Газовая рампа и ее выбор для промышленной горелки

Промышленные горелки играют ключевую роль в различных производственных процессах, обеспечивая необходимую теплоту и энергию. Правильная и безопасная работа этих устройств зависит от множества факторов, среди которых одним из самых важных является выбор подходящей газовой рампы. Газовая рампа не только отвечает за подачу топлива к горелке, но также оказывает прямое влияние на её эффективность, стабильность работы и безопасность.

Газовая рампа и ее выбор для горелки требует учета множества факторов, таких как тип газа, необходимое давление и расход, расстояние подачи и требования безопасности. Игнорирование этих параметров может привести к снижению тепловой эффективности, увеличению рисков безопасности и дополнительным расходам.

Данная статья предоставляет подробное руководство по выбору газовой рампы для промышленной горелки, рассматривая технические принципы, соответствующие стандарты и проектные особенности, чтобы наилучшим образом удовлетворить потребности конкретных горелок.

Перед тем как углубиться в детали выбора газовой рампы, рекомендуется ознакомиться с материалом о «Типах промышленных горелок», чтобы получить полное представление о разных типах горелок и их особенностях.

Газовая рампа и ее роль в работе промышленной горелки

Газовая рампа горелки отвечает за подачу газа с нужным давлением и расходом от источника к горелке. Любые колебания давления или задержки в подаче топлива могут привести к сбоям в работе горелки, снижению эффективности или даже остановке производственных процессов. Поэтому газовая рампа и ее проектирование, выбор должны проводиться с высокой точностью и учитывать специфические потребности горелки.

Влияющие факторы при выборе газовой рампы для горелки

Существует несколько ключевых факторов, которые обеспечивают оптимальную и безопасную работу газовой системы. Эти факторы включают тип газа, рабочее давление, требуемый расход, длину маршрута и падение давления, которые играют важную роль в проектировании и эксплуатации газовых рамп.

Тип газа: Тип газа (природный газ, пропан, бутан или газовые смеси) оказывает влияние на технические характеристики газовой рампы. Например, природный газ обычно транспортируется при низком или среднем давлении, тогда как сжиженные углеводородные газы требуют использования рамп, устойчивых к высоким давлениям.

Рабочее давление: Промышленные горелки требуют подачи газа при определенном рабочем давлении, которое должно обеспечиваться газовой рампой. Недостаточное или избыточное давление может привести к неисправности оборудования и снижению эффективности.

Требуемый расход: В зависимости от типа и назначения горелки, она нуждается в определенном объеме газа в единицу времени. Диаметр газовой рампы должен быть выбран так, чтобы обеспечить требуемый расход с минимальными потерями давления.

Длина газовой рампы и падение давления: Чем длиннее газовая рампа, тем большее падение давления возникает на пути газа. Для их требуется использование рамп с большим диаметром или установка станций повышения давления, чтобы компенсировать потери и обеспечить стабильную подачу газа.

Стандарты и нормативные акты

Газовая рампа и ее выбор для горелки должен соответствовать национальным и международным стандартам. Некоторые из наиболее важных стандартов включают:

• ASME B31.8: стандарт для проектирования газовых рамп.
• API 5L: для стальных труб.
• NFPA 54: для безопасности газовых систем.
• Национальный стандарт Ирана 7595 (перевод BS EN 676:2008): Данный стандарт касается газовых горелок с принудительным поддувом и включает требования к использованию газовой рампы..

В соответствии с национальным стандартом Ирана 7595 (перевод BS EN 676:2008), все компоненты газовой рампы, расположенные после ручного регулирующего клапана, должны быть спроектированы для работы при подаваемом давлении, либо они должны быть защищены подходящими средствами безопасности от возможного повышения давления выше допустимого уровня.

Газовая рампа и ее компоненты , используемые для опасных газов, должны быть изготовлены из материалов с подходящим сроком службы. В инструкциях по техническому обслуживанию должны быть указаны сроки ремонта и обслуживания, а также приемлемый срок службы или циклы эксплуатации для обеспечения безопасности.

Газовая рампа и ее стандарты в промышленных горелках на основе иранского стандарта 7595

Соблюдение национальных стандартов, таких как стандарт Ирана 7595 для газоснабжения в горелках, гарантирует безопасность и эффективность систем. Этот стандарт включает технические характеристики для клапанов, фильтров, регуляторов давления и защитных устройств от избыточного давления.

Клапан отсечения с ручным управлением

Необходимо предусмотреть установку быстродействующего клапана отсечения с ручным управлением перед всеми регулирующими устройствами для изоляции горелки. Хотя этот клапан не всегда поставляется с горелкой, инструкции производителя должны предусматривать обязательную установку. Эти клапаны важны для безопасного запуска и корректной работы горелки, и их наличие обязательно.

