivo fundamentalmente novo - um medidor de calor de modelagem ORGRES ITP-2. Em condições térmicas difíceis de operação da unidade de caldeira, o princípio de operação e o design do dispositivo ITP-2 permitem, com precisão suficiente e um pequeno gasto de tempo para uma única medição, determinar diretamente os fluxos de calor específicos comsuperfícies de transferência de calor (densidade de fluxo de calor) independentemente de sua forma, tamanho, condição da superfície (isolamento, metal) e condições de transferência de calor.
A pequena inércia do dispositivo, o pequeno tamanho de seus sensores e sua completa intercambialidade permitem medições de massa de fluxos de calor com o uso simultâneo de um grande número de sensores de todas as superfícies de liberação de calor da unidade da caldeira.
Deve-se notar que o uso de outros métodos geralmente aceitos para determinar a perda de calor (1 - pela diferença entre as temperaturas medidas da superfície e do ambiente; 2 - pela resistência térmica da camada de proteção térmica, determinada pela temperatura diferença nele; 3 - por medição direta usando medidores de fluxo de calor como um medidor de calor Schmidt ) nas condições da unidade da caldeira não pode ser recomendado, pois muitas vezes leva a resultados distorcidos [L. ,].
A razão para esta limitação está relacionada às especificidades das condições de transferência de calor na caldeira, o que praticamente exclui a possibilidade de determinar corretamente a temperatura do ar ambiente e o coeficiente de transferência de calor. uma, bem como a presença de peças metálicas embutidas e superfícies metálicas na alvenaria. Condições para medir fluxos de calor específicos em uma caldeiraunidade - um grande número de pontos em cada seção separada relativamente pequena - necessita de vários dispositivos adicionais para o medidor de calor ITP-2. Esses dispositivos (aplicação) sem alterar a natureza fundamental do medidor de calor, facilitam a técnica de medição e reduzem significativamente a complexidade do trabalho.
A temperatura da superfície do revestimento e do isolamento térmico da caldeira (Regras PTE) durante os testes térmicos é medida simultaneamente com a medição dos fluxos de calor com a sonda de temperatura ORGRES T-4 (Apêndice).
2. TESTE TÉRMICO DE FATURAS
A. Trabalho preparatório
1. Antes do início do teste, é feito um conhecimento detalhado do diagrama da caldeira e do projeto de seu revestimento e isolamento térmico. Ao mesmo tempo, o design e os materiais de alvenaria e isolamento térmico, bem como todos os desvios do projeto, são esclarecidos..
2. Esboços das áreas características da alvenaria e um inventário das principais estruturas isolantes térmicas (dutos, tubulações, etc.) são elaborados.
3. É realizada uma inspeção externa da alvenaria, durante a qual são esclarecidos os desvios do projeto e corrigidos os defeitos externos: falta de isolamento, rachaduras, defeitos de acabamento, etc.
B. Medição de áreas de superfícies de liberação de calor
4. A determinação da área das superfícies de liberação de calor é realizada por medição direta. Na caldeiraunidades com disposição simétrica, a medição é realizada em metade da câmara de combustão e no eixo de convecção.
5. Na medição da área, são consideradas apenas as superfícies que emitem calor para o ambiente. No caso de fechar a alvenaria por terceiros, emito calora projeção desses elementos no revestimento é subtraída de sua área pelos elementos de fechamento, e a superfície de liberação de calor dos próprios elementos de fechamento é calculada pela sua parte saliente.
6. Para vigas de diferentes perfis e diferentes localizações, pode ser adotado um esquema condicional para determinar a área de superfícies de liberação de calor e superfícies que cobrem o revestimento em que estão localizadas. Neste caso, a medição da densidade do fluxo de calor é realizada apenas comlado frontal (lado "b" no diagrama), e a área é determinada de acordo com o diagrama (Fig.).
7. Ao determinar a área, libero calorsuperfícies de difícil acesso para medição de tubulações e dutos de ar, seu comprimento pode ser medido de acordo com as dimensões indicadas nos desenhos e diagramas, especificando o perímetro de isolamento por medição seletiva.
Para dutos de ar longos, é recomendável fazer esboços nos quais os pontos de medição são marcados.
B. Teste
8. Os ensaios térmicos da alvenaria são realizados com o possível funcionamento constante da caldeira. Portanto, quando a caldeira é parada durante o período de teste, este último pode ser continuado após sua partida somente quando o modo estacionário de transferência de calor das superfícies externas da caldeira para o ambiente for restaurado.
Aproximadamente, isso requer cerca de 36 horas após a parada da caldeira para10 - 12 horas e cerca de 12 horas após o desligamento da caldeira por 4 - 6 horas.
Arroz. 1. Esquema para determinar as áreas condicionais de vigas de vários perfis:
EU , II - vigas horizontais e verticais
Esquadre aqueles superfície de cedência (m 2) é determinada: para vigas horizontais 1, 2, 3, 4 - (a + b), 5- uma; para vigas verticais 1, 2 - (a + b). 3, 4 - (2a + b). Área de superfície de fechamento (m 2) para todas as vigas em todos os casos - b
9. Durante o período de teste, de acordo com dados operacionais, os valores médios de vapordesempenho e consumo de combustível, bem como os desvios máximos desses valores da média (com um carimbo de hora).
A marca e o teor calórico do combustível também são fixos.
10. As medições das perdas de calor específicas (densidade do fluxo de calor) das superfícies de liberação de calor são realizadas em seções separadas dentro de cada marca (local) em cada lado da caldeira com uma frequência de medição definida (item e tabela):
tabela 1
Mapa nº ______ Nome do local de medição
(por exemplo: frente da câmara de combustão __ 16,34 ÷ 19,7)
|
a) alvenaria; b) vigas de alvenaria; c) vigas da armação da caldeira; d) tubos de queda na área da câmara de combustão e do funil frio; e) dutos dentro da parte convectiva; f) tambor e tubulações dentro da câmara de combustão; g) adutora principal de vapor para o primeiro GPP; h) dutos de ar; e) locais; j) outros (escotilhas, sopradores, bueiros, etc.) a) 6 cm 2 da área de alvenaria, tubos de queda e tubulação principal de vapor; b) 15 m 2 da área de dutos, dutos de ar, tambor de caldeira e plataformas; c) 10 m 2 da área das vigas das armações do forro e da caldeira. Tendo em conta que as perdas de calor das vigas das armações de revestimento e da caldeira no balanço global das perdas de calor são pequenas, em relação às condições específicas, as medições em vigas individuais inconvenientes e distantes podem ser negligenciadas. 13. As medições de perdas de calor específicas (densidade de fluxo de calor) são feitas pelo medidor de calor ORGRES ITP-2 (consulte o Apêndice). Os sensores do medidor de calor plano são montados em alças telescópicas especiais, que permitem instalar sensores em diferentes alturas. Os sensores de busca usados para medir a densidade dos fluxos de calor das tubulações são montados diretamente no último. Pelo menos 10 sensores são instalados em cada dispositivo de medição. Para conectar os sensores ao dispositivo de medição, são usados cabos de extensão, que permitem que um dispositivo de medição atenda aos sensores localizados em um raio de aproximadamente 10 m. A vazão de medição é garantida. 14. O procedimento para medir a densidade dos fluxos de calor com o medidor de calor ITP-2 é dado no apêndice. 15. Medições de temperaturas de superfície com uma sonda de temperatura T-4 (Apêndice) são feitas nos mesmos locais que as medições de causas térmicas, com base em - uma mudança de temperatura por 5 -10 medições de fluxo de calor. A temperatura ambiente também é medida pelo sensor de temperatura.pom T-4 dentro de cada marca da caldeira a uma distância de 1 m da superfície de liberação de calor. 