Лекции по ТМ и ВО ТЭС

Уровень звуковой мощности на выходе из дымовой трубы определится по выражению

Lwтт Lw Lw ,

(15)

где Lw — потери мощности в газовом тракте дымосос — дымовая труба и в дымовой трубе, дБ. Снижение уровня звуковой мощности в газовом тракте может происходить как за счет поглощения стенками газохода и дымовой трубы, так и за счет местных сопротивлений, имеющихся в тракте.

Поглощение звуковой мощности стенками газового тракта определяется по выражению

(16)

где α – коэффициент звукопоглощения, зависящий от частоты звука и материала стенок газового тракта. При частоте звука 1 кГц для металлических поверхностей α = 0,04, для футерованных кирпичом α = 0,35. Потери уровня звуковой мощности в поворотах на 90° (коленах) составляет в среднем 3 дБ.

Таким образом, снижение звуковой мощности в металлических газоходах и дымовых трубах оказывается малым, и уровень звуковой мощности на выходе дымовой трубы Lw тр, особенно при установке в тракте осевых дымососов, — недопустимо высоким. При футерованных кирпичом железобетонных трубах звуковая мощность в тракте снижается достаточно эффективно.

Уровень звукового давления на территории вокруг ТЭЦ, дБ, в зависимости от расстояния от устья дымовой трубы до некоторой точки земной поверхности r, м, определяется по выражению

где πr2 — площадь полусферы над земной поверхностью, где происходит распространение звука; — затухание звука в воздушной среде. Эта величина зависит от частотной характеристики звука. При f = 1 кГц = 6 дБ/км. — фактор направленности распространения звука по отношению к выходящей из трубы дымовой струе. При угле между струей и земной поверхностью β = 90° = 6 дБ.

Величина L должна быть не больше допустимого Lд перед зданиями, расположенными за территорией ТЭЦ. Согласно существующим санитарным нормам звуковое давление Lд на частоте 1 кГц для длительно действующих источников не должно превышать снаружи зданий в ночное время 40 дБ (для

старой застройки эти значения могут быть увеличены на 5 дБ). Если это условие не соблюдается, то за счет специальных мероприятий по шумоглушению шум должен быть снижен на величину

L L Lд .

(18)

Для газоходов больших сечений наиболее эффективны пластинчатые

глушители. На рис. 4 показана конструкция пластинчатого глушителя. Рис. 4. Пластинчатый глушитель во внешнем газоходе парового котла

1 — звукопоглощающий материал; 2 — стеклоткань; З — металлический перфорированный лист; 4 — обтекатель; 5 — газоход

Звукопоглощающий материал обвернут в стеклоткань, защищается от выдувания металлическими перфорированными листами. Для уменьшения гидравлического сопротивления перед пластинами устанавливаются обтекатели. В качестве звукопоглощающего материала может использоваться базальтовое волокно, которое является негорючим. Металлические листы должны обеспечить работу в условиях агрессивной среды. Коэффициент перфорации листов пластины не менее 30 %. Толщина пластин составляет 100— 200 мм, длина пластин не должна превышать 3 м. Для обеспечения необходимого снижения шума глушитель может состоять из нескольких секций.

1.4.

Расчетные

характеристики трактов и выбор тягодутьевых машин

Для выбора вентилятора или дымососа необходимо знать объем воздуха (газа) V, м3/с, в месте установки машины, перепад полных давлений

при номинальной нагрузке котла Нп, кПа, и плотность перемещаемого агента ρ, кг/м3. При выборе тягодутьевых машин вводятся коэффициенты запаса по расходу β1 и давлению β2 согласно данным в табл. 2.

Таблица 2. Коэффициенты запаса при выборе тягодутьевых машин

в данной формуле hб — барометрическое давление, мм рт. ст., в случае, если hб выражено в МПа, то, в числитель дроби вместо 760 следует подставить

0,1013.

Расчетное полное давление, кПа,

Hр 2 Hп ,

(20)

где Hп — перепад полных давлений при номинальной нагрузке парового котла, кПа.

