Топливо и котельные установки

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ КОТЕЛЬНОЙ Дутьевые устройства

Воздух, необходимый для горения топлива, поступая в топку, преодолевает сопротивление колосниковой решетки, слоя шлака и топлива, а при камерном сжигании топлива — сопротивление горелок. В целях создания более благоприятных условий для ор­ганизованного и интенсивного горения топлива в современных установках воздух подается в топку принудительно при помощи дутьевых устройств. С этой целью применяются: паро­вые и вентиляторные дутьевые устройства.

Как уже упоминалось ранее, паровое дутье осуществляется посредством засасывания и нагнетания воздуха за счет кинети­ческой энергии струи пара, вытекающего из сопла парового эжектора. Воздух при этом поступает под колосниковую решетку в смеси с дутьевым паром, т. е. увлажненным, что благоприятно сказывается при сжигании каменных углей и антрацитов, обла­дающих легкоплавкой золой. Паровое дутье полезно также при растопках котла и после чистки топки, когда требуется создать на решетке слой пористого шлака.

Однако использование парового дутья неэкономично, так как оно связано с расходом значительного количества пара, состав­ляющего до 3—5% от паропроизводительности котла. Поэтому всегда следует отдавать предпочтение вентиляторным дутьевым устройствам, имея простые пародутьевые приборы в качестве ре­зервных, а также на случай их комбинированного использования совместно с вентиляторным дутьем.

Установка для искусственного дутья состоит из вентиляторных агрегатов и воздуховодов, разводящих воздух в топки котлов. Обычно отопительно-производственная котельная снабжается не менее чем двумя дутьевыми вентиляторами, каждый из которых должен обладать возможностью работы с полными расчетными напором и производительностью. Один из этих вентиляторов обычно находится в резерве.

Котельные агрегаты, имеющие паропроизводительность свыше 4 т/час", целесообразно оборудовать индивидуальными дутье­выми устройствами. При наличии воздухоподогревателей дутье­вые вентиляторы следует располагать на холодной стороне воз­духоподогревателей для того, чтобы при их помощи воздух на­гнетался через воздухоподогреватели в топки.

Расчет дутьевой установки производится с целью выбора на­пора и производительности дутьевого вентилятора и определения сечений воздуховодов, подающих воздух от вентиляторов к топ­кам паровых котлов.

Производительность вентилятора подсчитывается по формуле:

273 -4- I

Увент = Кпр вм3кс “Л • м&[час, (87)

Где: tв—температура воздуха, подаваемого вентилятором, в °С;

Ъ0—теоретическое количество воздуха, минимально необ­ходимое для сжигания 1 кг топлива, в нм31кг, опре­деляемое по формулам (14), (15) и (16); о. т—коэффициент избытка воздуха в топке, принимаемый по данным табл. 9;

В„акс—максимальный расход топлива в кг/час;

Кпр — коэффициент запаса по производительности, который обычно принимается:

«■„-и.

Полный напор дутьевого вентилятора должен быть равен:

Иеент = 1<Я(Л» + А« + Л«) кг1м2 ИЛИ ММ В0Д - СТ - (88)

Где: ^вв—потеря напора в воздуховодах в мм вод. ст.;

Авп—сопротивление воздухоподогревателя в мм вод. ст.; кт—сопротивление топочного устройства в мм вод. ст.;

Кн—коэффициент запаса по напору вентилятора, который может быть принят:

Кн= 1,1 - г - 1,2.

Потеря напора в воздуховодах складывается из сопротивле­ний трения, местных сопротивлений в воздуховодах и динамиче­ского напора воздуха на выходе из воздуховодов в топку и рас­считывается по схеме воздуховодов - и скоростям воздуха в них.

Для упрощенных расчетов дутьевых устройств малых котель­ных установок можно считать: квв = 20 мм вод. ст.

Воздушное сопротивление воздухоподогревателя квп опре­деляется по формулам или графикам, рекомендуемым для вы­бранного типа воздухоподогревателя.