16. Na presença de superfícies não isoladas que liberam calor com uma temperatura superior a 100 - 120 ° C, o fluxo de calor é calculado condicionalmente a partir da temperatura da superfície e do ar ambiente usando o tráfego (Apêndice). No gráfico, a curva pontilhada para determinar a perda de calor a partir de 1 m 2 refere-se a uma superfície plana, mas também pode ser aplicada a tubulações com diâmetro de 318 mm e superior. Para determinar a perda de calor de 1 p o g. m de tubulação de qualquer diâmetro superior a 318 mm, o valor da perda de calor encontrado na curva pontilhada deve ser multiplicado por π d n. A temperatura da superfície é determinada por medição direta ou é considerada igual à temperatura do refrigerante. 3. REGISTRO DOS RESULTADOS DOS TESTES TÉRMICOS17. Para cada seção individual, um documento de medição primária é compilado - um mapa na forma indicada na Tabela. . O mapa inclui: a) o nome dos elementos individuais de liberação de calor desta seção; b) área (m 2 ) superfície de liberação de calor de cada elemento desta seção; c) o valor médio da densidade do fluxo de calor (q, kcal / m 2 ∙ h) para cada elemento, calculado como a média aritmética de todas as medições deste elemento no local; d) fluxo de calor total ( Q, kcal /h) de cada elemento liberador de calor, definido como o produto da área do elemento liberador de calorSm 2 na densidade média do fluxo de calorq kcal / m 2 ∙ h ( Q = S ∙ q kcal/h); e) temperatura média da superfíciet n°C de cada elemento,calculado como o valor médio aritmético para todas as medições em um determinado elemento dentro do site; f) temperatura ambientelata° C, medido nesta área; g) o número de medições de densidade de fluxo de calor realizadas para cada elemento. Os valores totais são calculadosS m2, Qkcal/h e o número de medições. O número de série, marca e nome do local de medição são colocados no mapa. No diário de observação, segundo o qual o mapa foi compilado, é feita uma marcação: “Para o mapa№ ...» mesa 2 Resultados de testes térmicos do revestimento da caldeira (por exemplo: câmara de combustão)
Tabela 4 Os resultados dos testes térmicos do revestimento nos elementos ampliados da unidade da caldeira (resumo)
4. PROCESSAMENTO DE RESULTADOS DE TESTESa) uma breve descrição da caldeira; b) informações básicas sobre o projeto de alvenaria e isolamento térmico, incluindo esboços dos detalhes de alvenaria característicos deste projeto, informações sobre as principais estruturas isolantes térmicas e dados sobre a inspeção do estado da alvenaria e isolamento térmico da unidade da caldeira; c) tabelas resumo dos resultados dos testes em forma de tabela. , e . Arroz. 2. Circuito do sensor do medidor de calor O medidor de calor ITP-2 consiste em um sensor e um dispositivo secundário. Os sensores são intercambiáveis, pois a escala do dispositivo secundário é graduada de acordo com a resistência elétrica dos sensores e suas dimensões geométricas. Circuito do sensor O sensor do medidor de calor (Fig. ) consiste em uma carcaça altamente condutora de calor (alumínio) 4, na qual um aquecedor 3 feito de fio de manganina e uma bateria de acabamento são colocados em uma junta isolante de calor 5.termopares térmicos, cujas junções 2 e 6 estão localizadas em ambos os lados da junta de isolamento térmico. O aquecedor 3 e as junções do termopar diferencial 2 são cobertos com uma placa de cobre condutora de calor 1, que é o elemento aquecido real do medidor de calor. As junções do termopar diferencial b estão localizadas sob a junta de isolamento térmico na carcaça do sensor. Assim, a bateria de termopares diferenciais indica a presença ou ausência de diferença de temperatura entre a carcaça do sensor e o elemento aquecido. O kit do medidor de calor inclui dois sensores (Fig. ): a) sensor na forma de um disco com bordas chanfradas 1 é usado para medir a densidade dos fluxos de calor de superfícies planas. Ele é conectado usando um dispositivo de mola ("viluki”), inserido em ranhuras especiais, com uma alça do suporte e através de um conector de plugue com um fio com um dispositivo secundário; b) um sensor na forma de um disco com um certo raio de curvatura no plano inferior 2, inserido em uma placa de borracha, é usado para medir a densidade dos fluxos de calor de superfícies cilíndricas. A placa de borracha possui ressaltos nas bordas para prender o sensor ao objeto em teste. O sensor é conectado por um fio ao dispositivo secundário por meio de um conector de plugue. Esquema do dispositivo secundário O esquema do dispositivo secundário é mostrado na fig. . Para alimentar o aquecedor do sensor 1, é instalada uma fonte de corrente contínua 2 - três baterias do tipo Saturno. Para medir a intensidade da corrente que passa pelo aquecedor, um miliamperímetro 3 é incluído no circuito deste último, reostatos 4 são incluídos para ajustar a intensidade da corrente. A bateria de termopares diferenciais é conectada diretamente a zerolionômetro 5. O sensor é conectado ao dispositivo secundário com um conector de plugue 10. Com base nos limites de medição selecionados 0 - 100 e 0 - 500 kcal/m 2 ∙ h, a área do elemento aquecido é de 6 cm 2 e a resistência do aquecedor é de 25 Ohm, os limites de medição do miliamperímetro são respectivamente 52,9 e 118,2 mA. Para garantir esses limites, foram selecionadas resistências adicionais 6 e resistência shunt 7, levando em consideração as características do miliamperímetro. Arroz. 4. Esquema do dispositivo secundário Para energizar e encurtar o quadro nulgaa chave 8 é instalada no lionômetro e a chave 9 é usada para alterar os limites de medição. Medição da densidade do fluxo de calor Para medir a densidade do fluxo de calor, o sensor do medidor de calor é conectado ao dispositivo secundário usando um conector de plugue. Quando a chave 8 está na posição “off”, a posição do ponteiro do galvanômetro nulo é verificada e, se necessário, é colocada em “0” pelo corretor. O interruptor 9 está ajustado para o limite de medição correspondente ao fluxo de calor esperado. Em superfícies planas ou superfícies com um grande raio de curvatura (mais de 2 m), a medição é feita com um sensor plano. Para fazer isso, o sensor com a ajuda do suporte é pressionado pela parte plana inferior na superfície medida e o interruptor 8 é colocado na posição "on". Em superfícies com pequeno raio de curvatura (pipeline), a medição é feita por um sensor com placa de borracha. Para fazer isso, o sensor é sobreposto na superfície medida de modo que a curvatura da parte inferior do sensor coincida com a curvatura da superfície medida, e a placa de borracha é firmemente presa ao objeto medido usando as orelhas. tem. Ao aplicar o sensor na superfície aquecida testada, a carcaça do sensor altamente condutora termicamente mede sua temperatura; devido à diferença de temperatura entre a carcaça do sensor e o elemento aquecido, a fem aparece na saída da bateria dos termopares diferenciais. e o ponteiro do galvanômetro nulo se desvia da posição "0". Gradualmente, os reostatos aumentam “aproximadamente” e “finamente” a força da corrente no aquecedor do sensor. Com o aumento da temperatura do aquecedor e, consequentemente, das junções da bateria de termopares diferenciais localizadas sob o elemento aquecido, a agulha do galvanômetro nulo começa a se aproximar do valor "0". Quando pquando a seta passa por “0”, a corrente no aquecedor diminui com a ajuda de reostatos até que a agulha do zero-galvanômetro assuma uma posição zero estável. A posição estável da agulha do zero-galvanômetro é alcançada mais facilmente quando ela é lentamente trazida para "0". Para fazer isso, a seguinte técnica é usada: quando o sensor é aplicado a uma superfície quente, antes de ligar a alimentação de corrente para o aquecedor, a agulha do galvanômetro nulo se desvia para a posição esquerda. Uma corrente deliberadamente superestimada é dada ao aquecedor (a posição extrema direita da agulha do miliamperímetro), enquanto a agulha do galvanômetro nulo começa a se aproximar rapidamente de "0". Para reduzir a força atual deve começar até que o ponteiro passe por "0" - para 2 - 3 divisões. Na prática, o ciclo de ajuste da seta