книги из ГПНТБ / Рябов П.И. Передвижные паровые котлы

В передвижных паровых котлах дымовые трубы устраи­

ваются съемными или откидными. Высота их ограничена габаритами и весом установки. Однако, учитывая растопку котла при естественной тяге, высоту дымовой трубы же­ лательно иметь наибольшей. В своем основании дымовая труба должна иметь плотное соединение с дымовой короб­

кой, исключающее подсос холодного воздуха, который сни­ жает силу тяги.

При ограниченной высоте дымовой трубы и форсиро­

ванной работе топки, даже на дровах, естественная тяга

оказывается недостаточной. Поэтому в .передвижных паро-

Рис. 10-8. Паровой сифон.

вых котлах применяется искусственная тяга — вытяжная

или нагнетательная.

Вытяжная искусственная тяга, осуществляемая при по­ мощи парового сифона, устанавливаемого в основании ды­ мовой трубы, получила широкое распространение в пере­ движных паровых котлах. Она проста ;по устройству, хотя и недостаточно экономична (расход пара на сифон состав­

ляет 8—10% обшей паропроизводительности котла).

Паровой сифон, показанный на рис. 10-8, состоит из:

газовой трубы 1 (диаметром ’/2—3/а"), подводящей пар непосредственно из парового пространства котла или глав­ ного паропровода, расширяющегося сопла 2, ввинченного в тройник 3, запорного вентиля 4, установленного на па­ роподводящей трубе 1 и предназначенного для регулирова­

ния силы тяги или отключения сифона. Выходя из сопла

с большой скоростью, .пар увлекает за собой дымовые га­ зы в трубе и тем самым усиливает тягу. Последняя зависит от давления и количества пара, которое подводится в си­ фон. Большое влияние на силу вытяжной тяги оказывает

точность установки сопла, которое должно быть располо­

жено строго вертикально и в центре дымовой трубы. Рас-

222

смотренный сифон прост по устройству и надежен в работе.

В случае засорения сопла предусмотрена возможность про­ дувки паропроводящей трубы 1, имеющей отвинчивающую­ ся заглушку.

Передвижные котлы паросиловых установок оборудова­ ны комбинированными устройствами для создания вытяж­ ной тяги, состоящими из фбрсового конуса, использующего отработанный пар, и сифона, работающего на перегретом паре. Такое устройство, применяемое в паросиловой уста­ новке ЛПУ-1, показано на рис. 10-9. Основание 1 выполне­

но в виде цилиндрической отливки с полым коленом внут­ ри, присоединяемым к выхлопной трубе паровой машины.

Стальная насадка 2 для выхода отработанного пара имеет

четыре отверстия, расположенные по окружности парового сопла 3, к которому подводится перегретый пар по боко­

вому отверстию, просверленному в насадке. Дымовая труба состоит из конфузора 4, имеющего внизу фланец и уста­ навливаемого на посадочное кольцо основания 1, и диф­ фузора 5, сваренного с конфузором 4. Стенки конфузора наклонены под углом 30°, а стенки диффузора—под углом

5° к вертикальной оси. Для уплотнения конфузора с осно­ ванием служит асбестовая прокладка. Все сопла доступны

для очистки благодаря тому, что дымовая труба, скреплен­

ная с чугунным основанием накидными застежками, легко может быть снята.

Действие комбинированного вытяжного устройства про­ исходит следующим образом. Отработанный выхлопной пар, если он не используется для целей теплоснабжения, из выхлопной трубы паровой машины поступает в полое колено основания. Выходя через периферийные сопла фор-

сового конуса, выхлопной пар создает разрежение в кон­ фузоре, увлекая за собой продукты сгорания. Сифон пере­ гретого пара в это время выключен. В том случае, когда отработанный пар расходуется на нужды теплоснабжения,

вытяжная тяга создается струей перегретого пара, выте­ кающей из центрального сопла.

Вытяжная вентиляторная тяга, создаваемая так назы­

ваемым дымососом, более экономична по сравнению с па­

ровой. Однако оборудование ее значительно сложнее, так как требуется двигатель для привода дымососа, а это в пе­ редвижных котельных установках не всегда можно осуще­ ствить. В эксплуатации вентиляторная вытяжная тяга сложнее и менее надежна.

