Учебное пособие 1171

где VTPВЫХ - объемный расход продуктов сгорания через трубу при температуре их на выходе, м3/с;

По полученным значениям f и VM из графиков, приведенных на pиc. 1 и 2, определяют m и n.

Минимальная допустимая высота дымовой трубы во

Если Н1 и Н отличаются значительно, то выполняется уточняющий расчет. Как отмечалось выше, по значению H1 подсчитываются коэффициенты f1 и Vм, по ним коэффициенты m1 и n1.

Рис. 1. График для определения коэффициента m

30

Рис. 2. График для определения коэффициента n

Высоту трубы для котельных, работающих на твердом топливе, рассчитывают с учетом рассеяния SO2 или золы.

4. ТЯГОДУТЬЕВЫЕ УСТАНОВКИ

Для обеспечения горения топлива подвод атмосферного воздуха в топку должен быть непрерывным и должны быть удалены образующие дымовые газы. Тяга и ввод воздуха в топочное устройство осуществляются с помощью тягодутьевых установок: вентиляторов и дымососов.

В начале расчета устанавливается соответствующий коэффициент избытка воздуха в топке и за парогенераторомУХ . Знание состава рабочей массы топлива позволяет

определить теоретически необходимое количество воздуха для горения топлива, объем газов на выходе из парогенератора, потери тепла, КПД и часовой расход топлива. Наличие этих

31

данных позволяет выполнить аэродинамический расчет газовоздушного тракта.

Аэродинамический расчет действительного объема продуктов сгорания у дымососов определяется из выражения

tg - температура газов у дымососов:

Расчет газового тракта ведется при номинальной нагрузке парогенератора.

Сопротивлениеотдельныхгазоходов рассчитывается по средним условиям (скорости, температуры и т. п.) за исключением отдельных местных сопротивлений (повороты, разветвления, изменения сечения, шиберы), сосредоточенных в начале или конце газохода.

Все местные сопротивления рассчитываются по формуле

Газопровод на участке воздухоподогреватель - золоуловитель рассчитывается по расходу и температуре с учетом присосов воздуха на этом участке.

При скоростях газов, меньших 12 м/с, сопротивление трения в газоходе не учитывается.

Подсчет сопротивления трения производится по формуле

32

Величина коэффициентов определяется в зависимости от сопротивлений по графикам [5]. При расчете участка с разными сечениями все коэффициенты местных сопротивлений дляупрощенияприводятся кодной скорости по формуле

где 0 - исходный коэффициент сопротивления

поворота, зависящий от формы и относительной кривизны [4]; К - коэффициент, учитывающий влияние шероховатости стенок газохода (среднее значение принимают

равным 1,3); В - коэффициент, зависимый от угла поворота (при 90°

равен 1); С - коэффициент, определяющий соотношения

размеров поперечного сечения канала (при круглом и квадратном С=1).

33

Сопротивление составных поворотов, сваренных из отдельных элементов, несколько больше нормальных и определяется по графикам [4].

Величина самотяги любого участка газового тракта, включая дымовую трубупри искусственной тяге, при давлении на входе в котел до 0,1 Мпа определяется по формуле

где Н – расстояние между серединами начального и конечного сечений, м;

0 - приведенная плотность дымовых газов при 760 мм рт. ст. и 0° С, кг/м3:

0 1 0,01Ар 1,306 V 0 ,

VГ

где Ар - зольность рабочего топлива, %; α – избыток воздуха (обычно принимают равным 1,2);

V0 – необходимое для сгорания теоретическое количество воздуха, м3/кг;

VГ – суммарный объем продуктов сгорания, м3/кг;

- суммарное сопротивление парогенератора; - суммарное сопротивление газоходов; - сопротивление золоуловителей; - сопротивление дымовой трубы;

НС - суммарная самотяга газоходов и дымовой трубы.

34

Перепад полных давлений учитывается при выборе дымососов и обуславливает конструктивное решение газопровода.

4.1. Выбор дымососов

Производительность дымососов определяется при температуре и давлении газов в них. Расчет дымососов ведется по номинальной нагрузке парогенератора.

Для определения расчетного режима дымососа учитываются эксплуатационные отклонения в виде коэффициентов запаса β1 - по производительности и β2 - по давлению.

Для котлов D>20 Т/час β1=1,05, β2=1,1. Расчетная производительность дымососа определяется по выражению

где V - расход газов при номинальной нагрузке, м3/ч; hбap - барометрическое давление, мм рт. ст. Расчетное полное давление, развиваемое дымососом:

где HП - перепад полных давлений в тракте при номинальной нагрузке парогенератора, Па;

β2 --безразмерный коэффициент запаса по давлению. Затем следует привести к параметрам среды, для

которой заводом-изготовителем даны характеристики машин:

где 0 - плотность газов при 0 °С и 760 мм рт. ст.;

35

ТЗАВ - абсолютная температура воздуха по заводской

характеристике машины, К.