para "0" (mais ↔ menos) é repetido várias vezes com uma diminuição gradual da faixa de ajuste. Com uma posição zero estável (pelo menos 1 min) do ponteiro do galvanômetro zero, o valor da densidade do fluxo de calor é lido usando um miliamperímetro. A igualdade da densidade dos fluxos de calor do elemento aquecido do sensor e da superfície em teste é garantida pelo fato de que com uma alta condutividade térmica do corpo do sensor, o campo de temperatura dentro dele é equalizado e no momento do balanceamento a temperatura do corpo (igual à temperatura da superfície que está sendo testada) e a temperatura do elemento aquecido, a junta isolante do sensor será cercada por uma superfície isotérmica igual a todo o sensor. O tempo necessário para uma medição, determinado pela inércia do corpo do sensor e pela estabilidade das condições externas de transferência de calor, ao usar um sensor plano é de 3 a 8 minutos, ao usar um sensor com placa de borracha devido ao condutividade térmica da borracha - 20 - 30 minutos. Neste último caso, a medição real deve ser iniciada 15 a 20 minutos após a instalação do sensor no objeto de medição. A alta sensibilidade do circuito de medição torna possível tomar para a posição zero do galvanômetro nulo as flutuações da agulha dentro de 1 - 2 divisões em torno de zero. Os sensores pintados fornecidos com o medidor de calor são adequados para medir a densidade do fluxo de calor em superfícies metálicas isolantes e pintadas. Para medições em superfícies metálicas brilhantes, também devem ser usadas sondas com superfície metálica brilhante. A necessidade de trocar as baterias pode ser julgada pela queda na corrente. Se a seta do miliamperímetro não estiver definida para 500 kcal/ m 2 ∙ h, as baterias do Saturn devem ser trocadas. Acessórios do medidor de calor 1. Para montar os sensores do medidor de calor em superfícies planas, são usados suportes de alças telescópicas. A altura da instalação (montagem) do sensor é regulada alterando o comprimento da pega e o seu ângulo de inclinação (Fig. ). 2. Os sensores de busca são fixados a superfícies com um pequeno raio de curvatura por meio de pinos de correia especiais (Fig. ). Na presença de um revestimento de metal ou cimento de amianto, o sensor é fixado amarrando nas mesmas orelhas com um cordão ou fio. Arroz. 5. Instalação dos sensores do medidor de calor em uma superfície plana: 1 - sensores; 2 - porta-cabos 3. Conexões Os sensores para o dispositivo de medição são realizados por meio de um cabo de extensão, que possui conectores nas extremidades correspondentes aos conectores do sensor e do dispositivo secundário (Fig. ). Ao instalar em uma altitude elevada, o cabo é conectado ao sensor antecipadamente. Portanto, pelo menos 3 cabos de extensão devem ser fornecidos para cada instrumento de medição. Arroz. 6. Instalação do sensor de busca no pipeline: 1 - tubulação; 2 - sensor; 3 - montagens Arroz. 7. Cabo de extensão com conectores 4. Para medir densidades de fluxo de calor superiores a 500 kcal/m 2 ∙ h, observado em elementos individuais da unidade da caldeira, uma faixa de medição adicional de 0 - 1000 kcal / m 2 ∙ h é incorporada ao medidor de calor e uma unidade de alimentação separada de 4 elementos é usada " Zs-ut- 30" (Fig. e). O limite de medição do miliamperímetro neste caso deve ser igual a 167 mA. Ao medir o valor do fluxo de calor específico, uma escala de 0 - 100 kcal / m 2 ∙ h é usada com um coeficiente de 10. Verificação do instrumento Durante a operação, o medidor de calor está sujeito a verificações periódicas obrigatórias dos indicadores elétricos dentro dos prazos determinados pelas condições de operação, mas pelo menos uma vez a cada dois anos. Regras de armazenamento O medidor de calor deve ser armazenado em ambientes fechados a uma temperatura de 5 a 35°С e umidade relativa do ar não superior a 80%. No ar da sala onde o medidor de calor está armazenado, não deve haver impurezas nocivas que causem corrosão. A superfície dos elementos aquecidos dos sensores não deve ser submetida a nenhuma influência mecânica: pressão, atrito, impactos. Apêndice 2
|
54,81 |
55,03 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
55,26 |
55,48 |
55,71 |
55,94 |
56,16 |
56,39 |
56,61 |
56,84 |
57,06 |
57,29 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
57,52 |
57,74 |
37,97 |
58,19 |
58,42 |
58,65 |
58,87 |
59,10 |
59,32 |
59,55 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
59,77 |
60,00 |
60,23 |
60,45 |
60,68 |
60,90 |
61,13 |
61,35 |
61,58 |
61,81 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
62,03 |
62,26 |
62,48 |
62,71 |
62,93 |
63,16 |
63,39 |
63,61 |
63,84 |
64,06 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
64,29 |
64,52 |
64,74 |
64,97 |
65,19 |
65,42 |
65,64 |
65,87 |
66,10 |
66,32 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
66,55 |
66,77 |
67,00 |
67,22 |
67,45 |
67,68 |
67,90 |
68,13 |
68,35 |
68,58 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
68,81 |
69,03 |
69,26 |
69,48 |
69,71 |
69,93 |
70,16 |
70,39 |
70,61 |
70,84 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
71,06 |
71,29 |
71,51 |
71,74 |
71,97 |
72,19 |
72,42 |
72,64 |
72,87 |
73,09 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
73,32 |
73,55 |
73,77 |
74,00 |
74,22 |
74,45 |
74,68 |
74,90 |
75,13 |
75,35 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
75,58 |
75,80 |
76,03 |
76,26 |
76,48 |
76,71 |
76,93 |
77,15 |
77,38 |
77,61 |
2. Após a mediçãoR100o termômetro é colocado em um termostato de gelo derretido e a resistência do termômetro é determinada a 0 ° C (R 0 ). Esta resistência não deve desviar-se do valor nominal de 53 ohms em mais de em ±0,1%.
Atitude deve estar dentro de 1,426 ÷ 0,002 * .
_____________
* O método especificado para verificar termômetros de resistência é fornecido pelo GOST 6651-59 e é descrito em detalhes na Instrução 157-62 do Comitê de Padrões, Medidas e Instrumentos de Medição do Conselho de Ministros da URSS.
3. O dispositivo secundário da sonda de temperatura é verificado usando uma caixa de resistência com classe de precisão de pelo menos 0,02, que possui uma década com centésimos de ohm. Ao verificar, é necessário levar em consideração que o dispositivo está calibrado com a resistência dos fios de alimentaçãoExt. R, igual a 1 ohm. A tabela de calibração para termômetros de resistência de cobre com graduação 23 é fornecida emDiferença de temperatura entre o metal do tubo e o ar, graus
0,91
0,91
0,91
0,91
0,95
0,95
0,96
0,96
1,00
1,00
1,00
8. Vasilyeva G.N. [e etc.] . Determinação de perdas de calor de unidades de caldeira para o meio ambiente ( q 5 ). "Estações Elétricas", 1965, nº 2.
A operação de uma usina geradora de calor é acompanhada por perdas de calor, geralmente expressas em frações,%:
q eu= (Qi/ Q pp) ⋅ 100.
1. Perdas de calor com os gases de combustão de saída do gerador de calor
q 2 = (Q 2 / Q p p) ⋅ 100, %.
Em um gerador de calor, esta é na maioria das vezes a maior parte da perda de calor. A perda de calor com gases de combustão pode ser reduzida por:
Reduzir o volume de gases de combustão mantendo o coeficiente necessário de excesso de ar no forno αt e reduzindo a sucção de ar;
Reduzir a temperatura dos gases de combustão, para os quais são usadas superfícies de aquecimento de cauda: um economizador de água, um aquecedor de ar, um trocador de calor de contato.
A temperatura dos gases de combustão (140…180 °C) é considerada rentável e depende em grande parte do estado das superfícies de aquecimento internas e externas dos tubos da caldeira e do economizador. A deposição de incrustações na superfície interna das paredes dos tubos da caldeira, bem como fuligem (cinzas volantes) na superfície de aquecimento externa, pioram significativamente o coeficiente de transferência de calor dos gases de combustão para a água e o vapor. Aumentar a superfície do economizador, aquecedor de ar para resfriamento mais profundo dos gases de combustão não é aconselhável, pois isso reduz a diferença de temperatura Δ T e a intensidade do metal aumenta.
