Топливо и котельные установки

Тяговые устройства

Во время работы котла необходимо обеспечить движение ды­мовых газов по газоходам и удаление их в атмосферу. При дви­жении дымовых газов по газоходам возникают сопротивления

В результате трения газового потока о поверхности нагрева и стенки газоходов, а также местные сопротивления, в местах по­воротов и изменений направления, сечения и формы потока. На преодоление всех этих сопротивлений затрачивается работа. Устройства, обеспечивающие движение дымовых газов по газо­ходам котла, называются тяговыми. Они просасывают ды­мовые газы через газоходы котла, создавая в газоходах разреже­

Ние, или, как говорят, тягу. Величина полного разрежения, создаваемого тяговыми устройствами, должна быть равна сумме сопротивлений газового тракта котельной установки.

Тяговые устройства подразделяются на две группы: устройств С естественной и устройств с искусственной (при­нудительной) тягой.

Естественная тяга создается дымовой трубой, соеди­няющейся с котлами посредством дымохода, именуемого боровом.

Дымовая труба создает разрежение или тягу вследствие раз­ности весов столба наружного воздуха и столба дымовых газов в трубе (рис. 89).

Если высота дымовой трубы равна Итр и средний удельный вес дымовых газов, заполняющих трубу, составляет уг кг/м3, то давление у основания трубы будет:

Рбар+НтрЪ KZIM2 ИЛИ ММ В°А - СТ-

Где Р5ар — атмосферное барометрическое давление на высоте устья дымовой трубы в мм вод. ст.

С другой стороны, атмосферное давление на уровне основания дымовой трубы равно:

Рбар +//тр'Г8 кг/м* ИЛИ ММ ВОД. СТ.,

Где чв— средний удельный вес наружного воздуха в кг[мъ.

Разность этих давлений вызывает перемещение дымовых га­зов - по газовому тракту котла и преодолевает газовые сопротив­ления дымоходов, создавая у основания дымовой трубы вели­чину естественной тяги, равную:

^тр бар Н"” Нпр Тв) (Рбар ^тр ^г)

= Итр (Тв—Тг) ММ ВОД - СТ.

Удельные веса наружного воздуха и дымовых газов можно выразить в зависимости от температуры и давления по следую­щим формулам:

TOC o "1-5" h z 273 Ь, ,

1, = у------------------- кг м3-

• * 273 + t“ 760

V = 273 Ь кг! мз

Г г 273 + tcPp 760

В этих формулах: уд; г(г — удельные веса воздуха и дымовых газов в кг/нм3 при 0° и 760 мм рт. ст.;

1*— наружная температура воздуха в °С; tc^p— средняя температура газов в трубе, в °С;

П—барометрическое давление в мм рт. ст.

Подставляя эти выражения в формулу для подсчета тяги дымовой трубы, получим:

О о

—^---------------------- ^—) -273-— мм вод. ст.

273 + m + tc„?p/ 760

Допуская ничтожную ошибку, можно положить:

Тогда:

5"'-Ч^пг^)'1,3'273'^ •Ст-

Отсюда получаем формулу для определения высоты дымовой трубы:

Я*

‘тр ] "

К»)

V 273 + % 273 +

Эта формула показывает, что разрежение Зтр, создаваемое дымовой трубой, будет тем больше, чем ниже температура на­ружного воздуха (О, чем выше температура дымовых газов, проходящих в' трубе и чем больше показание бароме­

Тра (Ь). Тяга увеличивается также с увеличением высоты дымо­вой трубы Нтр. Таким образом, тяга дыцовой трубы улучшается зимой, когда температура наружного воздуха понижается, а также в сухую погоду, когда устанавливается более высокое барометрическое давление.

Высоту дымовой трубы отопительных котельных рассчиты­вают по формуле (91) при температуре наружного воздуха /" = +10° С, а производственных котельных — по летним ус­ловиям работы.