Из-за ограниченного количества типоразмеров машин, выпускаемых заводами, не удается по сводному листу по Qp и

HРПР подобрать машину с характеристикой, проходящей непосредственно через расчетную точку Qp и HРПР. Необходимо, чтобы характеристика выбираемой машины Q-H

проходила выше расчетной точки Qp и HРПР , но почти равной ей, чтобы избежать потери мощности на регулирование.

Поскольку рабочая зона каждого типоразмера машины очерчена определенным замкнутым полем, ограниченным напорной характеристикой Q-H, и рабочие зоны различных типоразмеров машин оказываются частично наложенными друг на друга, то может оказаться, что расчетная точка А

пересечения графических линий Qp и HРПР попадает в несколько рабочих зон. В таком случае определяются типоразмеры машин, в рабочие зоны которых попала это расчетная точка Qp и HРПР, и по индивидуальным характеристикам выявленных дымососов определяются их КПД, углы направляющих аппаратов и потребляемые мощности.

Сравнение мощностей подходящих дымососов дает возможность выбирать типоразмер с наименьшей потребляемой мощностью при работе с максимальной нагрузкой.

Однако следует учесть, что при эксплуатации парогенератор, а следовательно, и дымосос могут работать с нагрузкой, меньшей выбранной Qp. Такие режимы обеспечиваются регулированием, что неизбежно связано с потерей энергии. Поэтому для окончательного выбора дымососа необходимо сравнить их эксплуатационную экономичность. Для этого используется годовой график

36

нагрузки типа: Z100%=1000 ч, Z90%=1000 ч, Z80%=1000 ч, Z70%=1000 ч, где

Z100% - число часов работы оборудования при нагрузке

100 %;

Z70, 80, 90 % - число часов работы соответственно при 90, 80 и 70 %.

Годовой график нагрузки используется для подсчета расхода электроэнергии, потребляемой дымососом;

АГОД (NZ )100% (NZ )90% (NZ )80% (NZ )70% , (4.13)

где Агод - расход электроэнергии для привода дымососа, работающего в соответствии с годовым графиком нагрузки;

(NZ)100 70% - расход электроэнергии при работе дымососа соответственно при 100, 90 % и т. д. нагрузки. Причем (NZ)100% и т. д. включает мощность при 100 % нагрузки и числа часов работы при 100 % нагрузки и т.д.

Мощность дымососа при различных нагрузках определяется по формуле

где Qi; Hi - соответственно производительность и напор дымососов.

При этом

Q100% QP ; Q90% 0,9QP; Q80% 0,8QP;

2 H100% Hрпр ; Н90% Н100% Н90% .

Н100%

Определение Нi основывается на соотношении

Q 2 Hi Hрпр Qi .

p

Значение ηэ можно найти по индивидуальным характеристикам или из выражения

37

Наиболее экономичный дымосос выбирается после сравнения годовых расходов электроэнергии всеми отобранными дымососами. Выбирается дымосос с наименьшим годовым расходом энергии. Установленная мощность электродвигателя определяется по формуле

где э - коэффициент запаса мощности, равный 1,1;

эр - эксплуатационный КПД машины при расчетном

режиме.

По расчетной мощности по каталогу электродвигателей выбирают требуемый электродвигатель или ближайший больший.

При выборе электродвигателя необходимо учитывать, что крутящий момент электродвигателя должен быть равен или больше момента сопротивления машины. Для малых и средних по производительности дымососов это условие всегда осуществляется. Для крупных дымососов с большими маховыми моментами выбор электродвигателя следует производить по каталогу завода-изготовителя тягодутьевых машин либо согласовать этот вопрос с заводом.

4.2. Определение рабочего режима дымососа на сеть

Выбранный дымосос должен обеспечить необходимые значения давления и расхода газа. Превышение заданных величин производительности и давления приводит к перерасходу электроэнергии на привод дымососа. На рис. 3 приведены характеристики сети и дымососа. Давление изменяется по кривой 1, а сопротивление сети - по кривой 2.

38

Следовательно, дымосос, включенный в сеть 2, не можетиметь производительность больше величины QА , так давление будет меньше сопротивления сети и поток не сможет преодолеть сопротивление сети при производительности, большей QА. Точка А называется точкой равновесного рабочего режима, при котором давление, развиваемое дымососом, численно равно гидравлическим потерям сети.

При выборе дымососа для данной сети задается ее рабочий режим. От точности его определения зависит работоспособность и экономичность системы сеть-дымосос. Если расчетный режим будет выбран левее точки максимума производительности, то экономичность дымососа снизится, если правее точки А, то дымосос не обеспечит отвода газов.

Рис. 3. Характеристика сети и дымососа: I - дымососа; 2 - сети без диффузора; 3 - сети с диффузором за дымососом

Дымосос может быть установлен в сети на стороне всасывания, нагнетания или комбинированно (рис. 4). При этом сеть может быть как замкнутая, так и разомкнутая.

Давление, развиваемое дымососом, для каждого из этих вариантов распределяется по участкам сети по-разному, и

39