14. Вибір системи золоуловлення

Котельні, призначені для роботи на твердому паливі, повинні обладнуватись для очищення димових газів від золи, у випадках, коли

(3.14)

де – вміст золи в робочій масі палива, %;

– номінальна годинна витрата палива, кг/год.

Вибір типу золоуловлювачів виробляється залежно від об'єму газів, що очищаються, необхідного очищення і компонувальних можливостей.

Як золоуловлювальні пристрої у відповідності [3] слід приймати:

- блоки циклонів ЦКТИ або НИИОГАЗ – при об'ємі димових газів від 6000 до 20000 м³/год.

- батарейні циклони – при об'ємі димових газів від 15000 до 150000 м³/год.

Рекомендація при виборі типу золоуловлювачів залежно від пари-продуктивності теплогенераторів приводиться в таблиці 7.4. [7], характеристики і основні дані про блоки циклонів і батарейні циклони – там же, в табл. 7.1, 7.2.

Золоуловлювачі передбачаються індивідуальні до кожного тепло-генератора. Установку золоуловлювачів необхідно передбачати на всмоктуючій стороні димососів, як правило, на відкритих майданчиках. При відповідній підставі допускається установка золоуловлювачів в приміщенні.

Опір золоуловлювачів визначається за формулою (3.2). Коефіцієнти опору золоуловлювачів приймаються залежно від їх конструкції, згідно рекомендаціям параграфу 2.3 [3].

15. Розрахунок газового тракту

Розрахунок газового тракту ведеться на номінальне навантаження теплогенератора.

Газовий опір теплогенеруючої установки (від топки до виходу газів з димової труби) визначається з урахуванням поправок,

(3.15)

де – середній барометричний тиск, Па, який залежить від висоти розташування котельні над рівнем моря, Н, м.

Графік залежності від Н див. рис. 2.6 [3]. Якщо Н не перевищує 200 м, пониження барометричного тиску можна не враховувати, тобто приймається = 101325 Па.

– поправка на різницю густини ;

– сумарний газовий опір теплогенератора, який складається на опори поперчно-омивочних труб, опору тертю в подовжньо омиваних пучках і опори поворотів газів усередині пучків або поза ними, Па.

Згідно [9] газовий опір серійно випускаються теплогенераторів слідує приймати за даними заводів-виготівників.

Дані про газовий опір деяких теплогенераторів наводяться нижче в таблицях 3.1, 3.2,3.3.

Таблиця 3.1

Аеродинамічні характеристики парогенераторів серії КЕ.

Тип парогенератора	КЕ–2,5	КЕ–4	КЕ–6,5	КЕ–10	КЕ–25
Аеродинамічний опір , Па	14	140	150	270	650

Таблиця 3.2

Аеродинамічні характеристики парогенераторів серії ДЕ

Тип парогенератора	ДЕ–4	ДЕ–6,5	ДЕ–10	ДЕ–16	ДЕ–25
Аеродинамічний опір , Па	191	555	1220	916,8	1533

Таблиця 3.3

Аеродинамічні характеристики парогенераторів серії ДКВР

Тип парогенератора		ДКВР-2,5-13	ДКВР-4-13	ДКВР-6,5-13	ДКВР-10-13
Аеродинамічний опір ΔPтг, Па.	При номінальній продуктивності (тв. паливо)	167	167	196	295
	При підвищеній продуктивності (паливо, газ, мазут)	195	265	295	490

Оскільки в парогенераторах типів ДЕ, КЕ, ДКВР пароперегрівачі встановлені замість пучків конвективних труб першого газоходу, той аеродинамічний опір пароперегревателя окремо не розраховується. Вважається, що установка пароперегревателя не змінює газовий опір парогенератора.

Для теплогенераторів нетипових конструкцій аеродинамічний опір слід розраховувати згідно [3].

– аеродинамічний опір димової труби, Па, приймається з розрахунку димової труби;

– аеродинамічний опір золоуловітеля, Па, приймається з розрахунку золоуловітеля. За відсутності золоуловітеля =0.