Нагнетательная искусственная тяга заключается в том,

223

что в зольнике (поддувале) с помощью дутьевого венти­ лятора или пародутьевого аппарата создается повышенное давление воздуха, необходимое для преодоления сопро­

тивлений воздушного тракта. Сопротивление газового тракта при этом преодолевается за счет тяги, создаваемой дымовой трубой.

В передвижных паровых котлах в качестве дутьевых

вентиляторов используются центробежные вентиляторы вы­ сокого давления, которые приводятся в действие паровым

224

двигателем, двигателем внутреннего сгорания или электро­ двигателем.

Пародутьевые аппараты широко применяются в котель­ ных установках речных судов, работающих на антраците. Паровое дутье обеспечивает одновременно додачу воздуха к слою горящего топлива и подпаривание последнего. На­ гнетаемая 'паровоздушная смесь способствует охлаждению колосниковой решетки и разрыхлению шлаков.

Пародутьевые аппараты бывают внутренними, устраи­ ваемыми непосредственно в зольнике, или выносными, мон­ тируемыми вне котла, но поблизости от него. Внутренние пародутьевые аппараты занимают меньшее 'место, но уве­ личивают высоту зольника и соответственно котла; обслу­ живание зольника при этом затруднено. Выносные паро­ дутьевые аппараты, устанавливаемые горизонтально или вертикально, требуют большего места, но в этом случае

обслуживание зольника удобнее.

Простейший пародутьевой аппарат состоит из парового сопла, камеры смешения, горловины и диффузора. Струя пара, вытекающая из сопла с большой скоростью, увлекает за собой окружающий 'воздух в камеру смешения, проход­ ное сечение которой уменьшается до размеров сечения гор­ ловины. Из горловины смесь поступает в расширяющийся диффузор, где происходит преобразование кинетической энергии струи в потенциальную энергию давления. Избы­

точное давление воздуха под колосниковой решеткой, раз­ виваемое пародутьевым аппаратом, может достигать

40—50 мм вод. ст.

Пародутьевые аппараты по сравнению с дутьевыми вен­

тиляторами обладают рядом преимуществ: они предельно

от давления лара в котле, неприятный шум при работе.

1 Аппараты, имеющие диффузор квадратного сечения и четыре со­ пла, наиболее экономичны.

Глава одиннадцатая

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПЕРЕДВИЖНОГО ПАРОВОГО КОТЛА

11-1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА

Тепловой расчет, положенный в основу проектирования

передвижного парового котла, имеет своей целью опреде­ ление размеров топки, лучевоспринимающих и конвектив­ ных поверхностей нагрева, необходимых для .получения за­ данной (номинальной) производительности при заданных

параметрах пара (давлении и температуре), виде 'топлива

и к. п. д. агрегата. Тепловым расчетом определяют также расход топлива, потребное количество воздуха и объем про­ дуктов сгорания. Данные, полученные в результате тепло­ вого расчета, используются при расчетах циркуляции, тяги,

а также при расчете основных элементов котла на проч­ ность.

При поверочном тепловом расчете передвижного паро­ вого котла, конструкция и размеры которого известны, определяют (для заданного вида топлива и расчетной на­ грузки): паропроизводительность, расход топлива, потреб­ ное количество воздуха и объем продуктов сгорания, тем­ пературу газов на границах между отдельными поверхно­ стями нагрева, к. п. д. котла. Расчетом циркуляции выяв­ ляют надежность охлаждения поверхностей нагрева котла. В результате .поверочного теплового (расчета выясняют эко­ номичность и надежность работы котельного агрегата,

а также устанавливают необходимые мероприятия по его

реконструкции, если в этом есть надобность.

В задание для теплового расчета проектируемого пере­ движного парового котла входят следующие данные: па­ ропроизводительность котла, рабочее давление пара, влаж­ ность или температура перегрева пара, температура пита­ тельной воды, температура окружающего воздуха, вид топ­ лива, габариты и вес котла.

Исходными величинами для поверочного теплового рас­ чета передвижного парового котла являются конструктив­ ные характеристики (площадь колосниковой решетки, объем топки, размеры поверхностей нагрева и др.), а так­ же рабочее давление пара, вид топлива, температура пи­ тательной воды и окружающего воздуха.

Паропроизводительность передвижного парового котла должна быть задана с учетом расхода пара на собствен-

226

ные нужды котла (топливная форсунка, сифон, инжектор и т. д.). Расход пара на собственные нужды можно прини­ мать в размере 14—17% общей паропроизводительности котла, работающего на древесном топливе, и 22—27% ее при работе котла на жидком топливе, которое распыляется с помощью паровой форсунки. В обоих случаях учтен рас­ ход пара на создание тяги с помощью парового сифона и питание котла водой с помощью инжектора.