Фильтр/сетка

Фильтр должен быть установлен на входе в клапан отсечения для предотвращения попадания посторонних предметов. Размер отверстий в фильтре не должен превышать 5.1 мм, а размер ячеек сетки должен быть таким, чтобы не пропускать частицы диаметром более 1 мм.

Регулятор давления газа

Газ, подаваемый для работы и запуска горелки, должен контролироваться с помощью регулятора давления, чтобы обеспечить стабильное давление на выходе, особенно на главной горелке мощностью более 2 кВт. Основная и пилотная горелки могут регулироваться независимо друг от друга.

Для более детальной информации о различных типах регуляторов давления газа, вы можете ознакомиться с статьей «Обзор различных регуляторов газа и лучших брендов».

Регулятор давления должен быть доступен для удобной настройки, однако должны быть предусмотрены меры защиты от несанкционированных изменений настроек. В нижней части газового регулятора должен быть установлен предохранительный клапан, который будет сбрасывать давление в безопасное пространство.

Защита от избыточного давления

Если регулятор давления газа не установлен или выходит из строя, необходимо установить защитное устройство для предотвращения избыточного давления газа. Это устройство, называемое шот-афф вентили (shut-off valve), блокирует подачу газа в горелку в случае неисправности регулятора.

Защита от низкого давления газа

Горелка должна быть оснащена защитным устройством от низкого давления газа, которое автоматически остановит подачу топлива в случае падения давления ниже установленного значения.

Автоматические клапаны отсечения

Каждая горелка должна быть оснащена двумя клапанами отсечения, установленными последовательно. В случаях, когда основной пламень запускается с помощью пилотного пламени, подача газа для запуска должна контролироваться следующим образом:

• Газ должен подаваться под контролем основного клапана отсечения внизу потока и быть оснащен ограничителем для пилотного газа.
• Либо под контролем отдельных клапанов отсечения.

Система обнаружения утечек (тестирование клапанов)

Система обнаружения утечек используется для горелок мощностью от 1200 кВт и выше. После каждого отключения горелки система проверяет отсутствие утечек через электроклапаны. При каждом отключении электроэнергии перед повторным запуском горелки выполняется тестирование на утечку, которое состоит из двух этапов:

Первый этап: Если горелка выключена контролируемо, соленоидный клапан 1 закрывается немедленно, а клапан 2 остается открытым на короткое время. Это приводит к снижению давления между V1 и V2 через газовый дроссель. После закрытия второго клапана давление между V1 и V2 должно оставаться стабильным, без каких-либо потерь.

Второй этап: Соленоидный клапан 1 открывается на короткое время, что вызывает повышение давления между V1 и V2. Давление между клапанами не должно падать ниже установленного давления, заданного реле давления газа, в процессе теста.

Если давление падает ниже установленного уровня или давление между клапанами уменьшается на первом этапе, система обнаружения утечек блокирует газовый контур.

Обзор оборудования, используемого в газовой рампе для промышленных горелок

Газовая рампа горелки включает в себя набор компонентов и оборудования, предназначенных для транспортировки, регулировки и контроля подачи природного газа или сжиженного газа от источника до потребителя. Эти компоненты спроектированы так, чтобы обеспечить безопасную, эффективную и соответствующую техническим и безопасным стандартам передачу газа. Ниже приведены основные компоненты газовой рампы и их функции.

Трубопроводы: Основная задача трубопроводов — это транспортировка газа от источника к потребителю. Для систем высокого давления и промышленных установок используются трубопроводы из стали, а для низкого и среднего давления, особенно в городских сетях, применяются полиэтиленовые трубы.

Главный соленоидный клапан: Данный регулирует подачу газа в одном или двух этапах. Также имеется клапан безопасности, который позволяет прекратить подачу газа в случае возникновения аварийной ситуации.

Газовые фильтры: Газовые фильтры предназначены для удаления твердых частиц, пыли и примесей из потока газа, чтобы предотвратить повреждения чувствительных компонентов, таких как регуляторы давления и горелки. Фильтры обычно устанавливаются на входе в станции или перед регуляторами и потребляющими устройствами.

Регуляторы давления: Регуляторы давления отвечают за понижение и настройку давления газа до уровня, необходимого для потребителя. Регуляторы подразделяются на два типа: для высокого и низкого давления.

Предохранительные клапаны: Предохранительные клапаны служат для сброса избыточного газа и предотвращения резкого увеличения давления, обычно устанавливаются после регуляторов на газовой рампе.

Оборудование для измерения давления и температуры: Для мониторинга давления и температуры газа в различных участках трубопроводной системы используются манометры и термометры.