Опір економайзера як пучка, складеного з поперечний омиваних ребристих труб, розраховується за загальною формулою (3.4)

(3.16)

де – середня швидкість димових газів в економайзері – приймається з теплового розрахунку економайзера, м/с;

– густина повітря при середній температурі димових газів в економайзері, кг/м³.

Середня температура димових газів t_cp у економайзері приймається з теплового розрахунку економайзера;

– коефіцієнт місцевого опору, приймається згідно рекомендаціям параграфа 1.3 [3].

Для типового чавунного економайзера ВТІ, ЦККВ, і ЦКТІ згідно [3] коефіцієнт опору можна приймати:

(3.17)

де – число рядів труб економайзера по ходу руху димових газів (з конструктивного розрахунку економайзера );

– аеродинамічний опір повітряпідігрівача, Па.

Для трубчастих повітряпідігрівачів опір складається з опору тертя в трубах і опору входу в труби і виходу з них.

Швидкість в трубах і температура потоку для розрахунку приймаються середні для повітряпідігрівача (з теплового розрахунку).

(3.18)

де l – довжина труб повітряпідігрівача, м;

– визначаються залежно від сумарної площі живого перетину труб до площі живого перетину газоходу до і після повітряпідігрівача по рис. VI-11 [3];

m – кількість послідовно-розташованих по ходу газів окремих кубів повітряпідігрівача (число ходів по ходу газів), з теплового розрахунку.

Опір тертя визначається по рис. VII-4 [3].

При курсовому проектуванні для стандартних повітряпідігрівачів з трубками діаметром 40х1,5 мм (табл. 9.16 [7]) – d_е=0,037 м, для швидкостей димових газів 10-14 м/с і температур в діапазоні (200-300 ºС) можна прийняти:

=0,28; =0,37; λ=0,037 (3.19)

– сумарний опір сталевих газопроводів і цегляних боровів складається з опору тертя і місцевих опорів :

(3.20)

При розробці компоновки теплогенеруючої установки велика увага повинна бути надана раціональному трасуванню і компоновці газопроводів (боровів) і їх вузлів. Простота схеми є важливим чинником, сприяючим підвищенню надійності і економічності установки.

Схема газопроводів повинна виконуватися так, щоб опір основного потоку газів, визначаючи необхідний тиск димососа, був мінімальним при оптимальних значеннях швидкостей. Докладні рекомендації по вибору оптимальних швидкостей приводяться в п. ІІІ-10 [3]. Для орієнтовних підрахунків можна вважати економічними (оптимальними) швидкості: для сталевих газопроводів – 8-12 м/с, для цегляних боровів – 4-6 м/с .

Приклад схеми газопроводів приведений на рис. 3.1

Рис. 3.1 Схема газового тракту теплогенеруючої установки:

а – теплогенератор; б – повітряпідігрівач (економайзер);

в – золоуловлювач; г – димосос; д – димова труба.

Місцеві опори: 1-9, 13 – повороти на 90º; 10 – всмоктуюча кишеня; 11 – дифузор; 12 – поворот на 45º; 14 – вхід в димову трубу; 15 – шибер.

Газопроводи на ділянці «повітряпідігрівач – золоуловлювач» розраховуються по витраті і температурі газів, що йдуть, прийняті з теплового розрахунку. Газопровід на ділянці «золоуловлювач – димосос» і за димососом розраховуються по витраті і температурі газів у димососа. За відсутності золоуловлювачів газопроводи від повітряпідігрівача до димової труби розраховуються по температурі і витраті газів у димососа.

Секундна витрата газів у димососа розраховується за формулою:

(3.21)

де – розрахункова витрата палива (кг/год або нм³/год);

– об'єм димових газів на 1 кг (нм³) палива при (з теплового розрахунку);

– теоретичний об'єм повітря, м³/кг;

– температура газів в димососі, ºС;

– присос повітря в газопроводах за повітряпідігрівачем.