.Сопротивление топочного устройства обусловливает ве­личину давления, которое нужно поддерживать в зольнике слое­вой топки, и принимается по данным табл. 9,

Мощность электродвигателя вентилятора подсчитывается по формуле:

М =---------------------- Кент Нвент ^

Вент 3600-102 Г1в У1пер в

ГдвенгпНвент— уже известные нам величины производительно­сти и полного напора вентилятора;

7] В— коэффициент полезного действия вентилятора, равный по полному напору для современных конструкций примерно 0,60; ч]пр — коэффициент полезного действия передачи от электродвигателя к вентилятору (для ременной передачи т)пер ^ 0,92 - ь 0,95);

К9—коэффициент запаса мощности электродвига­теля, принимаемый:

Для дутья применяются центробежные вентиляторы низкого давления, максимальный напор которых не превышает 100 мм вод. ст., и среднего давления с максимальным напором не более 200 мм вод. ст. Вентиляторы различаются по номерам, причем номер центробежного вентилятора идентичен диаметру рабочего колеса, выраженному в дециметрах.

Вентилятор следует выбирать с такой характеристикой, чтобы его производительность, взятая по характеристике, отве­чала потребности котла в воздухе, а напор, развиваемый при этом вентилятором, равнялся газовому сопротивлению воздуш­ного тракта всего котельного агрегата. При этом скорость воздуха в выходном сечении вентилятора должна быть около 15 м/сек.

На рис. 86 приведена номограмма для подбора центробежных вентиляторов низкого давления. В верхней части номограммы нанесены характеристики вентиляторов, т. е. кривые полного дав­ления Н мм вод. ст. или кг/м2у развиваемого вентилятором, в за­висимости от скорости воздуха в выходном сечении вентилятора в м/сек при разных величинах А, причем под величиной А подра­зумевается произведение числа оборотов 'вентилятора на его номер: А = п • №.

В той же верхней части помещены кривые к. п. д. вентиля­тора. На нижней части номограммы показаны прямые, характе­ризующие зависимость производительности 'вентилятора от ско­рости воздуха в выходном сечении вентиляторов разных номеров.

Пусть требуется подобрать вентилятор для подачи воздуха в количестве 30 000 м3/час при температуре 20° С с напором 60 мм вод. ст.; при этом вентилятор должен работать с наиболь­шим к. п. д.— около 0,57,

Находим на оси ординат величину Я = 60 мм вод. ст. и про­водим от нее горизонталь до пересечения с кривой наибольшего к. п. д., равного 0,57. Точка пересечения на этой кривой соответ­ствует величине А = 4250. Для того чтобы найти 'номер вентиля­тора, проводим горизонталь от ординаты <2 = 30 ООО м3/час в нижней части номограммы до встречи ее с вертикалью, опущен­ной от найденной выше точки, соответствующей к. п. д., равному

0, 57. Таким образом находим, что должен быть взят вентилятор № 972, которому соответствует диаметр рабочего колеса в 9,5 дм = = 950 мм. Число оборотов вентилятора должно быть равно:

А 4250 , ,

П'= = ^г-г ~450 об/мин.

9,5

Это число оборотов можно получить при ременной передаче от выбранного по каталогу электродвигателя путем подбора соот­ветствующей величины диаметра шкива электродвигателя.

При непосредственном соединении вентилятора с электродви­гателем число оборотов придется выбирать © соответствии с чис­лом оборотов трехфазного электродвигателя.

Регулирование производительности вентиляторов отопительно - производственных котельных может быть осуществлено двумя способами: дроссельной задвижкой или направляющими аппара­тами. Изменение производительности вентилятора при установке на всасывающей стороне вентилятора дроссельной задвижки до­стигается путем большего или меньшего прикрытия этой задвиж­кой сечения всасывающего воздуховода. Таким способом дрос­сельной задвижкой вводится на всасывании вентилятора допол­нительное более или менее значительное сопротивление. При

Полном открытии задвижки ее дополнительное сопротивление почти равно нулю; при полном ее закрытии поступление воздуха в вентилятор и подача им воздуха прекращается. Такой способ регулирования производительности вентиляторов — введением до­полнительного сопротивления задвижки — неэкономичен, так как на преодоление этого сопротивления бесполезно тратится энергия электродвигателя.

Более экономичным, а потому и более рациональным спо­собом регулирования производительности вентилятора, следует признать регулирование при помощи направляющего аппарата.