Um aumento na temperatura dos gases de combustão de saída pode ocorrer como resultado de operação e combustão inadequadas do combustível: alto empuxo (o combustível queima no conjunto da caldeira); a presença de vazamentos nas divisórias de gás (os gases passam diretamente pelos dutos de gás da unidade da caldeira, sem liberar calor para os tubos - superfícies de aquecimento), bem como com alta resistência hidráulica no interior dos tubos (devido à deposição de incrustações e lama).
2. Subqueima química
q 3 = (Q 3 / Q p p) ⋅ 100, %.
As perdas de calor da incompletude química da combustão do combustível são determinadas pelos resultados da análise de substâncias combustíveis voláteis H 2 , CO, CH 4 nos gases de combustão que saem. Causas da incompletude química da combustão: má formação da mistura, falta de ar, baixa temperatura no forno.
3. Subqueima mecânica
q 4 = (Q 4 / Q p p) ⋅ 100, %.
As perdas de calor devido à incompletude mecânica da combustão do combustível são típicas do combustível sólido e dependem da parcela de falha do combustível através da grelha no sistema de remoção de cinzas, arrastamento de partículas de combustível não queimado com gases de combustão e escórias, que podem derreter uma partícula de combustível sólido e evitar que ele queime completamente.
4. Perda de calor do resfriamento externo das estruturas envolventes
q 5 = (Q 5 / Q p p) ⋅ 100, %.
Ocorrem devido à diferença de temperatura entre a superfície externa do gerador de calor e o ar externo circundante. Eles dependem da qualidade dos materiais isolantes, sua espessura. Para apoiar q 5 dentro dos limites especificados, é necessário que a temperatura da superfície externa do gerador de calor - seu revestimento - não exceda 50 °C.
Perda de calor q 5 diminuição na direção do movimento dos gases de combustão ao longo do caminho do gás, portanto, para o gerador de calor, é introduzido o conceito de coeficiente de conservação de calor
φ = 1 − 0,01 q 5 .
5. Perdas com calor físico da escória
q 6 = (Q 6 / Q p p) ⋅ 100, %.
Eles surgem devido à alta temperatura das escórias da ordem de 650 ° C, e são característicos apenas durante a combustão de combustíveis sólidos.
Tabelas para cálculo de perdas de calor, eficiência bruta, consumo de combustível natural, estimado e condicional do gerador de calor são fornecidas na literatura de referência.
Aula 4
Dispositivos para fornos e queimadores
Dispositivos de forno
Firebox- um dispositivo concebido para queimar combustível para obter calor. A fornalha desempenha a função de combustão e um trocador de calor - o calor é transferido simultaneamente da tocha de combustão por radiação e dos produtos de combustão por convecção para as superfícies da tela através das quais a água circula. A parcela de troca de calor radiante no forno, onde a temperatura dos gases de combustão é de cerca de 1000 ° C, é maior que a convectiva, portanto, na maioria das vezes, as superfícies de aquecimento no forno são chamadas radiação.
Para queimar gás natural, óleo combustível e combustível sólido pulverizado, são utilizados fornos de câmara, em cujo projeto podem ser distinguidos três elementos principais: uma câmara de combustão, uma superfície de tela, um dispositivo de queimador.
1. Uma câmara de combustão ou um volume de forno é um espaço separado por um forro do ambiente.
alvenaria são chamados de cercas que separam a câmara de combustão e os dutos de gás do gerador de calor do ambiente externo. O revestimento da unidade da caldeira é feito de tijolos vermelhos ou diatomáceos, material refratário ou blindagens metálicas com refratários.
A parte interna do forro da fornalha - resina, do lado de gases de combustão e escórias, é feito de materiais refratários: tijolos refratários, concreto refratário e outras massas refratárias. A alvenaria e o revestimento devem ser suficientemente densos, especialmente altamente refratários, resistentes ao ataque químico de escórias e ter uma baixa condutividade térmica.
O forro pode ser apoiado diretamente na fundação, em estruturas metálicas (armação) ou montado em tubos das telas da câmara de combustão e dutos de gás. Portanto, existem três projetos de alvenaria: maciço - tem sua própria fundação; no quadro (leve) - não tem fundação, está preso a uma armação de metal; on-pipe - anexado às superfícies da tela.
Arroz. 6.1. Seção frontal e lateral de uma caldeira de aquecimento de água com fornalha e forro de tijolos refratários
A armação serve para fixar e suportar todos os elementos da unidade da caldeira (tambor, superfícies de aquecimento, tubagens, forro, escadas e plataformas) e é uma estrutura metálica, geralmente do tipo armação, ligada por soldadura ou aparafusada à fundação.
2. A superfície de aquecimento por radiação da tela é feita de tubos de aço com diâmetro de 51…76 mm, instalados com um passo de 1,05…1,1. As telas percebem o calor devido à radiação e convecção e o transferem para a água ou mistura vapor-água que circula pelos tubos. As telas protegem a alvenaria dos poderosos fluxos de calor.
Em caldeiras aquatubulares verticais (Fig. 6.2a), a superfície de aquecimento consiste em um conjunto desenvolvido de tubos de caldeira 2, enrolados nos tambores superiores 1 e inferiores, telas de forno 6, alimentados com água dos tambores da caldeira através dos tubos de queda 7 e ligando 4 das câmaras (coletores 5). As superfícies de aquecimento evaporativo das unidades de caldeira tipo tela (Fig. 6.2b) consistem em um tambor 1, um sistema de tubos de tela 6 com coletores de tela inferiores 8 e 9 e 5 superiores, sistemas de downcomer 7 e 10 tubos de conexão.
Arroz. 6.2. Superfícies de aquecimento de tela de caldeiras:
a - tubo de água vertical, b - tipo de tela
1 e 3 - tambores superiores e inferiores, 2 e 7 - caldeira e tubos inferiores, 4 e 10 - tubos de conexão, 5, 8 e 9 - coletores, 6 - telas de combustão
3. Os queimadores são instalados em uma ou duas superfícies de aquecimento opostas (opostas), na lareira ou nos cantos do forno. Nas paredes do forno da caldeira está disposta uma ameia - um orifício no revestimento revestido com material refratário, onde são instalados um registro de ar e um queimador.
Com qualquer tipo de combustível (gasoso, líquido ou pulverizado), o ar é principalmente (exceto queimadores de injeção) soprado para dentro do forno por um ventilador através de registros de ar ou guias de ar, o que garante intensa turbulência e saída (suprimento) do combustível. mistura de ar na seção mais estreita do vão do forno a uma velocidade de 25…30 m/s.
O guia de ar é um redemoinho de palhetas do tipo axial com lâminas móveis que giram em torno de seu eixo. Também é possível instalar lâminas de perfil fixo em um ângulo de 45…50° em relação ao fluxo de ar. O turbilhão do fluxo de ar intensifica os processos de formação e combustão da mistura, mas, ao mesmo tempo, a resistência ao longo do caminho do ar aumenta. As palhetas guia são convenientes para o controle automático do desempenho de ventiladores e exaustores de fumaça.
Dispositivos de gravação
Dependendo do tipo de combustível queimado, existem muitos modelos de queimadores.
1. Ao queimar combustível sólido pulverizado, são usados queimadores do tipo mistura. Um caracol é instalado no vão da câmara de combustão, no qual a mistura pó-ar (combustível pulverizado com ar primário) é torcida e transportada pelo canal anular até a saída do queimador, de onde entra no forno em forma de tocha curta rodopiante. O ar secundário, através de outro caracol semelhante, é alimentado no forno a uma velocidade de 18 ... 30 m / s, na forma de um poderoso fluxo de turbilhão, onde é misturado intensivamente com uma mistura pó-ar. A produtividade dos queimadores é de 2…9 t/h de pó de carvão.
2. Na queima de óleo combustível, são utilizados bicos e queimadores de óleo: mecânicos, rotativos e vapor-ar (vapor-mecânicos).