Присоси повітря за повітряпідігрівачем приймаються 0,01 на кожні 10 м довжини сталевих і 0,05 на кожні 10 м довжини цегляних теплопроводів. Для золоуловлювачів присос рівний 0,05.

Температура газів у димососа при ≤0,1 приймається рівній температурі газів за повітряпідігрівачем (t_ух з теплового розрахунку).

При >0,1 вона визначається за наближеною формулою:

(3.22)

На коротких ділянках газового тракту перетини газопроводів і швидкості в них звичайно визначаються приєднувальними розмірами елементів обладнання, розташованих на цих ділянках. Але для ділянок досить великої протяжності слід приймати економічні швидкості, про яких мовилося вище.

Перетин газопроводу (окремо для сталевих і цегляних боровів) визначається за формулою:

(3.23)

де – секундна витрата димових газів для даної ділянки ( або ), м³/с;

– економічна швидкість, м/с.

Діаметр сталевого дроту визначається за формулою (для круглого перетину):

(3.24)

Розміри прямокутного газопроводу (сталевого або цегляного) визначаються за формулами:

(3.25)

(3.26)

lе – висота каналу;

– ширина каналу.

Отримані розміри прямокутного газопроводу (сталевого або цегляного) використовуємо для розрахунку еквівалентного діаметру газопроводу

У разі округлення розмірів (або при заданих розмірах) слід уточнювати швидкість за формулою:

(3.27)

– дійсний перетин газопроводу, який отримаємо після уточненя отриманих за формулами (3.24)-(3.26).

Згідно п.ІІІ-4 [3] і п. 7-9 [9] на довгих ділянках всередені котельні рекомендується приймати сталеві газопроводи круглого перетину.

Котельні газопроводи мають, як правило, великий перетин і порівняльно невелику довжину. Внаслідку цього відносна довжина l/d_е і, отже, опір тертя в них незначний і загальний опір в них визначається в основному місцевими опорами. Тому при швидкостях газів, менших 25 м/с, опори розраховується тільки для одного-двох найдовших ділянок постійного перетину, і одержана величина умножається на відношення сумарної довжини газопроводу до довжини розрахованих ділянок. Розрахунок опору тертя ведеться за формулою (3.2). При ≤15 м/с і l≤100 і коефіцієнт λ можна приймати для сталевих нефутерованних газопроводів рівним 0,02 для сталевих футерованних і цегляних при d_е ≥0,9 м – λ=0,03; при d_е<0,9 – λ=0,4.

Значення , визначене згідно вищевикладеним рекомендаціям, підставляється у формулу (3.20) для визначення .

Втрати тиску в місцевих опорах ΔРм визначаються по загальній формулою (3.3) згідно рекомендаціям параграфа 2-ж [3]. Для кожного місцевого опору визначається його коефіцієнт місцевого опору ζ і помножується на динамічний натиск при швидкості, до якої віднесений ζ. Потім втрати тиску у всіх місцевих опорах додаються:

(3.28)

де і=1,2...n; n – загальна кількість місцевих опорів.

Приведемо значення або способи визначення для деяких найхарактерніших місцевих опорів газового тракту з урахуванням рекомендованих [3] спрощений. Для плавних поворотів на 90˚ =0,3. Для кутів повороту, відмінних від 90º , перераховується пропорційно куту ( <45º=0,15; <30º=0,1; <60º=0,2).

Для повністю відкритого шибера (поворотного каналу) =0,1.

Коефіцієнт місцевого опору всмоктуючого карману димососа =0,2.

Дифузор за димососом вибирається таким, щоб його коефіцієнт опору не перевищував =0,2-0,25 (згідно п.3-17 [5]).

Коефіцієнт місцевого опору типового входу в трубу для орієнтовних розрахунків можна приймати =1,1.

Перепад повного тиску по газовому тракту при урівноваженій тязі розраховується за формулою:

(3.29)

де – розрідження на виході з топки, необхідне для запобігання вибування газів; звичайно приймають ;

– сумарна самотяга газового тракту, Па, з відповідним знаком („-“);

– сумарний опір газового тракту, визначене за формулою (3.15), Па.