Количество дымовых газов, проходящих через дымовую трубу, определяется по формуле

; (6.16)
где - коэффициент избытка воздуха перед дымовой трубой;

- температура дымовых газов перед дымовой трубой, °С.

На участке между выходом из котельного агрегата происходит снижение температуры дымовых газов в результате присоса холодного воздуха, поэтому температуру дымовых газов на входе в дымовую трубу можно определить по выражению:

; (6.17)
где - присос холодного воздуха в газопроводах от котлоагрегата до дымовой трубы, который может быть определен, исходя из норм присоса и составляет:

Стальные газопроводы на каждые 10 м.	0,01
Кирпичные борова на каждые 10 м	0,05
Золоуловители циклонного типа и скрубберы	0,05
Электрофильтры	0,1

Скорость дымовых газов на выходе из трубы при естественной тяге принимают равной 6-10 м/с во избежание задувания дымовых газов в трубу при ветре и работе котельной при пониженной производительности. При искусственной тяге скорость выхода газов для котельных большой производительности должна быть 15-25 м/с, а малой производительности 10-20 м/с.

Диаметр устья дымовой трубы зависит от количества дымовых газов, проходящих через нее и от скорости выхода их из трубы:

; (6.18)

Величина диаметра трубы для кирпичной или железобетонной трубы должна быть округлена до ближайшего типоразмера. Затем, скорость истечения газов из трубы должна быть пересчитана с учетом уточненного диаметра трубы.

Диаметр основания дымовой трубы в свету:

; (6.19)
где - средний уклон внутренних стенок трубы, обычно принимаемый равным 0,02.

Самотяга дымовой трубы выражается формулой:

; (6.20)
где - соответственно плотности наружного воздуха, окружающего котельную установку, и дымовых газов в трубе, кг/м³.

Полезная тяга, развиваемая дымовой трубой, равна:

; (6.21)
где - Самотяга дымовой трубы, мм. вод. ст.;

- сопротивление трения движению газов в дымовой трубе, мм.вод.ст.;

- динамическое давление на выходе из трубы, необходимое для создания скорости истечения дымовых газов из трубы, мм.вод.ст.

Сопротивление трения конической дымовой трубы выражается формулой:

. (6.22)

Величина динамического давления, необходимого для создания скорости выхода дымовых газов из трубы, составляет:

; (6.23)
87

где - коэффициент местного сопротивления выхода газов из дымовой трубы, принимаемый равным 1,1.

Температура дымовых газов вдоль трубы снижается незначительно, не превышая 2-5 °С. Снижение температуры дымовых газов на 1 м высоты трубы можно определить по формуле:

; (6.24)
где - номинальная паропризводительность котла, т/ч;

- коэффициент, зависящий от материала трубы и равный для малых кирпичных труб – 0,4, а для больших – 0,2.

Расчет дымовой трубы при искусственной тяге представим в виде таблицы (6.5).

Естественная тяга осуществляется дымовыми трубами. Чем выше труба, тем сильнее тяга, а при одной и той же высоте трубы тяга тем сильнее, чем выше температура газов, входящих в трубу, и чем ниже температура наружного воздуха.

Естественная тяга применяется при высоте трубы 50 м.

Порядок расчета трубы при естественной тяге такой же, как и при искусственной, но высота дымовой трубы определяется по формуле:

; (6.25)
где - разрежение, создаваемое дымовой трубой, мм.вод.ст;

- барометрическое давление, мм.вод.ст;

- температура наружного воздуха, °С;

- средняя температура газов в трубе, °С.

Площадь выходного сечения трубы определяется с учетом скорости движения дымовых газов, которая при естественной тяге должна находиться в пределах 6-10 м/с, по формуле:

. (6.26)

Таблица 6.5.

Расчет дымовой трубы и выбор дымососа.

