Важкі пристрої

Для забезпечення нормальної роботи котла необхідно безперервно подавати в топку до палива, що горить, повітря, забезпечувати певну швидкість руху гарячих газів по газоходах котла і видаляти з котла в атмосферу продукти горіння. Рух повітря та димових газів у котлі здійснюють тягодуттьові пристрої.

Тягодуті пристрої котельні включають димову трубу, димосос і дутьовий вентилятор.

Дутєвий вентилятор служить для штучної подачі повітря в топку. При спалюванні газоподібного палива за допомогою пальників подача до них повітря здійснюється також за допомогою вентилятора. У опалювальних котельнях зазвичай застосовують вентилятори низького чи середнього тиску.

Повітря, що подається в топки чавунних і сталевих секційних котлах, зазвичай не підігрівається, його забирають з приміщення котельної зовні.

Продуктивність дутьових вентиляторів Vв, м 3 /с, визначають за формулою

де 1.1 - коефіцієнт запасу, враховують витікання повітря через нещільність; αт - коефіцієнт надлишку повітря в сенсі; βр - максимальна витрата палива, кг/с; Vo - кількість повітря, необхідне для спалювання 1 кг палива при О°С і 101,3 кПа (760 мм рт.ст. м 3 кг; tв - температура повітря, що подається °С; в - барометричний тиск повітря Па,(мм рт, ст.).

Дутьові вентилятори (як правило, відцентрові) підбирають за каталогами по продуктивності, необхідному натиску, для подолання опору на виході з повітропідвідного пристрою (динамічний тиск) і місцевих опорів у повітроводах, зольнику, решітці з шаром палива, у форсунці або пальнику (статичний тиск) збільшеному порівняно з розрахунковими даними на 10%.

Укотелень з чавунними та сталевими котлами встановлюють індивідуальні тягодутьєві пристрої (за агрегатним принципом) та групові вентилятори. При груповій установці передбачають два дутьових вентилятори, кожен з яких розраховують на 60% від максимального навантаження (в опалювально-виробничих котельних) і на 100% навантаження (у виробничих котельнях). Потужність по валу вентилятора Nв, Вт визначають за формулою:

де 1.1 – коефіцієнт запасу. Vв – подача вентилятора, м/с; Hr – повний розрахунковий тиск вентилятора, Па; ?в - ККД вентилятора при повному тиску.

Такі тягодутеві пристрої, як димова труба і димосос служать для створення тяги в котельні. Існують два види тяги: природна та штучна (примусова).

Природна тяга створюється димовою трубою внаслідок різниці щільностей зовнішнього (холодного) повітря і гарячих (теплих) газів. Більш важке холодне повітря надходить у топку і витісняє легші гарячі гази (продукти згоряння), в результаті чого виникає рух газів по газоходах котла і димарі При цьому чим вище температура газів, що йдуть н нижче температура повітря, тим сильніше тяга. Тяга також буде тим більшою, чим вище димова труба.

Тягу S, Па (мм вод. ст.), що створюється трубою, визначають за формулою

де Н – висота труби, м; pв і pr - щільність зовнішнього повітря та газів у трубі, кг/м 3 ; S - прискорення сили тяжіння м/с 2 .

Природна тяга S, створювана трубою, повинна дорівнювати або більше суми опорів газових трактів котельної установки, тобто.

Сумарний газовий опір Установки ∑∆S підраховується за формулою

де ∆Sr- опір (або розрідження) в топці, ∆Sк, ∆Sк∆n, ∆Sn ,∆Sm ,∆Sтр - відповідноопору котла, золоуловлювача, кнурів, шиберів та димової труби, Па (мм під. ст.).

При цьому висоту димової труби Н, м визначають за формулами відповідно при вираженні S і b в Па. при вираженні S в мм вод. ст. і b мм рт. ст., де S - розрідження, створюване димовою трубою. Па (мм вод. ст.); tn-температура зовнішнього повітря, ° С; ССР - середня температура газів у трубі. ° С; b - барометричний тиск. Па (мм рт. ст.); 28.6 та 2,13 - коефіцієнти, що враховують температуру та барометричний тиск повітря та газів.

Котельні з чавунними та сталевими секційними котлами на газоподібному та рідкому паливі зазвичай проектують на природній тязі. Котельні на твердому паливі, в яких встановлені золоуловлювальні пристрої, що мають значний аеродинамічний опір, проектують зі штучною тягою. Висоту труби при природній тязі розраховують для зимової та літньої розрахункової зовнішньої температури та вибирають із цих значень найбільше.

Швидкість руху димових газів у трубі при природній тязі повинна бути в межах 6 - 10 м/с. Задаючись спочатку швидкістю руху газів, визначають вихідний переріз труби для максимального навантаження, а потім за знайденим перерізом перевіряють швидкість руху газів при мінімальному навантаженні, яке не повинно бути нижче 3 м/с.

Площу вихідного перерізу труби F, мг, визначають за формулою

де В - максимальна або мінімальна витрата палива, кг/с; Vr - об'єм димових газів, що утворюються при спалюванні 1 кг палива, мл/кг; вих - температура газів у вихідному перерізі труби, wвих - швидкість газів у вихідному перерізі труби, м/с.

