Operation and Maintenance Small Heating Systems by Department of the Army - HTML preview

TM 5-642

TECHNICAL MANUAL

OPERATION AND MAINTENANCE

SMALL HEATING SYSTEMS

H E A D Q U A R T E R S , D E P A R T M E N T O F T H E A R M Y

AUGUST 1990

TM 5-642

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5-642, Operating and Maintenance, Small Heating Systems.”

*TM 5-642

TECHNICAL MANUAL

HEADQUARTERS

A

DEPARTMENT OF THE ARMY

No. 5-642

Washington, DC, 30 August 1990

OPERATION AND MAINTENANCE

SMALL HEATING SYSTEMS

Table of Contents

Paragraph

Page

CHAPTER 1.

INTRODUCTION

Purpose and scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1-1

1-1

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1-2

1-1

Abbreviations and terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1-3

1-1

Organization and responsibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1-4

1-1

Systems overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1-5

1-1

Energy conservation policy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1-6

1-2

Chapter 2.

FUELS

Section 1. Coal

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2-1

2-1

Section II. Fuel Oils

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2-2

2-1

Classification of fuel oils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2-3

2-1

Oil tanks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2-4

2-2

Section III. Natural Gas

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2-5

2-3

Gas handling and storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2-6

2-3

Gas handling precautions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2-7

2-4

Section IV. Liquefied Petroleum Gas

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2-8

2-4

Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2-9

2-4

Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2-10

2-4

LPG storage and handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2-11

2-4

CHAPTER 3.

FUEL BURNING EQUIPMENT

Section 1. Coal Stokers

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-1

3-1

Single-retort underfeed stokers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-2

3-1

Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-3

3-1

Inspection and maintenance procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-4

3-2

Troubleshooting underfeed stokers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-5

3-2

Section II. Hand-Fired Coal Burners

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-6

3-2

Furnace types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-7

3-2

Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-8

3-4

Section III. Oil Burners

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-9

3-5

Burner descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-10

3-5

Ignition procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-11

3-9

Oil burner operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-12

3-10

Inspection and maintenance of oil burners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-13

3-10

Fuel oil piping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-14

3-13

Section IV. Gas Burners

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-15

3-16

Burner types with descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-16

3-16

Operation procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-17

3-16

Starting procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-18

3-18

Inspection and maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-19

3-19

*This manual supercedes TM 5-642, Jun 46 and rescinds TM 5-644, Jul 46 and TM 5-646, Jun. 46

i

TM 5-642

Paragraph

Page

Section V. Dual Fuel (Oil/Gas) Burners

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-20

3-21

Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-21

3-21

Inspection and maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-22

3-21

Section VI. Energy Conservation

Adjustments to excess air . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-23

3-21

CHAPTER 4.

STEAM HEATING SYSTEMS

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-1

4-1

Section 1. Description of Systems

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-2

4-1

Gravity one-pipe air vent system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-3

4-1

Two-pipe vapor system with return trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-4

4-4

Two-pipe vapor system with condensate pump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-5

4-5

Two-pipe vacuum system with vacuum pump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-6

4-6

Section II. Boiler Types

Cast iron boilers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-7

4-8

Steel boilers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-8

4-11

Fire-tube boilers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-9

4-11

Water-tube boilers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-10

4-13

Initial operation and cleaning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-11

4-14

Special maintenance requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-12

4-14

Section III. Boiler Headers, Valves and Piping Connections

Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-13

4-15

Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-14

4-15

Section IV. Boiler Return Traps

Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-15

4-15

Initial operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-16

4-18

Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-17

4-18

Typical operating difficulties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-18

4-18

Section V. Condensate Pumps

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-19

4-18

Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-20

4-18

Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-21

4-19

Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-22

4-20

Typical operating difficulties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-23

4-20

Steam pressure pumping systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-24

4-21

Section VI. Vacuum Pumps

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-25

4-22

Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-26

4-23

Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-27

4-24

Initial operation and cleaning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-28

4-25

Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-29

4-26

Typical operating difficulties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-30

4-26

Section VII. Water Level Regulators and Controls

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-31

4-28

Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-32

4-28

Initial operation and servicing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-33

4-29

Operation and maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-34

4-29

Typical operating difficulties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-35

4-29

Section VIII. Boiler Trimmings, Gauges, Pop Safety Valves

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-36

4-33

Gauge glass breakage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-37

4-33

Installing gauge glasses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-38

4-33

Testing and care . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-39

4-33

Steam pressure gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-40

4-33

Safety valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-41

4-33

Blow-down pipes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-42

4-34

Dampers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-43

4-34

Section IX. Traps

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-44

4-34

Thermostatic traps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-45

4-34

Float and thermostatic traps and bucket traps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-46

4-36

ii

TM 5-642

Paragraph

Page

Section X. Air Vents

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-47

4-38

Installation and operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-48

4-38

Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-49

4-38

Typical operating difficulties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-50

4-39

Section XI. Steam Radiators

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-51

4-39

Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-52

4-39

Initial operation and cleaning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-53

4-39

Typical operating difficulties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-54

4-39

Section XII. Steam Unit Heaters

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-55

4-39

Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-56

4-42

Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-57

4-43

Typical operating difficulties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-58

4-43

Section XIII. Steam Heating Coils

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-59

4-43

Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-60

4-43

Initial operation and cleaning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-61

4-44

Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-62

4-44

Typical operating difficulties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-63

4-44

Section XIV. Steam Humidifiers

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-64

4-44

Installation of duct type humidifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-65

4-44

Installation of unit humidifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-66

4-45

Section XV. Pressure Reducing Valves

Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-67

4-45

Installation and initial operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-68

4-46

Operation and maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-69

4-47

Typical operating difficulties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-70

4-48

Section XVI. General Procedures for Operation and Maintenance

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-71

4-48

Valves and piping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-72

4-48

Water level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-73

4-48

Combustion equipment and controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

474

4-48

Boiler structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-75

4-49

Housekeeping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-76

4-49

Section XVII. Typical Steam Heating Operating Difficulties

Water line fluctuation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-77

4-49

Low water level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-78

4-49

Loss of pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-79

4-49

Pounding in the system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-80

4-50

Heating unit malfunction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-81

4-50

Failure of space to heat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-82

4-50

Pump venting steam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-83

4-50

Pump venting water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-84

4-50

Steel boiler failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-85

4-51

Cast iron boiler failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-86

4-51

Boiler room smoke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-87

4-51

Section XVIII. Summer Lay-up Procedures

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-88

4-52

Draining system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-89

4-52

Boiler cleaning and lay up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-90

4-52

Stokers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-91

4-53

Oil burners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-92

4-54

Gas burners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-93

4-54

Pumps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-94

4-54

Valves and strainers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-95

4-54

Traps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-96

4-54

Controls and electrical connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-97

4-55

Stack and breeching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-98

4-55

iii

TM 5-642

Paragraph

Page

Section XIX. Energy Conservation

Isolate off-line boilers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-99

4-55

Maintenance of pipe and boiler insulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-100

4-56

Steam trap leak detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-101

4-56

CHAPTER 5.

HOT WATER HEATING SYSTEMS

Section 1. Gravity Systems

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5-1

5-1

Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5-2

5-1

Startup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5-3

5-2

Water level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5-4

5-2

Inspection and maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5-5

5-2

Section II. Forced Circulation Systems

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5-6

5-2

Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5-7

5-3