Для выбора тягодутьевой машины развиваемое давление приводится к плотности среды, для которой дается характеристика заводом-изготовителем:

Hпрр kρНр .

(21)

где

Здесь ρ, ρ0, ρз — плотность перемещаемого машиной газа, то же приведенного к номинальным условиям, плотность воздуха по заводской характеристике, кг/м3; Т — температура газа у машины, К; Тз — то же по заводской характеристике, К; hб — барометрическое давление в месте установки вентилятора, мм рт. ст., при hб в МПа, см. пояснения к (9.31). Поправку kp вносят при расположении ТЭС на значительной высоте над уровнем моря:

hб 760 0,09H ,

где Н — высота местности над уровнем моря, м. Учитывается также разрежение на всасе дымососа.

Заводские характеристики строятся обычно для вентиляторов при tз = 30°С (р3 = 1,16 кг/м3), а для дымососов при tз = 100ºС (ρз = 0,947 кг/м3).

Мощность, кВт, потребляемая вентилятором при всех режимах, определяется по формуле

WQ Hп ,

э

(22)

где ψ — коэффициент, учитывающий уменьшение мощности за счет сжимаемости воздуха (газа), Q — расход газа, м3/с; Нп — перепад полных давлений в тракте, кПа; ηэ — эксплуатационный КПД тягодутьевой машины при регулировании ее направляющим аппаратом (определяется по заводской характеристике).

Характеристика тракта котельной установки обычно представляет собой квадратичную параболу в координатах Q-Н, точки которой могут быть получены из уравнения

Нi Hпост (Нрпр Нпост ) Q 2 ,

Qр

(23)

где Нпост — постоянная часть сопротивления тракта, не зависящая от количества проходящих газов. Точка пересечения характеристики тракта с предельной (верхней) кривой полного давления вентилятора называется исходным режимом, т. е. начальным режимом по условиям регулирования.

Выбор вентилятора производится таким образом, чтобы точка с параметрами Qp и Нрпр располагалась на характеристике в зоне высокого КПД вентилятора, желательно не меньше 90 % максимального значения КПД по характеристике.

Потребляемая вентилятором в расчетном режиме мощность определяется по графическим характеристикам или по формуле

W 1 QрНрпр . kр э

(24)

Расчетная мощность двигателя, кВт, определяется по потребляемой с запасом βз = 1,05:

Wдв зW .

Если двигатель выбран по режиму с введенным регулированием, то должны быть предусмотрены ограничители открытия направляющего аппарата. При отсутствии ограничителей двигатель выбирается по возможной наибольшей мощности.

Сопротивление тракта, преодолеваемого дутьевым вентилятором, при уравновешенной тяге и обычных камерных топках лежит в пределах от З до 5 кПа, а газового тракта — от 3,5 до 5,0 кПа. Существенное возрастание давления, преодолеваемого дутьевым вентилятором, происходит в случае применения наддува (8,9— 9,5 кПа), топок с горизонтальными циклонами без наддува (13 кПа) и топок с горизонтальными циклонами одновременно с наддувом (17,5 кПа). Дутьевые вентиляторы работают на чистом воздухе невысокой температуры, поэтому на выбор их аэродинамической схемы не влияют какие-либо особые условия и можно использовать машины, отличающиеся наиболее высокой экономичностью при заданном графике работ.

Лекция №16

1. Дымовые трубы и внешние газоходы

1.1. Типы дымовых труб иопределение их размеров

Внешние газоходы и дымовые трубы являются замыкающими элементами газовоздушного тракта и дымовые газы удаляются при сравнительно низких температурах (при 130—160 °С при сухих золоуловителях или без них и при 80—110°С при мокрых или комбинированных золоуловителях). В этих условиях агрессивные компоненты, содержащиеся в удаляемых газах, — окислы серы, влага, неуловленная зола — оказывают наибольшее влияние на ограждающие конструкции и вызывают их разрушение, что может привести к выходу из строя ТЭС или ее части. Поэтому основным требованием к внешним газоходам и дымовым трубам является высокая надежность их работы в течение всего срока эксплуатации ТЭС.