Наименование рассчитываемой величины	Обозначение	Единицы измерения	Расчетная формула	Результат
	Дымовая труба
Количество топлива, сжигаемого в котле		кг/с	При расчете твердого топлива	0,43424593
Высота дымовой трубы		м	СНиП 11-Г.9-65
Количество дымовых газов, проходящих через дымовую трубу		м^3/с		6,46045388
Скорость истечения дымовых газов из трубы		м/с	Выбираем по Нормативному методу
Диаметр устья дымовой трубы в свету		м		0,90695674
Ближайший рекомендуемый диаметр устья трубы		м	Принимаем окончательно (рекомендации)
Действительная скорость истечения дымовых газов из трубы		м/с		8,22570536
Средний уклон внутренних стенок трубы		-	Принимаем	0,02
Диаметр основания трубы в свету		м		1,6
Самотяга дымовой трубы		мм.вод.ст		12,984
Сопротивление трения дымовой трубы		мм.вод.ст		0,59377058
Динамическое давление, требуемое для создания нужной скости газов на выходе из трубы		мм.вод.ст		3,26573818
Сумма потерь давления в трубе		мм.вод.ст		3,85950875
Полезная тяга дымовой трубы		мм.вод.ст		9,12449125
	Дымосос
Коэффициент запаса производительности дымососа		-	Рекомендации	1,1
Расчетная производительность дымососа		м^3/с		7,10649927
Коэффициент запаса по давлению дымососа		-	Рекомендации	1,2
Расчетное полное давление		мм вод. ст		146,269791
Пересчет величины расчетного полного давления дымососа на параметры заводской характеристики		Мм вод.ст		75,1206256
	Подбор дымососа
Тип			Каталожные данные	D-12
Скорость вращения		об/мин	Каталожные данные
Производительность номинальная		м^3/ч	Каталожные данные	25583,3974
Полное давление номинальное, мм.вод.ст. (Па)		кПа	Каталожные данные	1,46269791
Коэффициент полезного действия дымососа		%	Каталожные данные	0,877
Кэффициент запаса по мощности дымососа		-	Рекомендации	1,1
Мощность электродвигателя дымососа		кВт		21,9962813
Тип электродвигателя			Каталог	АО2-81-8

6.5 Выбор тяго-дутьевых машин

В котельных установках обычно используют дутьевые вентиляторы и дымососы центробежного типа одностороннего всасывания. Дутьевые вентиляторы «ВД» применяются при температуре воздуха около 20 °С, а дымососы «Д» - при температуре до 250 °С. Как вентиляторы, так и дымососы снабжены направляющими аппаратами, изготавливаются как правого, так и левого вращения и с различным положением кожуха.

На рис. 6.7 даны сводные характеристики для подбора тяго-дутьевых машин по данным заводов – изготовителей. На оси абсцисс отложены значения производительности в тыс. м³/ч, а по оси ординат – значения полного давления в мм вод. ст. Ось ординат имеет две шкалы одну используют при подборе дутьевых вентиляторов ( = 20 °С), другую – для подбора дымососов ( = 200 °С).

На сводной характеристике выделены зоны, каждая из которых соответствует типу машины и рабочему числу ее оборотов с учетом регулирования производительности направляющим аппаратом.

Верхняя кривая зоны соответствует работе машины с полным открытием и с изменяющимся значением к.п.д. в пределах 0,61 – 0,67. нижняя кривая зоны соответствует работе машины с прикрытым направляющим аппаратом при значении к.п.д. равном 0,83 максимального. Боковые границы зоны соответствуют значениям к.п.д. в пределах 0,83 – 0,9 максимального. Точки, расположенные внутри каждой зоны соответствуют промежуточным значениям к.п.д. при работе машин с несколько прикрытым направляющим аппаратом.

При непосредственном соединении электродвигателя с вентилятором на одной оси мощность расходуемая на валу двигателя, принимают равной мощности расходуемой на валу вентилятора. В случае соединения вентилятора с электродвигателем при помощи муфты учитывают дополнительную потерю в подшипниках – около 5% общей мощности

Дутьевые вентиляторы и дымососы предпочтительно устанавливать на одной оси с электродвигателем, поэтому при их выборе следует сообразовываться с числом оборотов, выпускаемых электродвигателей (730, 970, 1450, 2900 об/мин).

Дымососы и дутьевые вентиляторы одного типоразмера имеют одинаковую конструкцию и размеры за исключением того что в дымососах детали, непосредственно соприкасающиеся с газами, усилены с запасом на золовой унос. Поэтому их конструкции должны быть более прочными с меньшим количеством лопаток и с обязательным охлаждением подшипников.

Дымососы размещаются за котельным агрегатом, причем в котельных установках, предназначенных для сжигания твердого топлива после золоуловителя, чтобы уменьшить количество проходящей через него летучей золы и тем самым уменьшить истирание золой крыльчатки.

Дымосос устанавливается такой производительности, чтобы он полностью удалял из котельной установки все газообразные продукты сгорания, имея при этом небольшой запас по производительности. Расчетная производительность дымососа определяется по формуле:

; (6.27)
где - коэффициент запаса по производительности, принимаемый 1,1 для котлов паропроизводительностью до 20 т/ч

включительно и равным 1,05 для котлов паропроизводительностью более 20 т/ч.

