БЛОК ГАЗООБОРУДОВАНИЯ ГАЗОГОРЕЛОЧНОГО УСТРОЙСТВА (ВАРИАНТЫ)

Техническое решение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для розжига, регулирования нагрузки и отключения газогорелочных устройств теплогенерирующих установок.
Известно (SU, авторское свидетельство 1068667) устройство контроля утечек газа, содержащее подающий газопровод, на котором установлен первый предохранительно-запорный клапан, обводной газопровод, установленный параллельно первому предохранительно-запорному клапану и на котором последовательно установлены клапан опрессовки и дроссель, при этом запальный газопровод с запальным клапаном и газопровод безопасности с клапаном безопасности имеют общую точку соединения с подающим и обводным газопроводами.
Данное устройство обеспечивает повышение надежности в работе системы газоснабжения горелок. Недостатками такого устройства являются низкая надежность режима розжига горелки и отсутствие автоматического регулирования тепловой мощности установки в рабочем диапазоне от минимальной до максимальной.
Известен (RU, патент 90878) блок газовый автоматический для группы горелок тепловых установок, содержащий подающий газопровод, на котором установлен первый предохранительно-запорный клапан, обводной газопровод, установленный параллельно первому предохранительно-запорному клапану и на котором последовательно установлены клапан опрессовки и дроссель, при этом запальный газопровод с запальным клапаном и газопровод безопасности с клапаном безопасности имеют общую точку соединения с подающим и обводным газопроводами. Кроме того, блок содержит узел управления, два отборных трехходовых клапана, которые подключены к общей точке соединения газопроводов, и коллектор с N отводами к N рабочим горелкам и растопочным отводом, которые через вторые предохранительно-запорные клапаны подключены к соответствующим горелкам, причем после второго предохранительно-запорного клапана на растопочном отводе установлена дроссельная заслонка, а коллектор врезан в подающий газопровод.
Недостатком известного блока следует признать недостаточно высокую надежность работы, связанную с неоптимальным количеством точек для контроля и неинформативностью процесса контроля герметичности.
Техническая задача, решаемая посредством разработанного устройства, состоит в оптимизации запуска и работы газогорелочных устройств теплогенерирующих установок.
Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции, состоит в повышении надежности работы блока в связи улучшением контроля за работой оборудования.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать блок газооборудования газогорелочного устройства в двух вариантах реализации.
Блок газооборудования газогорелочного устройства разработанной конструкции по первому варианту реализации содержит последовательно соединенные между собой с использованием фланцевых соединений газопровод, первый и второй отсечные клапаны, дроссельную заслонку с электроприводом, на первом отсечном клапане установлена гребенка, соединяющая входную полость этого клапана с внутренним объемом между первым и вторым отсечными клапанами, указанная гребенка оборудована первым краном шаровым, электромагнитным клапаном, дросселем и вторым краном шаровым, электромагнитный клапан, подсоединенный к гребенке, предназначен для подачи газа на запальник, электромагнитный клапан, подключенный к внутреннему объему между первым и вторым отсечными клапанами, предназначен для присоединения газопровода безопасности, при этом к гребенке дополнительно подключены, по меньшей мере, один клапан и один штуцер для контрольно-измерительной аппаратуры и/или отбора проб, при этом за вторым отсечным клапаном на газопроводе установлено после дроссельной заслонки устройство отбора с шаровым краном для присоединения гребенки КИПиА с установкой клапанов для контрольно-измерительной аппаратуры и/или отбора проб, при этом каждый отсечной клапан содержит корпус со средствами ввода и вывода газовой среды, в корпусе расположена с возможностью перекрывания потока тарелка, соединенная со штоком, выполненным с возможностью перемещения посредством привода, при этом привод содержит рычаг, на одном конце которого установлены электромагнит и электромагнитное реле времени, рычаг в средней части выполнен с возможностью соединения посредством регулируемой тяги со штоком клапана, на основании привода дополнительно смонтированы магнитный пускатель, выполненный с возможностью приема управляющего сигнала и установленный с возможностью включения электромагнита и электромагнитного реле времени, и средства подключения привода к сети электрического тока.
На газопроводе перед первым отсечным клапаном может быть установлено отборное устройство с краном шаровым для присоединения продувочного газопровода. В качестве контрольно-измерительной аппаратуры могут быть использованы манометр, датчик-реле или дифманометр.