Bocal mecânico. O óleo combustível aquecido a cerca de 100 °C sob pressão de 2…4 MPa entra no canal, move-se para o bico (cabeça de pulverização), onde o pulverizador-turbilhão está instalado.
Os bicos centrífugos mecânicos são divididos em dreno não regulado e ajustável. Deve-se notar que esta divisão é muito condicional: você pode alterar o fluxo de ambos os bicos. Os bicos não regulados incluem bicos com pequena profundidade de regulagem e aqueles em que uma mudança de alimentação está associada ao seu desligamento, remoção do dispositivo de combustão e substituição do elemento de pulverização.
Os atomizadores centrífugos mecânicos, que diferem no layout dos elementos de pulverização, às vezes também são subdivididos em bicos com atomizadores substituíveis operando constantemente em todos os modos, principalmente devido às condições de operação da caldeira.
Arroz. 6.3. Bocal centrífugo mecânico não ajustável
O bocal centrífugo ajustável mecânico de caldeiras auxiliares domésticas (Fig. 6.3) consiste em um corpo 6 com uma alça 7, um barril 5, que é um tubo de parede grossa com um encaixe na extremidade, uma manga de travamento 4, um distribuidor ( bocal) 3, uma arruela de pulverização 2 e um cabeçote 1. Combustível da bomba injetora de combustível através dos orifícios na carcaça e furo do cano através das perfurações na luva de travamento e no distribuidor, ele entra na arruela de pulverização. O lavador de pulverização desta concepção tem quatro canais 8 localizados tangencialmente à circunferência da câmara de vórtice. Através deles, o combustível corre para o centro e para a câmara de vórtice 9, onde é intensamente destorcido. A partir dele, o combustível entra no forno através do orifício central 10 na forma de um cone rotativo de partículas finamente dispersas.
As superfícies de contato do lavador 2 e do distribuidor 3 são cuidadosamente processadas, polidas e, ao montar o cabeçote, são pressionadas uma contra a outra com uma luva de travamento 4.
As arruelas de pulverização são feitas de aços cromo-níquel de alta liga ou cromo-tungstênio. Dependendo da alimentação do bico, o número de canais tangenciais pode ser de dois a sete.
A forma do jato do bocal depende da razão f k /f o , em que f k é a área total de todos os canais tangenciais, f o é a área da seção transversal do furo central. Quanto menor essa proporção, maior o ângulo do cone de pulverização e menor o comprimento da tocha.
As arruelas são geralmente feitas sob números. Cada número corresponde a um feed específico, que é indicado na documentação técnica. Às vezes, os números são indicados nas arruelas correspondentes aos valores do diâmetro do furo central e da razão f k / f o, enquanto as empresas estrangeiras aplicam símbolos na forma de índices (Fig. 6.4). Por exemplo: a letra X indica que a parede frontal da arruela é plana, a letra W - esférica; o número da esquerda é o número condicional da broca para fazer o furo central, o número da direita é a razão f k /f o , aumentada em 10 vezes.
Arroz. 6.4. Lavadora de spray
Bocal rotativo. O combustível é alimentado através do canal e do bocal para a tigela rotativa, triturado e descarregado na câmara de combustão.
Arroz. 6.5. Dispositivo para óleo e gás rotativo
queimadores RGMG-10 (-20, -30):
1 - conduta de gás; 2 - caixa de ar; 3 – anel de armação; 4 - tubulação de gás;
5 , 6 - um tubo para instalação de um dispositivo de proteção contra ignição (EPD) e um sensor fotográfico; 7 - Câmara de gás; 8 – um anel dianteiro do dispositivo de direcionamento de ar; 9 – túnel cerâmico cônico (embrasure); 10 – redemoinhos do dispositivo de guia de ar; 11 – bocal rotativo;
12 – saídas de gás; 13 – uma armação para centrar o redemoinho de ar secundário; 14 - tubo de apoio; 15 – rolamento do quadro guia; 16 - estrutura guia 17 - amortecedor de ar; 18 – uma janela para fornecimento de ar ao redemoinho; 19 - tampa do queimador
A pressão do combustível - óleo combustível é de 0,15 ... 1 MPa, e a cuba gira a uma velocidade de 1500 ... 4500 rpm. O ar entra ao redor da tigela através do cone, envolve o fluxo rotativo de gotículas e se mistura com ele. Vantagens: bombas de óleo potentes e purificação fina de óleo combustível de impurezas não são necessárias; ampla faixa de controle (15…100%). Desvantagens: design complexo e aumento do nível de ruído.
Bocal de vapor-ar ou vapor-mecânico. O combustível é alimentado no canal, ao longo da superfície externa da qual o meio de atomização entra - vapor ou ar comprimido (com uma pressão de 0,5 ... 2,5 MPa).
O vapor sai do canal a uma velocidade de até 1000 m/s e atomiza o combustível (óleo combustível) em minúsculas partículas.
O ar é soprado por um ventilador através de uma fresta.
Arroz. 6.6. Bocal mecânico a vapor
Arroz. 6.7. Arruela atomizadora do bico mecânico a vapor
Em uma mecânica a vapor (Fig. 6.6), como em um bico mecânico, o combustível sob pressão é fornecido ao canal anular 3, de onde entra na câmara de vórtice 4 através de seis canais tangenciais 9 do atomizador 2, gira nele e através do orifício central 5 na forma de uma película cônica sai para o forno. Na parte de vapor 1 do atomizador existe também uma câmara anular 6, onde o vapor é fornecido através de canais tangenciais 7, torce-se nele e entra no forno através da abertura anular 8 na própria raiz do filme cônico de combustível, que assim recebe energia adicional e é pulverizado em pequenas gotas. Além disso, essas gotas sofrem esmagamento secundário devido a forças de resistência.
Qualquer injetor de óleo combustível deve ter um dispositivo para uma boa mistura do combustível com o ar, o que é obtido por meio de vários tipos de dispositivos de turbilhão - registradores. Um conjunto de injetores com registro e outros acessórios é chamado queimador de óleo.
3. Queimadores a gás.
Arroz. 6.8. Queimador a gás GG-1
(projetado para combustão de gás natural em fornos de caldeiras de vapor e água quente dos tipos E ou KV-GM):
1-caixa de ar; coletor de 2 gases; 3- redemoinho; 4- confundidor; 5 portas; 6 setores; 7-eletroímã; 8 parafusos de ajuste; 9-encaixe; 10 mamilos
Os dispositivos de queima de gás (queimadores) são projetados para fornecer uma mistura gás-ar ou separadamente gás e ar ao local de combustão (no forno), combustão estável e regulação do processo de combustão. A principal característica do queimador é a sua saída de calor, ou seja, a quantidade de calor libertada durante a combustão completa do gás fornecido através do queimador é determinada pelo produto do consumo de gás pelo seu poder calorífico inferior.
Os principais parâmetros dos queimadores são: potência térmica nominal, pressão nominal do gás (ar) na frente do queimador, comprimento relativo nominal da chama, coeficientes de limitação e controle operacional do queimador em termos de potência térmica, teor específico de metal, pressão na câmara de combustão, ruído característico.
Existem três métodos principais de queima de gás:
1) difusão– gás e ar nas quantidades necessárias são fornecidos separadamente ao forno e a mistura ocorre no forno.
2) Misturado- uma mistura bem preparada de gás e ar é fornecida ao queimador, contendo apenas uma parte (30 ... 70%) do ar necessário para a combustão. Este ar é chamado de primário. O ar restante (secundário) entra na tocha (boca do queimador) por difusão. O mesmo grupo inclui os queimadores, em que a mistura gás-ar contém todo o ar necessário para a combustão, e a mistura ocorre tanto no queimador quanto na própria tocha.
3) Cinético- uma mistura gás-ar totalmente preparada com uma quantidade excessiva de ar é alimentada no queimador. O ar é misturado com o gás nos misturadores, e a mistura queima rapidamente em uma chama curta e fraca, com a presença obrigatória de um estabilizador de combustão.