Дымосос выбирается так, чтобы развиваемое им давление с учетом яги создаваемой дымовой трубой, обеспечивало с некоторым запасом необходимый перепад полного давления по газовому тракту. При этом учитывается необходимость поддержания небольшого разрежения (2-3 мм вод. ст.) в верхней части топки при работе котла для устранения выбивания дымовых газов из топки через неплотности в обмуровке. Таким образом,

; (6.28)
где - коэффициент запаса по давлению, равный 1,2 для котлов производительностью до 20 т/ч и 1,1 для котлов более высокой производительности;

- разрежение в верхней части топки, мм вод.ст.;

- перепад полного давления по газовому тракту, мм.вод.ст.

Требуемое давление дымососа в небольших котельных установках составляет 100-200 мм вод.ст., а в крупных возрастает до 200- 250 мм. вод. ст.. (''Тип выбранного дымососа и его характеристику занесем в таблицу 6.8.)

Дутьевые вентиляторы устанавливаются перед воздухоподогревателем, чтобы они подавали неподогретый воздух, так как мощность, требуемая для подачи вентилятором данного количества воздуха, уменьшается с понижением его температуры, что приводит к уменьшению расхода электроэнергии на дутье. Чтобы повысить к.п.д. котельного агрегата стараются использовать тепло воздуха, нагревшегося в котельной. Этот воздух собирается в верхней части здания котельной, поэтому перед вентилятором выполняется вертикальный всасывающий воздуховод, начинающийся несколько ниже перекрытия котельной. Производительность

дутьевого вентилятора должна обеспечить подачу в топку количества воздуха, необходимого для горения с некоторым запасом, она определяется по формуле:

;
где - коэффициент запаса, равный 1,05.

Дутьевой вентилятор выбирается так, чтобы развиваемое им давление обеспечило с некоторым запасом необходимый перепад полного давления по воздушному тракту. Расчетное давление, развивавемое вентилятором, выражается в виде:

; (6.29)
где - коэффициент запаса, равный 1,1;

- сумма аэродинамических сопротивлений всех элементов воздушного тракта, мм. вод. ст.;

- разрежение в верхней части топки, мм вод.ст.;

- расстояние по вертикали между горизонтальным сечением средней линии выходного окна из топки и местом входа воздуха в топку, м.

Требуемое полное давление дутьевого вентилятора обычно составляет 100-150 мм. вод.ст. в котельных установках малой производительности, возрастая до 200-250 мм вод. ст. в крупных котельных установках.

Мощность, требуемая для привода дымососа или дутьевого вентилятора определяется по формуле:

; (6.30)

где - коэффициент запаса мощности электродвигателя, принимаемый равным 1,1;

Q и P – соответственно производительности дымососа или вентилятора и создаваемое им давление, м³/с и кПа;

- эксплуатационный к.п.д. дымососа или вентилятора, составляющий приблизительно 0,7.

Дутьевые вентиляторы выбираются по их производительности и создаваемому ими полному давлению. Полное давление, создаваемое вентилятором, слагается из давления при выходе из воздухоподводящего устройства (динамического давления) и суммы сопротивлений установки, складывающихся из местных сопротивлений и сопротивлений трения в воздуховодах (статическое давление), а также в форсунке, горелке или решетке со слоем топлива.

При подборе вентилятора полное давление следует увеличить на 10%.

Определим производительность и полное расчетное давление, по графику. Необходимо выбрать номер вентилятора, учитывая его значение к.п.д. и число оборотов. В качестве дутьевых вентиляторов устанавливаются, как правило, центробежные вентиляторы среднего давления.

Напор дымососа (вентилятора) приводится к тем условиям, при которых приведена заводская характеристика машины (обычно =1.2928 кг/м3 и =0.101 МН/м²):

; (6.31)
где - плотность, кг/м³ и температура среды, °С. при расчетных условиях;

- температура среды по заводской характеристике машины,°С.

Тип выбранного дутьевого вентилятора и его характеристику поместим в таблицу 6.6.

Большое значение для экономичной эксплуатации котельных агрегатов имеет рациональное регулирование производительности дымососов и дутьевых вентиляторов. В эксплуатации котельных агрегатов экономически важно при изменении нагрузки на котел поддерживать постоянные значения коэффициента избытка воздуха в конце топки и разрежение верхней части ее, с тем, чтобы сохранить расчетный к.п.д. котельного агрегата. Этого можно достигнуть путем гибкого и тонкого регулирования дымососов и дутьевых вентиляторов.

Внимание! Описать способы регулирования производительности дутьевых вентиляторов и дымососов. Выразить графически зависимость величин H, N, и от Q, т.е. найти рабочие характеристики выбранных тяго-дутьевых машин в каждом из способов. Отразить достоинства и недостатки существующих способов регулирования и выбрать наиболее оатимальный.

Таблица 6.9.