Системы сигнализации и безопасности: Эти системы предназначены для обнаружения утечек и других опасных условий. Они включают в себя реле давления и датчики давления, которые помогают оперативно выявить потенциальные угрозы.

Виды газовых рамп

Газовая рампа для горелок подразделяется на три типа в зависимости от входного давления и потребности в газе при максимальной мощности горелки: газовая рампа низкого давления, газовая рампа высокого давления и мультиблоковая газовая рампа.

Газовая рампа низкого давления

Если входное давление основной газовой рампы меньше 5 фунтов на квадратный дюйм (примерно 360 мбар), используются газовые рампы низкого давления. В этом случае применяются регуляторы давления низкого уровня (максимальное входное давление — 360 мбар).

Газовая рампа высокого давления

Если входное давление основной газовой рампы превышает 5 фунтов на квадратный дюйм (360 мбар), используется газовая рампа высокого давления. Главное отличие таких рамп заключается в использовании специализированных регуляторов. На рисунке 3 изображена графическая схема газовых рамп высокого давления, оснащенных клапаном отсечки (шут-офф вало).

Мультиблок

Это одна из самых современных и интегрированных систем для управления и контроля потока газа в промышленных горелках и высоко- и низко давленых термических процессах. В таких газовых рампах используется мультиблок, который объединяет несколько различных функций (например, включение/выключение потока, регулировка давления, защита и фильтрация газа) в одном корпусе. На рисунке 4 представлена графическая схема газовой рампы низкого давления с мультиблоком, а на рисунке 5 показан сам мультиблок, используемый в газовой рампе.

Измерение давления на входе в газовую рампу для максимальной работы горелки

Учитывая важность правильного выбора компонентов газовой рампы в соответствии с возможностями и рабочими условиями горелки, измерения давления в газовой рампе и потерь давления, возникающих из-за компонентов системы, подробно описаны. Результаты представлены ниже.

Минимальное давление на входе в газовую рампу с учетом снижения давления в различных компонентах газовой рампы горелки рассчитывается по следующей формуле.

Параметры, приведенные в формуле, приведены ниже:

: Снижение давления на газовом фильтре

: Снижение давления на стабилизаторе

: Снижение давления на предохранительно- сбросном клапане

: Снижение давления на главном газовом клапане

: Минимальное требуемое давление газовой рампы на входе

: Снижение давления в камере сгорания котла

: Снижение давления в смесительном устройстве горелки (для газа G25 этот параметр должен быть умножен на 1/3.)

: Снижение давления на газовом дросселе

Сначала суммируются значения снижения давления каждого компонента газовой рампы с использованием соответствующих технических диаграмм, чтобы рассчитать минимальное давление, необходимое для газовой рампы в конкретном проекте. Затем, используя эти значения, а также ф-ла. 3, рассчитывается и представляется требуемое давление на входе в газовую рампу.

• Минимальное входное давление, рассчитанное таким образом, основано на стабильной теплопроизводительности при максимальной мощности. Поэтому необходимо различать этот режим и статическое давление при выключенной горелке.
• Чтобы рассчитать снижение давления каждого из вышеприведенных оборудований, Вы можете обратиться к диаграммам в техническом каталоге каждого из них.
• Параметр снижения давления, вызванный камерой сгорания котла, обычно предоставляется производителями.

Важность правильного выбора газовой рампы для промышленных горелок

Газовая рампа для промышленных горелок имеет прямое влияние на безопасную и эффективную работу оборудования. Газовая рампа и их проектирование должны учитывать такие факторы, как рабочее давление, расход газа, тип используемого газа и требования производственного процесса. Соблюдение таких стандартов, как ISIRI 7595, и использование таких устройств, как предохранительные клапаны, фильтры и регуляторы, необходимо для обеспечения безопасности и оптимизации работы.

Правильное проектирование минимизирует риски утечек и взрывов, а также снижает расходы на техническое обслуживание. Использование современных технологий, таких как мультиблокы, с их интегрированным спроектированием и высоким уровнем безопасности, повышает эффективность газовых рамп.

Такие промышленные компании, как Rаadman, с их опытом и экспертизой, предлагают всесторонние услуги по проектированию и установке газовых рамп для горелок. Данные услуги, с учётом операционных условий и уникальных требований каждого проекта, разрабатываются с индивидуальным подходом и в соответствии с международными стандартами. Точное проектирование и реализация газовых рамп не только снижает затраты, но и гарантирует устойчивую эффективность и долгосрочную безопасность процессов. Данное особенно важно в отраслях, где требуется стабильная подача энергии, что газрывя рампа подчеркивает важную роль в промышленной инфраструктуре.