Назначением дымовой трубы является рассеивание содержащихся в дымовых газах токсичных веществ, с тем чтобы их концентрация на уровне дыхания не превышала предельно допустимых концентраций (ПДК).

Максимальная разовая концентрация вредных веществ определяется по пробам, отобранным в течение 20 мин, среднесуточная — за сутки.

До поступления газов в дымовую трубу должны быть приняты все возможные меры для очистки газов от твердых золовых частиц и окислов серы, а также подавления образования окислов азота в процессе горения.

Выброс в атмосферу частиц золы и недожога, г/с, находится по выражению

(1)

где В — расход топлива на ТЭС, кг/с; АР — зольность топлива на рабочую массу, %; q4 — потери теплоты от механического недожога, %; Qнр —

теплота сгорания низшая на рабочую массу топлива, МДж/кг; аун — доля твердых частиц, уносимых из топки (для топок с твердым шлакоудалением

— 0,95, с жидким шлакоудалением при открытых и полуоткрытых топках — 0,7 — 0,85); — степень улавливания твердых частиц в золоуловителях. Количество окислов серы в пересчете на SO2, выбрасываемых с дымовыми газами парового или водогрейного котла в атмосферу, при отсутствии специальных сероочистных устройств, г/с, находится по выражению

Мso2 20S pB1 so2 1 so2 ,

(2)

где Sp — содержание серы на рабочую массу, % ; so2 - доля окислов серы,

улавливаемых летучей золой в газоходах парового котла (для углей составляет в среднем 0,1); so2 — доля окислов серы, улавливаемых в мокром

золоуловителе (0,015 — 0,025). Секундный выброс NO2, г/с, определяется по формуле

МNO2 0,034 ВQнp 1 q4 /100 ,

(3)

где β — коэффициент, учитывающий влияние на выход окислов азота качества сжигаемого топлива (содержание Nг) и способа шлакозолоудаления (принимается по табл.1); k — коэффициент, характеризующий выход окислов азота на одну тонну сожженного условного топлива, кг/т.

Для котлов производительностью свыше 70 т/ч

12D ,

200 Dн

где Dн и D — номинальная и фактическая паропроизводительность котла или его корпуса, т/ч.

Таблица 1. Значения коэффициента β

Для котлов паропроизводительностью менее 70 т/ч

= D/20.

Для водогрейных котлов = 1, коэффициент k определяется по формуле

= 2,5Q / (20+Qн),

где Qн и Q — соответственно номинальная и фактическая тепловая производительность котла, Гкал/ч.

В случае применения специальных мер по подавлению окислов азота в процессе сжигания их выброс может быть снижен в 1,5—2,5 раза.

Минимально допустимая высота дымовой трубы h, м, при которой обеспечивается значение см, равное ПДК, для нескольких дымовых труб одинаковой высоты при наличии фоновой загазованности сф от других источников вредности, рассчитывается по формуле

(4)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы при неблагоприятных метеорологических условиях и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосфере.

М — суммарное количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с; F — безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; для газообразных примесей F = 1, для пыли при степени улавливания более 90 % F = 2, менее 90 % F = 2,5, V — объем дымовых газов на ТЭС, м3/с. Безразмерный коэффициент, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; N — число одинаковых дымовых труб;

(5)

параметр

f 103w02D0 ,

h2 T

где T — разность между температурой выбрасываемых газов Т и средней температурой воздуха Т s, оС, под которой понимается средняя температура самого жаркого месяца в 14 ч. При выбросе сернистого ангидрида и двуокиси азота учитывается их совместное действие в атмосфере. В этом случае выброс приводится к выбросу по сернистому ангидриду по выражению

M MSO2 5.88MNO2 .

(6)

Диаметр устья дымовой трубы D0 определяется по выражению

(7)

Скорость в устье дымовой трубы w0 выбирается на основании техникоэкономических расчетов и зависит от высоты трубы:

Дымовая труба, с одной стороны, является строительным высотным сооружением, с другой стороны, — элементом технологического цикла ТЭС, связанным с выбросом нагретых и, как правило, агрессивных дымовых газов, и состоит из газоотводящего ствола или футеровки, несущей конструкции-оболочки и фундамента.

