|
Элементами теплотехнического
контроля процессов горенил топлива являются расход топлива и его теплотворная
способность, химический состав газов, температура газовой среды и обжигаемого
материала, давление газового потока, его скорость и количество, запыленность
дымовых газов.
Определение расхода топлива и его теплотворной
способности. Теплотворную способность топлива определяют расчетным методом
или калориметрическим способом, как было указано в начале этой главы.
Справедливость полученных результатов зависит от качества
произведенного отбора пробы топлива. Для этого систематически (через 1 ч для
твердого топлива и периодически или непрерывно для жидкого и газообразного
топлива) отбирают первичные пробы, из которых затем составляют среднюю пробу
для испытаний. Непрерывный отбор сразу дает среднюю пробу.
Для твердого топлива по данным ежечасных проб
устанавливают тонкость помола пыли, влажность пыли и исходного топлива перед
сушкой и помолом. Каждый час проверяют также температуру твердого топлива в
бункерах.
Содержание балласта и летучих в твердом топливе проверяют
на специальных пробах, а химический состав и теплотворную способность — на
средних за период испытания пробах. Аналогично проверяют теплотворную
способность жидкого и газообразного топлива.
Способ определения расхода топлива принимают в зависимости
от вида последнего. Расход твердого топлива устанавливают по весу его непосредственно
перед подачей в бункер теплового аппарата или при поступлении в углепомольное
отделение. В последнем случае для точного учета расхода твердого топлива
тепловым аппаратом необходимо учесть потери его в углепо- мольном отделении.
Возможно контролировать потребление топлива тепловым
аппаратом методом обратного теплового баланса по данным анализа топлива,
сырья и отходящих газов. В этом случае отбор проб топлива и сырья производят
через каждые полчаса, а отходящих газов — через 15—20 мин.
Определение химического состава газов. Химический состав
газов устанавливают при помощи химических или автоматических электрических
газоанализаторов. Более точные результаты получают, применяя химические
газоанализаторы; электрические служат для текущего контроля газовой смеси.
Химический состав газов в его количественном и
качественном выражении характеризует качество процесса сжигания топлива —
химическую полноту сгорания, коэффициенты избытка воздуха, определяющие
условия горения топлива, и позволяет установить величину подсосов наружного
воздуха в различных точках теплового агрегата.
Определение химического состава газов химическими
газоанализаторами. Для этой цели используют газоанализаторы ВТИ-1 и ВТИ-2
(Всесоюзный теплотехнический институт). Они позволяют установить как
химический состав дымовых газов, так М состав газообразного топлива. Для
контроля процессов сгорания жидкого и твердого топлива пользуются также, хотя
и менее совершенным, газоанализатором Орса.
Газоанализатор ВТИ-2 (ГОСТ 7018—54) является наиболее
точным прибором для определения химического состава дымовых и горючих газов.
Правила пользования им и методика проведения анализа газов приведены в ГОСТ
5439—56.
Принцип действия химических газоанализаторов основан на
избирательном поглощении некоторыми химическими веществами отдельных
составных частей газов. Так, раствор едкого кали (КОН) поглощает кислотные
составляющие газов СОг, SO2, H2S и др., раствор брома — непредельные
углеводороды; суспензия закиси меди поглощает окись углерода СО; раствор пирогаллола
поглощает кислород. Содержание Н2 и предельных углеводородов определяют их
сжиганием, для чего пользуются окислителем — гранулированной окисью меди.
При проведении анализа сосуды газоанализатора заполняют
поглотительными растворами и через них затем последовательно пропускают пробу
исследуемого газа. По разности объемов поступившего в сосуд газа и объема
газа, вышедшего из сосуда, определяют количество газа, поглотившегося
веществом в данном сосуде. Так как жидкость в этом сосуде поглощает только одно
из указанных выше составляющих газа, количество поглощенного газа будет равно
количеству данного составляющего вещества газа.
Для определения следующей составляющей части газа,
например окиси углерода СО, оставшуюся пробу газа (97,6 мл) пропускают через
другой сосуд с суспензией меди. Количество газа после прохождения этого
сосуда оказалось равным 92,3 мл.
Таким образом продолжают определение и других составляющих
газа.
Такой же точностью, как газоанализатор ВТИ-2, обладает
хроматермохимический газоанализатор ХТХГ-1, впервые использованный в
цементной промышленности Оргпро- ектцементом. Описание этого прибора
приводится в специальной литературе.
Удовлетворительные результаты химического анализа газов
могут быть получены только при условии правильного отбора проб. Пробы
отбирают при помощи аспираторов. Их устанавливают в наиболее характерных
точках газовой системы и после тщательного исследования газового потока.