A presença de uma chama estável é a condição mais importante para a operação confiável e segura da unidade. Em caso de combustão instável, a chama pode deslizar para dentro do queimador ou se desprender do mesmo, o que levará à contaminação gasosa do forno e dos dutos de gás e à explosão da mistura gás-ar durante a re-ignição subsequente. A velocidade de propagação da chama para diferentes gases não é a mesma: a mais alta é de 2,1 m / s
- para uma mistura de hidrogênio com ar e o menor 0,37 m / s - uma mistura de metano com ar. Se a velocidade do fluxo gás-ar for menor que a velocidade de propagação da chama, há um flashover da chama no queimador e, se for maior, a chama se desprende.
De acordo com o método de fornecimento de ar de combustão, distinguem-se os seguintes modelos de queimadores:
1. Queimadores com fornecimento de ar ao local de combustão devido à rarefação na fornalha criada por uma chaminé ou exaustor de fumos, ou convecção. A mistura do gás com o ar ocorre não no queimador, mas atrás dele, na brecha ou forno, simultaneamente ao processo de combustão. Esses queimadores são chamados difusão, eles aquecem uniformemente todo o forno, têm um design simples, operam silenciosamente, a tocha é resistente à separação, o flashover é impossível.
2. Queimadores com injeção de gás, ou injeção. Um jato de gás proveniente de um gasoduto sob pressão é ejetado de um ou mais bicos em alta velocidade, como resultado, um vácuo é criado no injetor do misturador e o ar é sugado (injetado) no queimador e misturado com o gás enquanto movendo-se ao longo do misturador. A mistura gás-ar passa pela garganta do misturador (a parte mais estreita), que equaliza o jato da mistura, e entra na sua parte expansiva - o difusor, onde a velocidade da mistura diminui e a pressão aumenta. Além disso, a mistura gás-ar entra no confundidor (onde a velocidade aumenta para a calculada) e pela boca - no local de combustão ou no coletor com orifícios de incêndio, onde queima na forma de pequenos tochas violeta-azuladas.
3. Queimadores com injeção de gás por ar. Eles usam a energia dos jatos de ar comprimido criados por um ventilador para sugar o gás, e a pressão do gás na frente do queimador é mantida constante com a ajuda de um regulador especial. Vantagens: o fornecimento de gás ao misturador é possível a uma velocidade próxima à velocidade do ar; a possibilidade de usar ar frio ou aquecido com pressão variável. Desvantagem: uso de reguladores.
4. Queimadores com alimentação forçada de ar sem preparação prévia do ambiente gás-ar. A mistura do gás com o ar ocorre durante a combustão (ou seja, fora do queimador), e o comprimento da tocha determina o caminho em que esta mistura termina. Para encurtar a tocha, o gás é fornecido na forma de jatos direcionados em ângulo em relação ao fluxo de ar, o fluxo de ar é girado, a diferença de pressão do gás e do ar é aumentada, etc. De acordo com o método de preparação da mistura, esses queimadores são queimadores de difusão (o retorno da chama é impossível), eles são usados como backup na transferência de um combustível para outro em caldeiras DKVR, na forma de queimadores de lareira e ranhura vertical.
5. Queimadores com alimentação forçada de ar e preparação preliminar da mistura gás-ar, ou queimadores de óleo-gás. Eles são os mais comuns e fornecem uma quantidade predeterminada de mistura antes de entrar no forno. O gás é fornecido através de uma série de ranhuras ou orifícios, cujos eixos são direcionados em ângulo para o fluxo de ar. Para intensificar o processo de formação da mistura e combustão do combustível, o ar é fornecido ao local de mistura com o gás em fluxo turbilhonante, para o qual são utilizados: unidades de palhetas com ângulo de lâmina constante ou ajustável, corpo do queimador em forma de caracol , alimentação tangencial ou redemoinhos de lâmina tangencial.
No processo de modernização (reconstrução), ao substituir alguns materiais no revestimento das caldeiras por outros, é necessário verificar como a substituição afetará a perda de calor (q 2) através de estruturas de fechamento não blindadas e se as temperaturas dos materiais utilizados ser aceitável. A perda de calor através da alvenaria (q 2), a temperatura da superfície externa e a temperatura no plano de contato entre as camadas da alvenaria podem ser determinadas a partir do diagrama mostrado na fig. Pr-2 para fluxo de calor estacionário. O diagrama fornece o valor da perda de calor através da alvenaria e a temperatura da superfície externa da alvenaria não blindada, dependendo da resistência térmica da alvenaria.
onde: S 1, S 2, S 3 - a espessura das camadas individuais do forro;
λ 1 , λ 2 , λ 3 - condutividade térmica do material dessas camadas em sua temperatura média, que
tomado de acordo com os dados de referência da seção 10 com um coeficiente de 1,2,
permeabilidade a gases de alvenaria.
A temperatura no plano de contato entre as camadas é determinada pela fórmula:
onde: t 1 é a temperatura superficial da camada com maior temperatura;
t2 é a temperatura da segunda superfície no plano de contato entre as camadas;
A razão da espessura da respectiva camada em m para sua condutividade térmica em W/(m⋅K) ou
kcal/(m⋅hora⋅graus).
Exemplo. Determine a perda de calor através de 1m 2 de revestimento não blindado com uma espessura de: argila refratária leve γ = 1000 kg / m 3 - 280 mm e lã mineral γ = 150 kg / m 3 - 50 mm a uma temperatura de superfície interna t 1 \u003d 1000 0 C.
Definimos a temperatura no plano de contato entre as camadas de argila refratária e lã mineral t 2 \u003d 110 0 C e a temperatura da superfície externa da parede t 3 \u003d 70 0 C.
Temperatura média da camada de fireclay:
Temperatura média da camada de lã mineral:
O coeficiente de condutividade térmica da camada de argila refratária, levando em consideração o coeficiente de permeabilidade ao gás em t sr.sh:
λ w.r. =λ w.555 ⋅ k gás.pr. =0,5⋅1,2=0,6 W/(m⋅K) ou 0,43⋅1,2=0,516 kcal/(m⋅h⋅g),
λ w - veja o nomograma na fig. 10.5.
O coeficiente de condutividade térmica da camada de lã mineral em t sr.m.v. :
λ m.w.r. = λ m.w.90 = 0,128 W/(m⋅K) ou 0,11 kcal/(m⋅h⋅g),
λ m.v. – ver nomograma na fig. 10.8.
Resistência térmica da alvenaria:
(m 2 ⋅K) / W ou
(m 2 ⋅h⋅g) / kcal.
De acordo com o nomograma da Fig. Pr-2, a temperatura da parede externa em R \u003d 1,02 (m 2 ⋅K) / W ou 1,19 (m 2 ⋅h⋅g) / kcal e t 1 \u003d 1000 0 С será t 3 \u003d 85 0 С e o fluxo de calor através do revestimento q 2 \u003d 890 W / m 2 ou 765 kcal / m 2 ⋅ h. A temperatura no plano de contato entre as camadas será igual a:
O valor obtido de t 2 não corresponde significativamente (não próximo) ao aceito. Definimos a temperatura no plano de contato entre as camadas de fireclay e lã mineral
t 2 \u003d 440 0 С, a temperatura da superfície externa da parede t 3 \u003d 88 0 С e recalcule. ;
λ w.r. =λ w.720 ⋅ k gás.pr. =0,547⋅1,2=0,656 W/(m⋅K) ou 0,47⋅1,2=0,564 kcal/(m⋅h⋅g);
λm.w.r. = λm.w.264 = 0,14 W/(m⋅K) ou 0,12 kcal/(m⋅h⋅g);
(m 2 ⋅K) / W ou
(m 2 ⋅h⋅g) / kcal.
De acordo com o nomograma da Fig. Pr-2, a temperatura da parede externa em R \u003d 0,936 (m 2 ⋅K) / W ou 1,09 (m 2 ⋅h⋅g) / kcal e t 1 \u003d 1000 0 С será t 3 \u003d 90 0 С e q 2 \u003d 965 W / m 2 ou 830 kcal / (m 2 ⋅ h) (perda de calor através do revestimento não blindado). Especificamos a temperatura no plano de contato entre as camadas:
Os resultados obtidos estão próximos dos valores aceitos, portanto, o cálculo está correto.
