Учебное пособие 1171

нахождение точки рабочего режима дымососа в каждом конкретном случае имеет свои особенности.

где Pdv - динамическое давление дымососа;

hвс - потери давления на всасывающем участке сети между сечениями 1-1 и 2-2;

hн - потери давления на нагнетательном участке сети между сечениями 3-3 и 4-4;

hвых 0,5pV 2 - динамическое давление потока в

выходном сечении 4-4.

Чтобы определить полное гидравлическое сопротивление сети hc, необходимо просуммировать потери давления на участках всасывания, нагнетания и динамическое давление в выходном сечении сети. Для сети, расположенной на стороне всасывания, давление дымососа

Psv Pdv hBC hвых.

Поскольку Pdv=hвых, то Psv hBC , т. е. статическое давление вентилятора равно сопротивлению сети.

Следует отметить, что обычно в газоочистных сооружениях за дымососом расположены лишь короткий участок газохода и дымовая труба. Поэтому сопротивление

40

этого участка сети ничтожно мало и преодолевается самотягой дымовой трубы. В связи с этим завод-изготовитель отечественных типов дымососов для газоочистных сооружений прикладывает к паспорту только характеристику статического давления Psv(Q).

Давление создаваемое дымососом, распределяется между всасывающим и нагнетательным участками сети пропорционально их coпротивлениям. Можно уменьшить гидравлическое сопротивление сети, а эффективность работы дымососа повысить, если снизить динамическое давление Pdv в выходном сечении дымососа установкой диффузора. Диффузор, расположенный за дымососом, это элемент сети. Потери давления навыходе из сети без диффузора равны hвых, в диффузоре - сумме потерь в самом диффузоре и динамического давления в выходном сечении диффузора. Следовательно, при установке диффузора сопротивление сети уменьшается на величину hвых 1 Д т 2 . В результате

снижения сопротивления сети расход газа в ней увеличится на величину ΔQ. Причем изменения этих величин значительнее, чем даже эффективность диффузора, т.е. чем меньше коэффициент потерь Д и больше степень диффузорности mД .

При больших углах раскрытия диффузора режим течения газа в нем может сопровождаться значительным вихреобразованием и потери давления в диффузоре станут больше потерь динамического давления на выходе из него. В этом случае применение диффузора не будет эффективным. Это следует учитывать при конструировании сети. Площадь сечения участков сети, расположенных после дымососа, не должна быть меньше площади выходного сечения дымососа.

Увеличение расхода газа в сети зависит от формы кривой характеристики Pv(Q) дымососа, расход будет максимальным на участках характеристики, близких к горизонтальной линии.

41

4.3. Аэродинамический расчет воздушного тракта

Аэродинамический расчет воздуховодов производится на номинальную нагрузку котла. Температура холодного воздуха, принимается 30 °С [5]. Количество воздуха определяется по формуле

где Т - коэффициент избытка воздуха в топке;

Т , ПЛ - присосы воздуха в топку и систему пылеприготовления;

ВП - присосы воздуха в воздухоподогревателе, равная присосу в нем по его газовой стороне.

При рециркуляции горячего воздуха в воздухоподогревателе расход воздуха через вентилятор равен

воздуха;

tВП' - температура подогретого воздуха при рециркуляции.

Воздуховод от вентилятора до воздухоподогревателя и участок всасывающего воздуховода после ввода

рециркулирующего воздуха рассчитывается с учетом VХВ' . Расчет воздуховодов, как и газопроводов, сводится к определению местных сопротивлений трения, которые рассчитываются, если скорость воздуха более 10 м/с. Местные сопротивления определяются по известным зависимостям. Плотность газов в данном случае заменяется плотностью воздуха при соответствующей средней температуре на рассчитываемом участке.

42

Расход горячего воздуха определяется по формуле

Объем первичного воздуха, отводимого в систему пылеприготовления, определяется по нормам теплового расчета. Тракт горячего вторичного воздуха к горелкам рассчитывается на оставшийся объем горячего воздуха.

Сопротивление горелки подсчитывается как местное сопротивление тракта горячего воздуха:

где Г - коэффициент сопротивления горелки; ω2 - скорость вторичного воздуха при входе в горелку,

определяемая по формуле

Vв.возд , м/с.

23600Тгор

Внекоторых случаях ω2 может быть принята равной

22-25 м/с.

Самотяга воздушного тракта подсчитывается по формуле

только для 2 участков. Первый участок - разность отметок ввода в воздухоподогреватель холодного и выхода горячего воздуха. Второй участок - разность отметок вывода горячего воздуха из воздухоподогревателя и ввода его в топку :

где h - сумма сопротивлений отдельных участков воздушного тракта;

760 - поправка на давление.

hбар

При уравновешенной тяге перепад полных давлений

где hT' - разряжение в топке на уровне ввода воздуха:

где hT'' - разряжение на выходе из топки;

h - расстояние между центрами сечения выхода продуктов сгорания из топки и расположением горелочных устройств в топке, м.

Вентилятор выбирается аналогично выбору дымососа. Однако если для дымососа в выражении

Тз=200 + 273 К (заводская характеристика), то для вентилятора

Тз=20 + 273.

При выборе соответствующего типоразмера вентилятора используется сводный лист характеристик вентиляторов. В остальном методика выбора вентилятора и электродвигателя аналогична приведенной для дымососа и электродвигателя.