Влажность пара принимают, учитывая тип и конструк­ цию котла. Пар с наибольшей влажностью выдают гори­ зонтальные передвижные паровые котлы жаротрубного и

комбинированного типов, с наименьшей — вертикальные котлы водотрубного и комбинированного типов. Вообще же

влажность пара в передвижных паровых котлах находится в пределах 5—12%.

Тепловой расчет передвижного парового котла ведут обычно на температуру окружающего воздуха минус 20° С.

Расчетная температура питательной воды при этих услови­ ях не должна превышать: 2° С—при отсутствии подогрева воды и питании котла с помощью насоса, 40° С—при нали­ чии подогрева воды и питании с помощью насоса, а так­ же при питании котла инжектором без предварительного подогрева воды, 80° С—при подогреве воды и питании кот­ ла инжектором.

Габариты и вес передвижного парового котла задаются в зависимости от типа и системы котла, размеров монтаж­

ной площадки и грузоподъемности передвижной базы. При этом учитываются также особенности пароиспользующего

(паросилового) оборудования, монтируемого вместе >с кот­ лом.

Тепловой расчет передвижного парового котла произ­ водится в основном по нормам, разработанным ВТИ и ЦКТИ. Однако при этом учитываются специфические осо­ бенности передвижных паровых котлов.

11-2. РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ И ТЕПЛОСОДЕРЖАНИЙ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

Теоретическое количество сухого воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива,

И = 0,0889 (Ср + 0,375So p+K) +

Если химический состав топлива неизвестен, то теорети­ ческое количество воздуха с достаточной для практики точ­

ностью может быть определено по приближенной формуле, предложенной проф. С. Я- Корницким:

Практически необходимое количество воздуха, при ко­

тором горючие вещества данного вида топлива полностью окисляются, должно быть больше теоретического. Это ко­ личество воздуха зависит от присоса в топку, который опре­

сос воздуха. Следовательно, при выборе коэффициента из­ бытка воздуха а необходимо учитывать конструкцию топ­ ки. На величину коэффициента избытка воздуха а оказы­ вает влияние тепловая нагрузка топочного объема: с уве­ личением нагрузки коэффициент избытка воздуха а резко

уменьшается (рис. 11-1). Необходимо также иметь в виду,

что коэффициент избытка воздуха а по мере продвижения газов по газоходам увеличивается за счет присосов воздуха извне.

228

В табл. 11-1 приводятся значения коэффициентов из­ бытка воздуха а для некоторых передвижных паровых кот­ лов, работающих на дровах и жидком топливе.

Таблица 11-1

Коэффициэнт избытка воздуха

229

Теоретические объемы продуктов сгорания (т. е. при избытке воздуха а=1) определяют по следующим форму­

лам:

Суммарный объем трехатомных сухих газов (СОа и SOa)

Объем водяных паров без парового дутья или парового

распыления жидкого топлива

V°aO = 0,l 1 lHP + 0,0124U7p-4-0,0161V° [нм3/кг\. (11-6)

Объем водяных паров при паровом дутье или паровом распылении жидкого топлива

VHao==0-111HP + 0,0124U7P+0,0161V0+ 1,24С?ф \нм?[кг\,

где 7 —теплосодержание дымовых газов при а=1, ккал[кг\

7°—теплосодержание воздуха, теоретически необходи­ мого для сгорания 1 кг топлива, ккал[кг.

230

Теплосодержание дымовых газов при коэффициенте из­

пературы наносят на график, называемый /—/-диаграммой. Последняя значительно облегчает счетную работу при по­ следующем тепловом расчете котла. По кривой, нанесенной на график, определяют теплосодержание газов по извест­ ной температуре или, наоборот, по полученному теплосо­ держанию находят температуру газов.

11-3. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС И ПОТЕРИ ТЕПЛА

Количество тепла, вносимого в топку котла, называют

располагаемым теплом. На 'подогрев и испарение воды и перегрев пара используется часть этого тепла. Другая часть

располагаемого тепла теряется с уходящими газами, вслед­

ствие химической и механической неполноты сгорания,

а также в окружающую среду. Распределение располагае­ мого тепла на полезно используемое тепло и тепловые по­ тери носит название теплового баланса котельного агре­ гата.

231