Направляющий аппарат осевого типа (рис. 87) устанавли­вается на всасывающем патрубке вентилятора. Он состоит из радиальных лопастей /, которые могут поворачиваться вокруг своих радиальных осей. При полном открытии лопастей они все устанавливаются в радиальных плоскостях, проходящих через ось патрубка, причем вентилятор развивает полную производи­тельность. По мере прикрытия лопастей воздух поступает в вен-
тиЛйтор заЬиЗфейным Потоком, примем снижается йроизводйтель - ность и уменьшается напор вентилятора. Когда все лопасти будут закрыты, т. е. будут находиться в одной плоскости, перпендику­лярной к оси патрубка, всасывающее отверстие вентилятора ока­жется полностью прикрытым и подача воздуха прекратится. При половинной производительности вентилятора, достигнутой при помощи направляющего аппарата, расход электроэнергии при­мерно на 55% меньше, чем расход при той же производительно­сти, но сниженной путем дроссельного регулирования.

Завихривание потока и изменение характеристики вентилятора могут быть достигнуты и в упрощенных на­правляющих аппаратах. На рис. 88 представлен упрощенный однолопаст­ный направляющий аппарат. На пря­мом участке всасывающего короба вентилятора устанавливается направ­ляющая поворотная лопатка, которая может находиться в разных положе­ниях — от полного открытия до полного закрытия всасывающего короба. Уста­новка такой лопатки не представляет затруднений, а ее применение для ре­гулирования производительности вен­тилятора приводит к существенной экономии электроэнергии по сравнению с регулированием простой задвижкой.

При установке вентиляторов необходимо предусматривать устройство направляющих аппаратов на всасывании хотя бы упрощенного типа и заменять такими аппаратами дроссельные за­движки там, где они имеются.

Дутьевые вентиляторы, как правило, устанавливаются вблизи котлов.

Воздуховоды, по которым воздух от вентиляторов подается в топки котлов, выполняются двух типов: подземные — из кирпича - или бетона и наземные.

Сечение воздуховода рассчитывается по скорости воздуха, ко­торая принимается равной: т = 6—8 м/сек. Сечение определяется по формуле:

Р. (90)

Вв 3600 т 4 '

Металлические воздуховоды изготовляются из листовой стали толщиной 2—2,5 мм.

На ответвлениях воздуховодов к отдельным котлам устраи­ваются задвижки. Для регулирования распределения воздуха по

Дутьевым зонам топок отдельных котлов устанавливаются пово­ротные заслонки.

Пример. Подсчитать производительность, напор и мощность дутьевого вентилятора при следующих условиях работы: топливо — подмосковный бурый уголь;

Топка — колосниковая решетка с механическими забрасыва­телями;

Максимальный расход топлива: Вмакс =1420 кг/час; теоретическое, минимально необходимое количество воздуха v(1 = 2,89 нм3/кг

Температура воздуха, подаваемого вентилятором, ів = 30° С. Решение. Выбираем г для данного топлива и топочного уст­ройства коэффициент избытка воздуха в топке: ат= 1,40 и да­вление воздуха под решеткой: кт — 50 мм вод. ст.

Необходимая производительность вентилятора определяется по формуле (87):

І/ ^ о 273 + і‘

V = КВ а ц

Лрмм 'ип и т/г т

Вент 'пр макс т о

= 1,1 -1420-1,4-2,89- ~--+ 30 =7000 мЧчас.

273 1

Полный напор вентилятора находим по формуле (88):

Нвент = Кн (Аж + кеп + квв) = 1,2- (50 + 0 + 20) - 84 мм вод. ст. (сопротивление воздуховодов принято: йвв= 20 мм вод. ст.).

Принимаем к установке центробежный вентилятор низкого давления {Нвент< 100 мм вод. ст.).

По номограмме (см. рис. 86) находим, что для подсчитанных условий работы (Увенп= 7000 м3/час; Нвент = 84 мм вод. ст.) должен быть выбран вентилятор № 4 при к. п. д. = 0,57.

Число оборотов вентилятора равно:

TOC o "1-5" h z А 5100 10_с

П = —---- =------- = 1275 об/мин.

Вент ^

Мощность электродвигателя для привода вентилятора подсчи­тываем по формуле (89):

У, ентНвентКа 7000-84.1,15 0 .

дг — вент еент 1 —---------------------- —-—3,4 кет.

Вент 3600-102.г]в т[пер 3600-102.0,57.0,95