Блок газооборудования газогорелочного устройства разработанной конструкции по второму варианту реализации содержит последовательно соединенные между собой с использованием фланцевых соединений газопровод, первый и второй отсечные клапаны, дроссельную заслонку с электроприводом, на первом отсечном клапане установлена гребенка, соединяющая входную полость этого клапана с внутренним объемом между первым и вторым отсечными клапанами, указанная гребенка оборудована первым краном шаровым, электромагнитным клапаном, дросселем и вторым краном шаровым, электромагнитный клапан, подсоединенный к гребенке с возможностью подачи газа на запальник, электромагнитный клапан, подключенный к внутреннему объему между первым и вторым отсечными клапанами, с возможностью присоединения газопровода безопасности, при этом к гребенке дополнительно подключены как минимум один клапан и один штуцер для контрольно-измерительной аппаратуры и/или отбора проб, при этом после дроссельной заслонки на газопроводе установлено устройство отбора с шаровым краном для присоединения гребенки КИПиА с установкой клапанов для контрольно-измерительной аппаратуры и/или отбора проб, при этом каждый отсечной клапан содержит корпус, внутри которого размещены седло, затвор, состоящий из клапана затвора, мембраны, диска и направляющего штока, причем в клапане затвора выполнено разгрузочное отверстие, мембрана размещена между фланцем корпуса и его крышкой и имеет перепускное отверстие, под крышкой клапана установлен золотник с возможностью перекрывания отверстия клапана затвора, жестко соединенный с якорем электромагнита и посредством первой пружины с клапаном затвора, при этом вторая пружина размещена между якорем электромагнита и неподвижным стаканом, жестко соединенным с крышкой, внутри которого якорь установлен с возможностью перемещения, причем соотношение усилий, развиваемых первой и второй пружинами при расчетной величине сжатия составляет от 0,1 до 1,0.
В качестве контрольно-измерительной аппаратуры могут быть использованы манометр, датчик-реле или дифманометр.
Блок предназначен для работы горелки котла на газообразном топливе и выполняет следующие функции:
- обеспечение автоматической опрессовки своих запорных устройств;
- обеспечение безопасного розжига группы горелок;
- отсечка газа на горелку при нарушении технологических параметров работы котла;
- отсечку газа при погасании факела растопочной горелки в составе группы.
На чертеже приведена принципиальная схема блока в базовом варианте. На чертеже использованы следующие обозначения: K1, K2 - клапан отсечной DN 100 мм; К3, К4 - клапан электромагнитный DN 15 мм типа «НЗ», К5 - клапан электромагнитный DN 20 мм типа «НО»; УЗ1…У35 - кран шаровой DN 15 мм или DN 20 мм; УЗ6…УЗ11 - клапан для манометра; ЗД1 - заслонка дроссельная; Д1 - дроссель.
Работа блоков происходит следующим образом:
Перед розжигом горелки отсечные клапаны K1 и K2 должны быть закрыты, а электромагнитный клапан К5 - открыт. При первоначальном и повторном розжигах разжигаемой горелки должна быть проведена опрессовка газовой арматуры блоков по полному или сокращенному варианту. Дроссельная заслонка ЗД1 и шибер воздуха разжигаемой горелки должны быть закрыты. Закрытое состояние дроссельной заслонки ЗД1 обеспечит требуемое давление газа перед горелкой при розжиге. После проведения опрессовки запорной арматуры блока открывают первый по ходу газа отсечной клапан К1, для чего в электрическую цепь привода клапана подают напряжение 220В. При этом время полного открытия клапана должно быть не более 70 с. После открытия отсечного клапана К1 подают напряжение 220В на трансформатор зажигания для розжига запальника от искры. Время включения трансформатора должно быть не более 15 с. Сразу после подачи искры должен быть открыт клапан К4 подачи газа на запальник, для чего на его электромагнит подают напряжение 220В. После подтверждения наличия факела запальника открывают второй по ходу газа отсечной клапан К2, для чего в электрическую цепь привода клапана подают напряжение 220В. Не позднее 25 с момента начала открытия отсечного клапана К2 должен быть установлен контроль наличия факела горелки и обеспечено выключение клапана запальника в соответствии с требованиями процесса розжига горелки. Затем должно быть включено регулирование соотношения "газ-воздух" для разжигаемой горелки (выполняется системой управления). Дроссельная заслонка газа ЗД1 должна быть открыта до срабатывания путевого выключателя исполнительного механизма электропривода дроссельной заслонки, до положения, соответствующего рабочему давлению газа перед горелкой. Необходимое давление воздуха перед горелкой для текущего давления газа должно отрабатываться дистанционно через средство управления шибером воздуха или автоматически регулятором соотношения "газ-воздух". Должен быть установлен контроль величины давления газа и воздуха перед горелкой. При дальнейшей работе горелки необходим контроль неаварийного состояния следующих параметров:
- наличие факела горелки;
- давление газа перед горелкой;
- открытое состояние отсечного клапана 5 (концевой выключатель штока клапана);
- открытое состояние отсечного клапана 6 (концевой выключатель штока клапана).