Высота дымовой трубы должна быть во всяком случае не ниже 14 - г - 16 м/ а для котельных, потребляющих свыше 5 т топ­лива в сутки (за исключением дров и газа), в соответствии с са­нитарными нормами,— не менее 30 м.

Площадь выходного сечения дымовой трубы определяется из уравнения расхода:

^„=^„•3600.» мг/час.

Тр тр 1

В этом уравнении:

Утр—часовой объем дымовых газов у устья трубы в м3/час, равный:

У ^ВУЛ273+ <ИЛ,) тр 273

При коэффициенте избытка воздуха аух и температуре дымовых газов? тр

Ртр—площадь выходного сечения трубы в м2; ни — скорость дымовых газов на выходе из трубы в м/сек.

Следовательно:

Ду. р78-И„) тР 3600.Ю-273 4 '

При естественной тяге скорость дымовых газов на выходе из трубы при наименьшей производительности - котельной должна быть не менее ге> — 4 м/сек.

При искусственной тяге может быть допущена скорость:

Чш = 10 - г - 20 м/сек.

Площадь сечения борова подсчитывается по той же фор­муле (92). В отопительных котельных рекомендуется принимать

Значения скоростей газов при естествен­ной тяге:

В соединительном борове от котла к сборному борову да = 2-н4 м/сек-, в сборном борове «> = Зн-4 м/сек. Для обеспечения возможности очист­ки сборный боров должен иметь сечение не менее 600 X 800 мм. Стенки дымовой трубы и борова выполняются толщиной не менее чем в 1 */г кирпича.

Дымовая труба, как уже говорилось, является устройством для создания есте­ственной тяги. В тех случаях, когда для получения необходимого разрежения тре­буется сооружение дымовой трубы высо­той свыше 50 м, а также в некоторых слу­чаях, определяемых местными условиями, устанавливают устройства для'искусствен­ной тяги. К таким тяговым устройствам принадлежат дымососные установки пря - Рис. 90. Дымососная мого и косвенного действия, установка косвенного Дымососная установка п р я -

Действия. мого действия состоит из вентиля­

Тора, именуемого в данном случае дымо­сосом, который засасывает из борова все уходящие дымовые газы и подает их в дымовую трубу. У дымососов, в отличие от дутьевых вентиляторов, приходится устраивать водяное охлажде­ние подшипников, а нередко и вала.

Дымососная установка косвенного дейст­вия (рис. 90) состоит из вентилятора /, подающего под давле­нием воздух в сопло 2, установленное в дымовой трубе 3. Воздух, вытекающий из сопла с большой скоростью, подсасывает из бо­рова 4 экономайзера дымовые газы, которые затем поступают в дымовую трубу. Таким образом, через вентилятор проходит хо­лодный воздух, и вентилятор работает в лучших температурных условиях, чем дымосос прямого действия. Однако расход элек­троэнергии на привод такого вентилятора вследствие низкого к. п. д. описанного эжектирующего устройства примерно в 1 */г—2

Раза больше, чем расход на дымосос прямого действия. Поэтому искусственные тяговые устройства косвенного действия приме­няются сравнительно редко — в тех, например, случаях, когда в дымовую трубу направляются дымовые газы с особо высокой температурой свыше 350° С и дымовая труба не может создать требуемой повышенной тяги.

Расчет дымососной установки прямого действия в основном сводится к определению производительности и напора дымососа, а также потребной мощности электродвигателя.

Производительность дымососа подсчитывается по формуле, аналогичной (87), а именно:

(93)

Где попрежнему:

/ух—температура уходящих газов, проходящих через дымо­сос, в °С;

Уг— объем дымовых газов перед дымососом в нм3/кг, под­считываемый по формуле (29), (30) или (31);

Вмвкс—максимальный часовой расход топлива в кг/час;

Кпр—коэффициент запаса по производительности, обычно составляющий Кпр= 1,05 —г— 1,15 и в среднем прини­маемый Кпр = 1,1.