A temperatura máxima para o uso de lã mineral é de 600 0 C (ver Tabela 10.46), ou seja, o uso destes materiais ao colocar a caldeira neste caso é aconselhável.
A temperatura da superfície externa do revestimento t 3 \u003d 90 0 C não atende aos requisitos das Normas Sanitárias. Portanto, a resistência térmica do revestimento - troca R deve ser aumentada para ~4 (m 2 ·h ·g) / kcal (ver nomograma na Fig. Pr-2). A resistência térmica pode ser aumentada colocando uma camada adicional de material isolante térmico com t max de aplicação não superior a 110 0 C.
Quadro. A estrutura da caldeira é uma estrutura metálica que suporta o tambor, superfícies de aquecimento, forro, escadas e plataformas, bem como elementos auxiliares da unidade e transfere seu peso para a fundação. As caldeiras de baixa pressão e baixa capacidade são instaladas em uma estrutura fixada diretamente na fundação, ou revestimento de tijolos, e o principal objetivo da estrutura é dar ao revestimento do gerador de vapor maior estabilidade e resistência. A estrutura de uma caldeira moderna é uma estrutura metálica complexa e uma grande quantidade de metal é gasta em sua fabricação. Em caldeiras de alta pressão, a massa da estrutura é de 20 a 25% da massa total do metal da caldeira, ou 0,8 a 1,2 toneladas por tonelada de sua produção horária. A armação é uma estrutura de armação feita de perfis metálicos padrão feitos de aço macio grau St.3, e consiste em uma série de colunas principais e auxiliares e vigas horizontais conectando-as, recebendo a carga dos tambores, o sistema de tubulação das superfícies de aquecimento, bem como vigas horizontais e diagonais que servem para dar resistência e rigidez ao sistema de pórtico.
Na fig. 67 mostra um diagrama de estrutura de uma caldeira de tambor de alta pressão.
As colunas são geralmente feitas de dois canais de aço ou vigas em I, rigidamente conectados entre si por placas de chapa de aço; as colunas transferem cargas concentradas significativas para a fundação - centenas de toneladas. Para evitar pressões específicas excessivas sobre a fundação, os pilares são equipados com sapatas (Fig. 68) em chapa de aço e esquadros. O plano de apoio das sapatas é calculado para a tensão de compressão permitida para o material de fundação e é fixado na fundação com parafusos ou embutidos na mesma. As vigas horizontais principais são soldadas aos pilares e juntas formam um sistema de pórtico. As vigas horizontais de rolamento e espaçador são feitas de canais de aço, vigas em I ou quadrados.
Quando a variedade de perfis laminados não fornece a resistência necessária de colunas e vigas, eles são feitos na forma de uma estrutura soldada composta por vários perfis e chapas de aço. Parte da estrutura são as plataformas necessárias para a manutenção da caldeira, que funcionam como treliças horizontais e aumentam a rigidez da estrutura. Os andaimes são feitos de armações de perfis laminados e chapas de aço corrugado soldadas a eles. As escadas entre as plataformas são feitas de tiras de aço, entre as quais os degraus são soldados. O ângulo de inclinação das escadas não deve exceder 50° com a horizontal e sua largura deve ser de pelo menos 600 mm.
Arroz. 67. Diagrama da estrutura da caldeira:
1 - colunas; 2 - vigas de teto de suporte de carga; 3 - fazenda;
4 - travessa; 5 - prateleiras
A armação é calculada como uma estrutura de armação operando sob carga estática a partir do peso dos elementos geradores de vapor e tensões térmicas adicionais decorrentes da influência do aquecimento desigual das peças da armação e estruturas soldadas a eles. Para evitar o superaquecimento dos elementos da estrutura, suas colunas, vigas horizontais e treliças geralmente estão localizadas fora da alvenaria. Ao instalar o gerador de vapor fora do edifício, também deve ser considerada a carga de vento na superfície, que limita o gerador de vapor e é transferida para a estrutura. Tambores de caldeiras, coletores de telas de superaquecedores e economizadores de água alongam-se quando aquecidos, e para evitar a ocorrência de grandes tensões térmicas neles e nos elementos da estrutura em que são fixados, é necessário prever a possibilidade de sua livre expansão. Para isso, os tambores são instalados em suportes móveis especiais fixados nas vigas horizontais da estrutura, ou suspensos nessas vigas. Os tambores das caldeiras de média e grande capacidade são geralmente montados em dois suportes móveis. O projeto de tal suporte é mostrado na Fig. 69.
Com um grande comprimento do tambor, quando, quando instalado em dois suportes, sua deflexão é superior a 10 mm, o tambor é suspenso da estrutura em vários pontos estaticamente mais vantajosos. Os coletores de telas, superaquecedores e economizadores de água são fixados à estrutura por ganchos articulados e, se forem curtos, repousam livremente sobre suportes deslizantes fixados à estrutura.
Finalidade e requisitos para alvenaria. A alvenaria da caldeira é um sistema de cercas que separam a câmara de combustão e os dutos de gás do ambiente. O principal objetivo do revestimento é direcionar o fluxo dos produtos da combustão, bem como seu isolamento térmico e hidráulico do meio ambiente. O isolamento térmico é necessário para reduzir as perdas de calor para o ambiente e garantir a temperatura admissível da superfície externa da alvenaria, que, de acordo com as condições de trabalho seguro do pessoal, não deve exceder 55 ° C. O isolamento hidráulico é necessário para evitar que o ar frio sugue para dentro dos dutos de gás ou elimine produtos de combustão devido à diferença de pressão nos dutos de gás e no exterior, que ocorre quando a caldeira é operada com vácuo ou com pressão no caminho do gás.
Os elementos de revestimento da caldeira operam em várias condições. A superfície externa do revestimento tem uma temperatura baixa e relativamente constante, enquanto sua superfície interna está em uma região de temperatura alta e variável, que diminui ao longo do fluxo de gás. Na direção do fluxo de gás, o vácuo nos dutos de gás aumenta e a pressão diminui quando o gerador de vapor está operando sob pressurização. As cargas nos elementos de revestimento também são diferentes de seu peso e tensões internas decorrentes de alongamentos de temperatura desiguais de suas peças.
As condições mais severas são encontradas na parte interna do revestimento do forno, que é exposto a altas temperaturas superiores a 1600°C, e na queima de combustível sólido, também aos efeitos químicos e mecânicos da escória e das cinzas. Como resultado da interação do material de revestimento com escória, bem como desgaste mecânico por escória e cinza, o revestimento é destruído.
A construção do forro. De acordo com a finalidade e as condições de trabalho, a alvenaria está sujeita aos seguintes requisitos básicos: baixa condutividade térmica, estanqueidade, resistência mecânica e estabilidade térmica. Além disso, o projeto da alvenaria deve ser simples e não exigir grandes custos de mão de obra e tempo para sua fabricação e instalação.
Anteriormente, o revestimento dos geradores de vapor era realizado apenas com tijolos vermelhos e refratários, dos quais suas paredes e abóbadas eram dispostas, presas com vigas de aço e tirantes. O revestimento dos modernos geradores de vapor é um sistema combinado de tijolos, placas refratárias, materiais isolantes, fixadores metálicos, revestimentos de vedação, revestimento metálico e outros elementos. O design do revestimento é alterado e aprimorado à medida que a estrutura do gerador de vapor se desenvolve e a produção de produtos refratários e materiais isolantes se desenvolve.
Os tijolos, dependendo do design e método de fixação, podem ser divididos nos seguintes tipos (Fig. 70):
a) forro de tijolos de parede, com base diretamente na fundação;
b) forro leve feito de tijolos refratários e de diatomita, placas isolantes e revestimento de aço, fixados à carcaça do gerador de vapor com estruturas metálicas;
c) revestimento leve, constituído de placas de concreto refratário ou termorresistente, placas termoisolantes e revestimento metálico ou revestimento de vedação.