При природній тязі температуру газів, що виходять, на виході з труби підраховують за емпіричними формулами з урахуванням її падіння по висоті:

дляцегляних труб на

для сталевих нефутерованих труб на

для сталевих футерованих труб на

визначають за формулою

де D - температура газів на виході в димохідну трубу, ° С; D – максимальна продуктивність по парі, т/год; Н – висота димохідної труби, м.м.

Для котелень із чавунними та сталевими котлами малої потужності проектують одну (для всіх котлів) димову трубу. Відповідно до пожежних вимог димохідна труба повинна бути не менше ніж на 5 м вище за всі навколишні будівлі, розташовані в радіусі 25 м. Висота димохідної труби котельні, обладнаної золоуловлювальними пристроями повинна бути не менше 20 м при середньодобовій витраті палива по 0,278 кг не менше ніж 30 м при витраті палива 0,278 - 1,38 кг/с.

Ці співвідношення не відносяться до котелень, що працюють на деревному паливі та газі. При розташуванні будівель висотою понад 10 м у радіусі 200 м від котельні мінімальну висоту димової груби приймають 45 м.

При використанні газоподібного палива висоту димаря можна зменшувати до 20 м. Максимальна швидкість газів на виході з труби при штучній тязі допускається до 20 м/с, мінімальна не повинна бути менше 6 м/с.

Штучну тягу створюють тягодуттьові пристрої - димососами. Вона застосовується в тих випадках, коли димова труба не може забезпечити необхідної тяги або виходить занадто високою.

Наприклад, групові котельні з опалювальними котлами, що працюють на твердому паливі, повинні бути обладнані золоуловлювальними пристроями, що мають дуже високий опір 190 - 590 Па (40 - 60 мм під. ст.).

Для подолання такого опору потрібна димова труба заввишки 40 - 50 м., яку спорудити дуже складно. У цьому випадку споруджують мінімально можливу(виходячи із санітарних норм) по висоті трубу з димососом. При малих навантаженнях для економії електроенергії слід працювати без димососа. При штучній тязі температура газів, що виходять на виході з труби, приймається рівною температурі перед димососом. Середню температуру газів у трубі ѳср визначають з виразу ѳср = (ѳл+ѳвых)/2.

Температура газів за котлом приймається на підставі теплового розрахунку або випробувань.

При підсмоктуванні повітря ∆α 1 температуру газів на вході в димову трубу

де ѳyx - температура газів, що йдуть за котлом, °С; αл і αyx - коефіцієнти надлишку повітря за котлом та перед димової труб; f0 - температура повітря, що підсмоктується, °С.

Подачу димососів Vд, м 3 /с визначають за формулою

де Bр - розрахункова кількість палива, що спалюється, кг/с; Vr – обсяг димових газів перед димососом. м3/кг; ѓл - температура газів перед димососом, °С.

Розрахунковий повний тиск димососу Hд1 Па (мм вод. ст.), Визначають за формулою

де сумарний опір газовим трактом всіх елементів котельної установки, Па (мм вод. ст.); ⱨсам - розрідження (самотяга), що створюється димовою трубою при заданій її висоті. Па (мм під. ст.)

Величину визначають із рівняння

де H - висота труби, м., р0 щільність зовнішнього повітря, кг/м3 (при n=0°С, р =1.3 кг/м 3 ); ро - наведена щільність димових газів при 101,3 кПа (760 мм рт. ст.) та 0°С. рівна 1.34 кг/м 3 - середня температура газів, ° С; g – прискорення сили тяжіння, м/с.

Для вибору димососу за каталогом необхідно його повний розрахунковий тиск призвести до умов, які визначаються за формулою

де Нд – повний тиск, Па (мм вод. ст.); Hp - повний розрахунковий тиск димососа, Па (мм ось. ст.); ѓл -температура газів перед димососом. °С: ѳк∆t - температура газів, прийнята в каталозі, °С.

Потужність димососу Nд, Вт визначають за формулою

де Vл подача димососу, м/с; Hд – повний розрахунковий тиск димососа, Па; ⱨл - ККД димососа.

Димососи в котельні з чавунними котлами зазвичай встановлюють поагрегатно на один або два спарені котли. При встановленні групових димососів їх подачу визначають за аналогією з розрахунком продуктивності дутьових вентиляторів. Димососи відрізняються від звичайних відцентрових вентиляторів лише тим, що відсмоктують димові гази із значно вищою температурою. Тому їх конструкція має бути міцнішою, а підшипники обов'язково повинні мати охолодження.

При штучній тязі температура газів, що надходять у тягодутьевий пристрій, не повинна бути вище 250 “С, так як більш висока температура знижує міцність димососа. Якщо температура відпрацьованих газів вище 250 °С, до них слід підмішувати холодне повітря. Димососи та дутьові вентилятори котелень з чавунними котлами можна розташовувати всередині або зовні приміщень. При розміщенні котелень у житловому масиві встановлювати тягодутьєві пристрої зовні не рекомендується.