44

5.ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

5.1.Снижение загрязнения атмосферного воздуха

Основными продуктами сгорания угля, воды и пара являются загрязненные твердые и газообразные вредные вещества: окислы серы и азота, зола, сажа и др. При неполном сгорания топлива дымовые газы содержатокись углерода СО и несгоревшие углеводороды, которые являются вредными. Критерием санитарной оценки среды является их предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе. Под ПДК следует понимать такую концентрацию различных веществ и химических соединений, которая при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм человека, флору, фауну и сооружения не вызывает вредного воздействия. ПДК атмосферных загрязнений воздуха имеют два показателя: среднесуточные за 24 ч и максимально-разовые за 20 минут.

В табл. 6 приведены ПДК вредных веществ в воздухе. Расчеты ведутся по каждому веществу в отдельности, с тем чтобы концентрация каждого из них не превышала

значений, приведенных в таблице. Для котельных устанавливаются дополнительные требования по суммированному воздействию серы и азота, которое определяется следующим выражением:

продуктов сгорания, мг/м3 (табл. 6).

Приведенные допустимые концентрации этих веществ предотвращают вредное воздействие на здоровье людей и животных. Поэтому разработаны также ограничения, называемые нормами предельно допустимых выбросов (ПДВ).

45

Эффективными поглотителями окислов серы, содержащихся в уходящих газах в незначительных концентрациях (0,1-0,3 %), являются: водные растворы или взвеси веществ, переводящие окислы серы в сульфаты или сульфиты, например установки для очистки газов от окислов серы известковым молочком [6].

Окислы азота действуют на органы дыхания живых организмов и вызывают ряд заболеваний, а также негативно влияют на здания, сооружения, оборудование и материалы. Образуются они за счет окисления содержащегося в топливе азотаи азотавоздуха, а такжесодержатся в продуктахсгорания топлива: угля, мазута, природного газа.

В результате реакций в топке образуется до 90 % окиси азота NО. Образование двуокиси азота NO2 за счет доокисления NО требует значительного времени и происходит в атмосфере. Концентрация окислов азота в дымовых газах котлов составляет от 0,1 до 1,3 г/м3. Очистка дымовых газов от окислов азота экономически не целесообразна. Образование окислов азота в топке уменьшается при снижении адиабатной

46

температуры горения, уменьшении времени пребывания азота и кислорода в зоне высоких температур, а также при уменьшении коэффициента избытка воздуха в факеле. Для снижения окислов азота применяется рециркуляция продуктов сгорания в топку при температуре 300-400 °С из конвективной шахты котла. При этом удается уменьшить содержание окислов азота до 40-50 %. Рециркуляция газа уменьшает температуру горения и концентрацию кислорода. При этом снижается скорость горения, растягивается зона

5.2. Уменьшение загрязнения водоемов

Сброс в водоемы новых веществ, ПДК которых не определена, запрещен. В табл. 7 приведены значения ПДК в водоемах, в мг/кг.

В зависимости от требований к качеству добавочной воды применяются различные водоподготовительные установки. При производительности 200 м3/ч стоками сбрасываются 0,2-0,25 т. различных солей.

Нефтепродукты наносят серьезный вред водоемам, так как образуют пленку на поверхности воды, а также образуют донные отложения, изолируют флору и фауну от остальной части водоема. Кроме того, нефтепродукты даже в небольших концентрациях оказывают губительное воздействие на икру рыб. В сточных водах от химических промывок содержится до 70-90 % применяемых реагентов.

Взаимодействие воды с золой приводит к тому, что определенная часть золы растворяется в воде, остальная образует с ней суспензии. Состав примесей в воде и их количество зависят от химического состава золы, системы гидрозолоудаления и степени очистки дымового газа от золы.

Вода систем гидрозолошлакоудаления может содержать повышенную концентрацию фторидов, мышьяка, ванадия, иногда ртути и германия, т. е. веществ и их соединений, имеющих вредные свойства.

Существуют несколько методов очистки сточных вод: отстаивание, флотация и фильтрование. Широкому распространению метода отстаивания способствует самопроизвольность разделения воды и нефтепродуктов и высокая эффективность разделения.

Заключительной стадией очистки сточных вод, загрязненных нефтепродуктами, является фильтрование, основанное на применении эмульгированных частиц нефтепродуктов к поверхности зерен фильтрующего материала. В качестве которых используют кварцевый песок и антрацит, а также сульфоуголь, отработанный в Na-катионитных фильтрах. Выделенные нефтепродукты подогреваются паром и далее направляются в котельную для сжигания.

При работе котлов на твердом топливе с замкнутой системой шлакозолоудаления возможен сброс промывочных и консервационных растворов непосредственно на золоотвалы, если значения РН осветленной воды в нем не выше 8.

48

Обезвреживание сточных вод систем гидрозолоудаления в полном объеме затруднительно из-за больших расходов и высокой концентрации примесей. В этом случае главным является снижение концентраций в них токсичных примесей до величин, при которых возможны их сбросы в водоемы.

В настоящее время ведутся исследования методов очистки сточных вод от токсичных примесей никеля, ртути, цинка, мышьяка. Некоторые полученные данные показывают, что при определенной концентрации возможно достаточно глубокое удаление токсичных примесей из сточных вод ГЗУ без строительства специальных очистных coоружений.

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КОТЕЛЬНЫХ

Оценка эффективности, сопоставление вариантов технических решений производятся на основании ряда технико-экономических показателей. К ним относятся, прежде всего, КПД котельного агрегата, брутто ηбр и нетто ηн, характеризующие степень использования теплоты, содержащейся в топливе.

6.1. Удельные параметры, характеризующие технико-экономические показатели котельных

Для удобства сопоставления котельных, имеющих различные производительности и вспомогательное оборудование, в качестве показателя используется расход условного топлива на единицу отпущенного тепла:

где вВ - годовой расход условного топлива, кг или т;

49