Выбор дутьевого вентилятора

Наименование рассчитываемой величины	Обозначение	Единицы измерения	Расчетная формула	Результат
Коэффициент запаса по производительности вентилятора		-	Рекомендации
Коэффициент запаса по давлению вентилятора		-	Рекомендации
Расчетная производительность дутьевого вентилятора		м^3/с
Расчетное полное давление дутьевого вентилятора		мм вод.ст
	Подбор дутьевого вентилятора
Тип			Каталожные данные
Скорость вращения		об/мин	Каталожные данные
Производительность номинальная		м^3/ч	Каталожные данные
Полное давление номинальное, мм.вод.ст. (Па)		Па	Каталожные данные
Коэффициент полезного действия дымососа		%	Каталожные данные
Кэффициент запаса по мощности дымососа		-	Рекомендации
Мощность электродвигателя АО2-62-8		кВт

7. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОТЛОАГРЕГАТА

7.1. Расчет естественной циркуляции

Проблема, надежного охлаждения рабочей средой поверхностей нагрева котельных агрегатов является одной из важнейших в сов­ременной теплоэнергетике.

Гидравлическая система котельного агрегата состоит из соеди­ненных между собой труб, коллекторов, барабанов и ряда дополни­тельных устройств, предназначенных для подогрева и испарения во­ды и перегрева пара.

Надежная работа требует такой организации процессов, проис­ходящих в пароводяной его части, которые обеспечивают максималь­ное приближение температуры стенок -котла к температуре рабочего тепла.

Одним из важнейших процессов является циркуляция воды, соз­дающая внутри котла непрерывное движение воды и пароводяной сме­си, в результате которого происходит интенсивный отвод от поверх­ности нагрева тепла, передаваемого им газами.

В экономайзерах и пароперегревателях движение воды и пара происходит только принудительно под действием насоса или разнос­ти давлений пара в барабане и пароперегревателе. В испарительных же поверхностях нагрева, движение воды и пароводяной смеси проис­ходит либо принудительно под действием насоса, либо за счет ес­тественной циркуляции.

Задачей расчета естественной циркуляции является проверка надежности испарительных поверхностей нагрева.

Расчетом естественной циркуляции определяются скорости во­ды, кратности циркуляции и полезные напоры в контурах, запасы надежности по застою и опрокидыванию циркуляции, условия движе­ния в опускных трубах, надежность при нестационарных режимах, а также другие показатели, связанные с конструктивными особенностя­ми поверхностей нагрева.

Расчет естественной циркуляции производится при номинальных нагрузке котельного агрегата и давлении.

При выполнении расчета необходимо составить таблицу конст­руктивных данных элементов циркуляционных контуров котельного агрегата и их теплоносителей»

Для всех подъемных, опускных, водо- и пароперепускных труб по чертежам определяются следующие данные:

а) количество труб и коллекторов (барабанов и их внутренние
диаметры;

б) длины и высоты труб с подразделением подъемных труб на
участки (в том числе и высота превышения над уровнем воды);

в) углы наклона участков подъемных труб, отсчитанные от го­ризонтали;

г) гибы и местные сопротивления.

Высота подъемных труб, выведенных в водяной объем барабана, [определяется как разность отметок их ввода и вывода.

Высота подъемных труб, выходящих в паровое пространство барабана и высота опускных труб отсчитываются от места выхода из нижнего барабана до уровня воды в барабане, высота превышения - от уровня воды в барабане до высшей отметки трубы.

Полная высота подъемных труб включает в себя и участки, рас­положенные выше оси барабана.

Границы обогрева экранных труб принимаются по отметкам вы­вода труб в топку, а для пучков кипятильных труб - по среднему ряду каждого пучка.

При движении воды по опускным трубам давление возрастает на величину давления столба воды от уровня в барабане до рассматри­ваемого сечения. Одновременно повышается и температура кипения воды. Кроме того, температура питательной воды обычно меньше тем­пературы кипения, поэтому на некоторой части подъемной трубы происходит лишь подогрев воды, но кипение отсутствует. Ту часть подъемной трубы, в которой отсутствует кипение, называют экономайзерной частью ,а ту часть ее, по которой движется паро­водяная смесь, называют паросодержащей частью .Очевидно» что высота паросодержащей части трубы

(7.1)

где -полная высота подъемной трубы, м.

Полезной высотой трубы называют ту часть ее высоты, которая создает циркуляцию воды в котле. Она складывает­ся из обогреваемой части экономайзерного участка и всей паросо-держащей части, как обогреваемой, так и необогреваемой. У труб, входящих в паровое пространство барабана, полезной является вы­сота только до уровня воды в последнем.

По высоте паросодержащей части подъемной трубы определяется величина движущего напора

(7.2)

где - плотность воды при температуре кипения соответствующей давлению в верхнем барабане, кг/ м³

- средняя плотность пароводяной смеси, кг/ м³

Дата добавления: 2015-07-26