Дымовые трубы должны обеспечить требуемую надежность работы электростанции, разрежение в газоходах и отсутствие избыточных давлений в дымовой трубе, возможность проведения осмотров, планового и аварийного ремонтов, возможность применения индустриальных методов строительства и монтажа в минимальные сроки.

Газоотводящий ствол должен противостоять воздействию температур и возникающих при этом напряжений, а также коррозии от воздействия агрессивных веществ, содержащихся в дымовых газах.

Оболочка дымовой трубы должна обеспечить высокую ее прочность как строительной высотной конструкции, подверженной воздействию ветровой нагрузки, собственного веса трубы, сейсмическим и метеорологическим воздействиям.

В качестве оболочки для дымовых труб современных ТЭС получила исключительное применение конструкция из монолитного железобетона, как правило, конической формы с изменяющейся по высоте толщиной стенки и степенью армирования. Угол наклона образующих конуса к вертикальной оси может изменяться — минимальный вверху и наибольший внизу. Верхняя часть трубы может на определенной части высоты выполняться цилиндрической формы. Внутренняя часть оболочек может быть либо гладкой, либо иметь уступы для укладки футеровки из кирпича. Оболочка опирается на железобетонный фундамент, который может иметь несколько вариантов выполнения — сплошной, кольцевой и др. Дымовые трубы по выполнению газоотводящего ствола можно разделить на две группы: без отдельных газоотводящих стволов, у которых форма ствола определяется формой оболочки (как правило, конической); с отдельным от оболочки газоотводящим стволом и проходным зазором между ними.

Дымовые трубы с отдельными газоотводящим и стволами имеют в верхней части минимальный уклон (в случае цилиндрической верхней части

— нулевой), который возрастает по мере приближения к цоколю (рис. 1).

Рис. 1. Дымовые трубы без отдельных газоотводящих стволов

а — с кирпичной прижимной футеровкой; б — с монолитной футеровкой из силикатполимербетона или цементполимербетона (двухслойная); в — покрытие слоем плотных золовых отложений на футеровку или железобетонный ствол (самофутерующиеся); г — с противодавлением в зазоре; 1 — железобетон; 2 — кирпичная футеровка; 3 — силикатполимербетон; 4 — нанесенные эоловые отложения; 5 — ентилируемый зазор; 6 — кирпичная футеровка

Трубы этой группы относятся к необслуживаемым, так как осмотр и ремонт их частей, соприкасающихся с газом, невозможны в процессе эксплуатации без отключения связанных с ними паровых котлов. Наибольшее распространение имеют трубы с кирпичной футеровкой (рис. 1, а). Внутренняя поверхность железобетонного ствола покрывается изоляцией

— эпоксидным лаком и стеклотканью. Футеровка выполняется из красного и кислотоупорного кирпича на кислотостойкой (диабазовой или андезитовой) замазке и опирается на железобетонные консоли несущего ствола, выполняемые через 30 — 50 м. Сопряжения футеровочной кладки на консолях выполняются путем укладки слезниковых кирпичей, служащих для стекания влаги, образующейся на поверхности футеровки. Для защиты верхнего обреза трубы на нем устанавливается чугунный колпак, собираемый из секций. Для установки на трубе светооградительных огней предусматривают светофорные площадки, располагаемые по высоте трубы через каждые 15 или 30м. Для обслуживания площадок делается ходовая лестница с ограждением. Предусматривается система грозозащиты. Трубу окрашивают полосами красного цвета шириной 2 — 2,5 м с интервалами по высоте 15 м. Основными недостатками дымовых труб с кирпичной футеровкой являются высокие трудозатраты на укладку кирпича и длительное время возведения (2—3 года). Поэтому получили применение трубы с монолитной футеровкой из силикатполимербетона и цемент полимербетона (двухслойные), показанные на рис. 1, б. При сооружении этих