Расчетный напор, создаваемый дымососом, при температуре

Дымовых газов равен:

Ийы* = К{^Ик-$тр) ММ ВОД - СТ-

Где: &НК—суммарное сопротивление газового тракта при ма­ксимальной нагрузке котла в мм вод. ст.;

$тр — тяга дымовой трубой в мм вод. ст.;

Кн — коэффициент запаса по напору, который может быть принят: Кн = 1,2.

В заводских каталогах характеристики дымососов приводятся для определенной температуры перемещаемых газов (обычно

200°С).

Для того, чтобы привести напор дымососа к номинальному удельному весу, можно воспользоваться следующей формулой:

В формулах (93) и (94): т°— удельный вес дымовых газов

При 0° и 760 мм рт. ст. в кг/нм3;

Тух — 273 - f - tyx — действительная абсолютная темпе­ратура уходящих газов у дымо­соса в °абс;

Тд = 273 - j - te—абсолютная температура газов по заводской характеристике в °абс;

Ь—барометрическое давление в мм рт. ст.;

НдГым — напор дымососа при температуре t8, мм вод. ст.

Из формулы (94) видно, что чем выше температура газов, тем меньше напор, который развивает вентилятор при одинаковой его производительности.

Пусть, например, при заданной производительности центро­бежного вентилятора (дымососа) и действительных условиях его работы: 1°гпз= 1,34 кг/нм3; tyx= 185° С; b = 730 мм рт. ст. на­пор дымососа равен Ндыя = 120 мм вод. ст.

Напор дымососа при той же производительности и темпе­ратуре te = 200^ С будет:

НдРым = К-,Идым = 0>975' 120 =117 ММ вод. ст.,

Где K==h293 185 + 273 J60 = g

Т 1,34 200 + 273 730 '

Мощность на валу дымососа подсчитывается по формуле:

V дым^ дым

3600-102.^

Где: гдым— к. п. д. дымососа при полном напоре, имеющий, в за­висимости от конструкции и характеристики дымо­соса, значения в пределах 0,5—0,65; у дымососов современных конструкций Г1дым должен быть не ниже 0,60;

/^—’коэффициент запаса мощности, равный по нор­мам 1,15.

Если несколько котлов котельной установки работают с об­щим дымососом, то следует предусматривать резервный дымосос. При параллельной работе двух или нескольких дымососов тяго­вый режим котельной установки ухудшается; такой работы дымо­сосов следует избегать.

Дымосос должен быть подключен к дымовой трубе таким образом, чтобы дымовые газы можно было перепускать в дымо­вую трубу помимо дымососа в случае его остановки. Заслонки,

Устанавливаемые на обходном газовом канале, должны надежно отключать обходной канал во время работы дымососа. Задвижки у дымососа устанавливаются как на всасывающей, так и на на­гнетательной сторонах. Следует предусматривать меры против возникновения вибраций во время работы дымососа; для предот­вращения вибрации фундамент должен иметь необходимую массу. При расположении дымососа должна предусматриваться возможность его свободного обслуживания.

Пример. Подсчитать высоту и диаметр дымовой трубы, если требуется создать разрежение 5т/) = 25 мм вод. ст. для следующих условий работы:

Средняя температура дымовых газов в трубе—£^ = 280° С; температура наружного воздуха—= 25° С; барометрическое давление — Ь = 745 мм рт. ст.; расход топлива (подмосковного угля) — В = 1290 кг/час-, объем дымовых газов — I/ = 6,2 нм3/кг.

Решение. Высота дымовой трубы определяется по фор­муле (91):

Н^2Л5'-( 1 5тр гу

I 273 + /" 273 + 4']

= 2,15------------------- —---------- -45,0 ж.

745-1----- ---------------- ------

I 273 + 25 273 + 280/

Сечение устья дымовой трубы определяется согласно фор­муле (92):

ВУ, (273 + <г) 1290 ■ 6,2-(273 + 280) _ 0 .

3600-да-273 3600.6-273 ’

При круглом сечении трубы ее диаметр будет:

А = л/ 0,98 м = 980 мм.

ТР У 0,785 X 0,785