Дальнейшее изменение величины давления газа перед горелкой должно производиться дистанционно или системой автоматизированного управления согласно инструкциям по прогреву и работе котла. Изменение мощности котла допускается выполнять следующими способами:
- дистанционное регулирование мощности горелки через управление дроссельной заслонкой газа перед горелкой;
- автоматическое управление горелкой котла с автоматическим поддержанием соотношения "Газ-воздух".
При останове горелки:
- должны быть закрыты (выключены) отсечные клапаны К1 и К2 (нормальное время закрытия клапанов не более 1 с);
- должен быть открыт (выключен) клапан безопасности К5;
- должен быть закрыт (выключен) клапан К4 подачи газа на запальник, если команда на останов горелки поступила в момент ее розжига;
- должна быть проведена сокращенная опрессовка блока;
- должна быть закрыта дроссельная заслонка ЗД1 газа перед горелкой;
- нужно убедиться, что отсечные клапаны К1 и К2 закрыты, и между ними отсутствует давление.
Для безопасного розжига и работы горелок, оборудованных блоками, должны предусматриваться следующие обязательные блокировки:
- автоматическое закрытие электромагнитного клапана К5 при открытии отсечного клапана К1;
- автоматическое открытие электромагнитного клапана К5 при закрытии отсечного клапана К1;
- запрет открытия электромагнитного клапана К4 перед запально-защитным устройством и отсечных клапанов К1 и К2 до окончания операции опрессовки блока
- запрет открытия отсечного клапана К2 при отсутствии факела запальника горелки.
- запрет открытия отсечного клапана К2 при незакрытой дроссельной заслонке ЗД1.
- запрет открытия отсечного клапана К2 при незакрытом направляющем аппарате вентилятора или шибера горелки отличном от положения минимального расхода.
- запрет открытия отсечного клапана К1 при незакрытом состоянии отсечного клапана К2
- запрет открытия отсечного клапана К1 при отсутствии сигнала о закрытом положении отсечного клапана К2
- запрет открытия электромагнитного клапана К3 опрессовки при незакрытом положении отсечного клапана К2.
Перед началом работы необходимо проверить работоспособность системы автоматической опрессовки отсечных клапанов в следующей последовательности:
а) закрыть всю ручную запорную арматуру блока кроме клапанов для манометров;
б) создать перед блоком давление воздуха, равное рабочему давлению газа;
в) подать напряжение на катушки электромагнитных клапанов К3 и К5;
г) открыть ручной кран УЗ2 и наблюдать по манометру опрессовочного газопровода повышение давления воздуха в газопроводе между отсечными клапанами К1 и К2;
д) после достижения давления воздуха в газопроводе между клапанами величины, равной 20-30% от рабочего давления, закрыть ручной кран УЗ2. При этом видимого повышения или понижения давления воздуха по манометру опрессовочного газопровода в течение одной минуты не допускается;
е) открыть ручной кран УЗ2 и поднять давление воздуха в газопроводе между отсечными клапанами К1 и К2 до величины, равной рабочему давлению, и закрыть ручной кран УЗ2. При этом видимого падения давления воздуха по манометру опрессовочного газопровода в течение одной минуты не допускается;
ж) при проведении испытания время, в течение которого происходит повышение давления воздуха от 0 до рабочего между отсечными клапанами К1 и К2, должно быть равно 30-40 с.
Использование блока разработанной конструкции позволяет повысить надежность работы блока в связи обеспечением контроля за работой оборудования.