Участки газоходов в месте отбора проб должны быть прямолинейными, чтобы
отсутствовали завихрения; скорость газов на этих участках должна быть
повышенной; в этом случае обеспечивается большая однородность пробы газовой
смеси.
Пробы отбирают непрерывно или периодически через 15— 30
мин. Непрерывный отбор дает более ясное представление о составе газов.
В качестве пробоотборника при температуре газов до 600° С
пользуются стальными трубками, а при более высокой
температуре—водоохлаждаемыми газоотборными трубками. Для засасывания газа в
трубку применяют эжекторные насосы или резиновый насос (грушу), создающие в
трубке разрежение. Из трубки газ поступает в аспиратор жидкостный или сухой.
Определение химического состава газов электрическими
газоанализаторами. Принцип действия электрических газоанализаторов основан на
различной теплопроводности отдельных газов. Так, если теплопроводность
воздуха принять за 100, то теплопроводность азота будет равна 99, кислорода —
101, водорода — 700, углекислого газа 59, окиси углерода — 96, метана — 126 и
т. д.
Электрическое сопротивление проводника зависит от температуры.
Если один из проводников электрогазоанализатора поместить в воздухе, а другой
— в исследуемом газе и пропустить через них электрический ток, то они
нагреются, но температура их нагрева будет зависеть от теплопроводности газа.
Чем меньше теплопроводность газа, тем сильнее нагреется проводник и больше
будет его электрическое сопротивление.
Измеряя сопротивление проводника, косвенным путем
устанавливают содержание составляющих газа.
Электрические газоанализаторы применяются в основном для
определения содержания в газе С02, теплопроводность которого значительно
отличается от воздуха. Теплопроводность же других составляющих газа близка к
воздуху и это не позволяет установить содержание их электрическим
газоанализатором.
Электрогазоанализаторы устанавливают для непрерывного
контроля СОг в отходящих газах.
Определение температуры газовой среды и материала. Для
измерения температуры в зависимости от пределов ее измерения применяют
следующие приборы:
ртутные термометры типа TJI-116 и ТЛ-111, позволяющие измерять
температуру от 0 до 100° С и от 0 до 500° С;
термопары (термоэлектрические пирометры): ТПП
(платина— платинородий)—до температуры 1600° С кратковременно и до 1300° С
постоянно; ТХА (хромель—алюмель) —до температуры 1300° С кратковременно и до
900° С постоянно; ТХК (хро- мель-копель) — до температуры 800° С
кратковременно и до 600° С постоянно; медь-константан — до температуры 400—
500° С. t
Термометры сопротивления медные применяют для
измерения температуры от —60 до +1100° С и платиновые от —120° до +500° С.
Оптические пирометры применяют для измерения температуры
от 800 до 2000° С, радиационные — от 900 до 1800° С и фотоэлектрические от
800 до 1300° С.
Действие термопар основано ,на возникновении
термоэлектродвижущей силы (т. э. д. с.) —электрического тока при нагревании
спая двух разнородных металлов в замкнутом контуре. Если в этот контур
включить гальванометр, то он покажет определенную величину силы тока она
будет тем больше, чем выше температура нагрева спая.
Переводя т. э. д. с. в градусы, измеряют температуру среды
или материала. Применяемые виды металлов и сплавов приведены выше, например
платина и платинородий.
Действие термометров сопротивления основано на изменении
электрического сопротивления проводников при нагревании. С повышением
температуры проводника электросопротивление его возрастает. Зная как
изменяется сопротивление проводника (меди или другого металла) при нагревании
его на 1°, по показаниям гальванометра измеряют температуру.
Принцип действия оптических пирометров основан на
изменении окраски раскаленного тела в зависимости от температуры. Так, при
температуре 600—700° С нагретые тела имеют вишнево-красное свечение, а при
1500° С и выше отличаются ослепительно белым цветом. Сравнивая цвет
раскаленной в приборе нити (зная ее температуру) с цветом раскаленного
материала, устанавливают температуру последнего.
Определение давления газового потока. Для этой цели
применяют переносные и стационарные приборы: V-образные манометры и
дифференциальные манометры, тягомеры, напоромеры и напоротягомеры.
Простейшим прибором является V-oбразный манометр ( 65, а).