Os indicadores desses tipos de alvenaria são caracterizados pelos seguintes dados:
Revestimento de paredeé usado para geradores de vapor de baixa potência com uma altura de parede não superior a 12 m. Em uma altura mais alta, o revestimento torna-se mecanicamente não confiável. Nesse caso, é feito na forma de um revestimento externo de tijolo vermelho com espessura de 1-1,5 tijolos e um revestimento interno de tijolos refratários, que na área de uma fornalha não blindada deve ter uma espessura de 1- 1,5 tijolos e em dutos de gás com temperatura de 600-700 ° C - pelo menos 0,5 tijolos (Fig. 70a ).
Com um tamanho relativamente grande da câmara de combustão e uma alta temperatura de suas paredes, a fim de evitar uma quebra na conexão entre as camadas de refratário e tijolo vermelho, a alvenaria é dividida em seções e o revestimento é descarregado em altura (Fig. .70b ).
Para reduzir a perda de calor através do revestimento, às vezes são deixados canais entre o revestimento e o revestimento, que são preenchidos com material isolante solto - terra de diatomáceas, escória de terra, etc. Para evitar a ocorrência de tensões de temperatura interna que destroem a alvenaria, decorrentes de condições de aquecimento irregular, são fornecidas juntas de expansão preenchidas com cordão de amianto nas paredes da alvenaria, que proporcionam a possibilidade de sua livre expansão.
Alvenaria leve eram usados anteriormente em geradores de vapor de média potência. O projeto da alvenaria leve é mostrado na Fig. 70v . A alvenaria é realizada a partir de duas ou três camadas de vários materiais com uma espessura total de até 500 mm. A camada refratária interna - forro - tem uma espessura de 113 mm e com um baixo grau de blindagem de 230 mm, a camada isolante média de tijolos de diatomita é de 113 mm, a camada de revestimento de placas de covelita é de 65 a 150 mm. A camada isolante do meio é muitas vezes feita de placas de covelite de 100 mm de espessura, substituindo os tijolos de diatomita. A redução da espessura e do peso do forro permitiu apoiá-lo diretamente na estrutura, o que tornou possível fazê-lo em qualquer altura, colocando correias de descarga a cada 1-1,5 m. Neste caso, toda a parede é dividida em várias camadas, cada uma das quais repousa sobre suportes de ferro fundido ou aço montados na estrutura do gerador de vapor. Para garantir a possibilidade de expansão livre entre o suporte e a alvenaria, são fornecidas juntas de expansão horizontais preenchidas com cordão de amianto.
Em alguns projetos, para evitar colapsos do revestimento, são usadas fixações especiais de camadas verticais na estrutura usando ganchos de ferro fundido. No exterior, o forro é revestido com chapas de aço ou protegido com gesso estanque (Fig. 70 G).
Arroz. 70. Construções de revestimentos de paredes verticais:
a, b – maciço, independente: 1 - correias de descarga;
2 - forro; c - leve no quadro: 1 - aço ou
suportes de ferro fundido; 2 - tijolo refratário moldado;
3 - junta de dilatação horizontal; 4 - fireclay em forma
tijolo; 5 - tijolo refratário; 6 - tijolo refratário moldado;
7 - gancho de ferro fundido; 8 - tubos horizontais fixados em
quadro; 9 - tijolo leve isolante de calor ou
placa de isolamento térmico; 10 - revestimento metálico exterior;
11 - correias de descarga e atração; g - alvenaria blindada:
1 - a primeira camada de um escudo feito de concreto refratário; 2 - malha de aço;
3, 4 - placas de isolamento térmico; 5 - revestimento estanque ao gás
Alvenaria leve O tipo de estrutura é feito de blindagens compostas por duas camadas de materiais isolantes de calor, protegidas da lateral dos gases lavando-as com uma camada de concreto refratário. A estrutura metálica dos escudos de tal alvenaria é presa à estrutura do gerador de vapor. Também são utilizadas lajes de 1000x500 mm e 1000x1000 m de materiais de cal-sílica, cobertas do lado do gás com concreto refratário refratário. As placas destinadas à instalação em locais desprotegidos por tubulações com temperatura mais alta têm maior espessura e massa. Para transferir sua massa para o quadro, são fornecidos suportes de ferro fundido embutidos adicionais. A alvenaria de estrutura é usada principalmente no campo de superaquecedores, câmaras de giro de gás e eixo de convecção de geradores de vapor de alta potência. Em fireboxes, forro de moldura é usado em paredes retas. As vantagens da construção na estrutura da alvenaria são o seu baixo peso e a facilitação significativa do trabalho de instalação. No entanto, com tal alvenaria, seu reparo e manutenção da densidade são difíceis.
O revestimento do tubo (Fig. 71) é feito na forma de camadas separadas, aplicadas sequencialmente em estado plástico em tubos de telas e outras superfícies de aquecimento, ou na forma de painéis de laje com camadas refratárias e isolantes de calor, instaladas em enrijecimento vigas fixadas em tubos.
Neste caso, os painéis são fabricados na fábrica e a camada resistente ao calor pode ser aplicada manualmente nos tubos de tela. Para o revestimento do tubo da câmara de combustão, os elementos de rolamento são os tubos das telas e, como resultado dos alongamentos térmicos, o revestimento se move com eles.
Uma variedade de revestimentos de tubos são aqueles usados no forno cintos incendiários.
Arroz. 71. Revestimento do tubo:
1 - camada de massa de cromita; 2 - malha de aço;
3,4 - placas de isolamento térmico; 5 - revestimento estanque ao gás
MÁQUINAS DE SOPRO FORTE
A tarefa das máquinas de tiragem é a exaustão dos gases de combustão e o fornecimento de ar para garantir o funcionamento normal da caldeira em todas as cargas. Garantir a confiabilidade de seu funcionamento é de grande importância, pois as lâminas dos exaustores de fumaça estão sujeitas ao desgaste por cinzas volantes. A operação econômica de máquinas de estiragem também é de grande importância. Assim, a eficiência (50 - 90%) depende da aerodinâmica racional do rotor e, consequentemente, do consumo para as próprias necessidades da caldeira.
Nas instalações de tiragem são utilizadas as seguintes máquinas: ventiladores centrífugos (radiais) com pás curvadas para frente (Fig. 72a), ou com pás curvadas para trás (Fig. 72b), e ventiladores axiais (Fig. 73).
Ventiladores e exaustores de fumaça com omoplatas curvadas para a frente, encontraram ampla aplicação devido ao fato de que, mesmo em velocidades periféricas moderadas, permitem criar pressões suficientemente altas. No entanto, essas máquinas têm baixa eficiência (65-70%). Essas máquinas de tiragem forçada são comuns em caldeiras de potência relativamente baixa.
Máquinas de tiragem centrífugas com omoplatas curvadas para trás, são os mais perfeitos - eficiência = 85÷90%. No entanto, o aumento de pressão é 2 a 2,5 vezes menor do que em máquinas com lâminas curvadas para frente.
Uma vez que a pressão desenvolvida é proporcional ao quadrado da vazão na saída do rotor, uma velocidade circunferencial maior deve ser aplicada, o que requer um balanceamento muito cuidadoso do rotor. O teor de poeira do fluxo de gás afeta negativamente a operação do impulsor.
Arroz. 72. Ventilador centrífugo (radial):
a - omoplatas dobradas para frente; b - omoplatas, costas curvadas
Para caldeiras para unidades de potência com capacidade de 300 MW e mais, como exaustores de fumaça, máquinas de eixo. Neles, o gás se move ao longo do eixo.
Arroz. 73. Máquina de tiragem axial
Máquinas de tiragem axial têm eficiência bastante alta (cerca de 65%). O coeficiente de aumento de pressão por estágio é baixo, portanto, vários estágios são usados. As usinas de energia operam exaustores de fumaça axiais de dois estágios. Devido ao aumento da velocidade circunferencial, as máquinas de eixo têm um alto nível de ruído. Uma grande proporção de pressão dinâmica cria certas dificuldades na sua transformação em pressão estática. Uma pequena folga radial entre as lâminas e a carcaça cria requisitos adicionais para instalação e operação.