Он представляет собой согнутую стеклянную трубку с открытыми концами,
заполненную до некоторого уровня (О-—0) подкрашенной жидкостью. При
производстве определений одно колено трубки соединяется посредством резиновой
трубки с точкой замера. При наличии разности давлений в этой точке и
атмосферного давления жидкость поднимается в одном колене и соответственно
опускается в другом. При этом в случае разрежения в колене трубки,
соединенном с точкой замера, жидкость поднимется (втягивается), а при
давлении опускается под действием напора, производимого газами. Величина
разрежения или давления будет равна разности уровней жидкости в обоих
коленах.
V-образные манометры не позволяют получить точных
показаний, особенно при измерении небольших давлений. Поэтому их заменяют
микроманометрами, по принципу действия аналогичными, но позволяющими более
точно измерять давление (разрежение).
Микроманометр ( 65, б) имеет наклонную измерительную
трубку, соединенную со стеклянным сосудом, наполненным подкрашенной жидкостью
таким образом, чтобы жидкость в наклонной трубке стояла на 0. Конец трубки и
сосуд прибора открыты.
Для проведения опытов конец трубки соединяют с точкой
замера и жидкость в трубке изменяет свое положение. Зная цену деления трубки
(например, одно деление равно 0,6 мм вод. ст.), высчитывают давление в
системе.
Микроманометр является переносным прибором. В качестве
стационарных применяют самопишущие тягомеры, например колокольного типа.
Определение скорости и количества газа. Скорость движения
газа и его количество определяют при помощи пневмометрических трубок и
дроссельных приборов.
Пне.вмометрическая трубка ( 66) представляет собой
металлическую трубку (обойму) 1 с двумя трубками 2 меньшего диаметра внутри
ее. Обойма заканчивается головкой 3, имеющей два отверстия — круглое 5 и
кольцевое 4; каждое отверстие соединено с соответствующей трубкой в обойме.
При проведении замера трубку помещают в газовый поток так,
чтобы ее головка была направлена строго навстречу потоку; внутренние трубки
обоймы присоединяют через выходные патрубки 6 к микроманометру.
Различают напор газов статический, динамический и
суммарный. Потенциальная (возможная, скрытая) энергия газов характеризуется
статическим напором. Например, давление воздуха в футбольном мяче. Если мяч
проколоть, то потенциальная энергия сжатого воздуха перейдет в кинетическую и
он будет выходить с определенной скоростью (кинетикой). Вылетающие при этом
частицы воздуха, ударяясь о преграду, будут производить на нее давление,
характеризуемое динамическим напором.
Микроманометр, соединенный с центральной трубкой прибора,
будет показывать суммарное давление, так как в центральное отверстие головки
пневмометрической трубки ударяются частицы движущегося газа и стремится
проникнуть газ под действием статического напора.
Определение запыленности газа. Запыленность газа
определяют методом фильтрации ( 67). Запыленный газ отбирают от газохода 1
заборной трубкой 2 и фильтруют его через коническую гильзу 8 из нормальной
фильтровальной бумаги, вставленной в патрон 9. Одним концом патрон через
пробку 7 соединен с заборной трубкой, а вторым — через промежуточные приборы
с вакуум-насосом 14.
Под действием создаваемого насосом разрежения газ из
газопровода засасывается в трубку и профильтровывается через фильтровальный
конус, очищаясь от пыли.
Конус взвешивают с точностью до 1 мг и по разности весов
конуса после опыта (с пылью) и «чистого» конуса определяют вес пыли р мг,
содержащейся в объеме V м3 газа, засосанного из газопровода.
Количество поступившего в прибор газа также определяют
пневмометрическим методом, для чего прибор снабжают манометрами 15 и 12 и
диафрагмой 13. Манометром 15 измеряют разрежение, под действием которого газ
засасывается в заборную трубку, а манометром 12 — разность давлений по одну и
другую сторону диафрагмы 13.
Для измерения температуры газа прибор снабжается термометром
11, а для регулирования — зажимами 10, поставленными на соединительных
резиновых трубках.
По известной величине запыленности газа определяют
количество пыли, проходящей в единицу времени в данном сечении газохода (унос
пыли). Для этого необходимо определить количество газа приведенным выше
методом при помощи пневмо- метрической трубки 3 с микроманометром 4.
При этом определении необходимо также знать температуру
газов и статическое давление, для чего вся установка снабжается еще
термометром 6 и манометром 16, снимающим соответствующие пока'зания в
газоходе.
Чтобы газ, засасываемый в трубку 2, не охлаждался быстро,
что повлечет выпадение из него пыли и осаждение ее до поступления в
фильтровальный конус, трубку 2 и патрон 9 снабжают электрообогревателями.
Электрический ток поступает от понизительного трансформатора 5.
|