12. Тягодутьевые машины

Задача тягодутьевых машин – отсос дымовых газов и подача воздуха для обеспечения нормальной работы котла на всех нагрузках. Большое значение имеет обеспечение надежности их работы, ибо лопат­ки дымососов подвергаются износу летучей золой. Большое значение имеет также экономичная работа тягодутьевых машин. Так, от рациональной аэродинамики ротора зависит КПД (50 – 90%), а, следователь­но, и расход на собственные нужды котельной установки.

В тягодутьевых установках применяются следующий машины: цен­тробежные (радиальные) вентиляторы с лопатками, загнутыми вперед (рис. 72а), или с лопатками, загнутыми назад (рис. 72б), и осевые машины (рис. 73).

Вентиляторы и дымососы с лопатками, загнутыми вперед, нашли широкое применение благодаря тому, что даже при умеренных значениях окружной скорости они позволяют создать достаточно высокие давления. Однако эти машины имеют невысокий КПД (65–70%). Такие тягодутьевые машины распространены в котельных установках относительно небольшой мощности.

Центробежные тягодутьевые машины с лопатками, загнутыми назад, являются наибо­лее совершенными – КПД = 85÷90%. Однако повышение давления по­лучается в 2 – 2,5 раза меньшим, чем у машин с лопатками, загнутыми вперед.

Поскольку развиваемое давление, пропорционально квадрату расхода на выходе из рабочего колеса, то приходится применять более высокую окружную скорость, что требует весьма тщательной балансировки ротора. Запыленность газового потока отрицательно сказыва­ется на работе рабочего колеса.

Рис. 72. Центробежный (радиальный) вентилятор:

а – лопатки, загнутые вперед; б – лопатки, загнутые назад

Для котлов к энергоблокам мощностью 300 МВт и выше в качестве дымососов получили распространение осевые машины. В них газ движется вдоль оси.

Рис. 73. Осевая тягодутьевая машина

Осевые тягодутьёвые машины имеют достаточно высокие КПД (около 65%). Коэффициент повышения давления на сту­пень – невысокий, поэтому применяют несколько ступеней. На электро­станциях работают двухступенчатые осевые дымососы. В связи с повы­шенной окружной скоростью осевые машины имеют высокий уровень шума. Большая доля динамического давления создает определенные трудности превращения его в статическое. Малый радиальный зазор между лопатками и кожухом создает дополнительные требования к монтажу и эксплуатации.

Выбор дымососов и вентиляторов

Выбор вентилятора или дымососа сводится к подбору машины, обеспечивающей с соответствующими запасами требуемые производительность и давление и потребляющей при принятом способе регулирования наименьшее количество энергии при эксплуатации.

Аэродинамический расчет ведется на номинальную нагрузку котла. Для определения расчетного режима, учитывающего различные эксплуатационные отклонения от расчетных условий, а также регламентированные отклонения гарантийных данных заводов-изготовителей вентиляторов и дымососов, принимаются коэффициенты запаса.

Коэффициенты запаса для дымососов и вентиляторов принимается: по производительности β₁=1,05, по давлению β₂=1,1.

Таким образом, расчетная производительность машины определяется по формуле:

, м³/с ,

где V - расход газов или воздуха при номинальной нагрузке котла, м³/с; при двухкорпусных (двухпоточных) котлах с несимметричной нагрузкой величина V принимается с учетом имеющейся неравномерности работы корпусов по топливу согласно тепловому расчету; h_бар - барометрическое давление, мм рт.ст.

Расчетное полное давление машины определяется по формуле

Н_р = β₂ ΔН_п , Па ,

где ΔН_п - перепад полных давлений в тракте при номинальной нагрузке котла.

Чтобы определить, удовлетворяет ли данная машина требуемым значениям Q_р и Н_р, необходимо предварительно привести Н_р к тем условиям (плотность перемещаемой среды), для которых заводом-изготовителем дается характеристика машины:

, Па;

,

где ρ_о - плотность перемещаемых газов, кг/м³, при 0 °С и 760 мм рт.ст; Т - абсолютная температура воздуха или газов у дымососа или вентилятора; Т_зав - абсолютная температура воздуха или газов по заводской характеристике машины, К.

Вследствие ограниченного количества типоразмеров вентиляторов и дымососов, выпускаемых заводами, как правило, не удается подобрать машину с характеристикой Q – H расчетного режима тракта . В этом случае необходимо, чтобы характеристикаQ – H выбранной машины была по возможности ближе к расчетной, во избежание дополнительных потерь мощности на регулирование.

Этому условию могут удовлетворять несколько разнотипных машин. Следует учитывать, что в эксплуатационных условиях машина обычно работает значительную часть времени на расходах, меньших чем расчетный. С этим неизбежно связаны потери мощности на регулирование. Поэтому необходимо провести сравнение возможных вариантов машин и способов их регулирования во всем диапазоне нагрузок котла и выбрать из них экономически наиболее выгодный. Для правильного решения этой задачи следует иметь годовой график нагрузки котельной установки или определить ту нагрузку, при которой котел будет наиболее длительно эксплуатироваться и решать задачу применительно к этой нагрузке.

При выборе дымососа, работающего на дымовых газах твердых топлив, следует по условиям уменьшения износа выбирать рабочее число оборотов дымососа не выше 740 об/мин при Q_р ≥ 21 м/с и не выше 980 об/мин для малых машин с Q_р < 21 м/с.

Регулирование производительности тягодутьевых машин

Регулирование производительности тягодутьевых центробежных машин может осуществляться двумя способами: дросселированием потока дымовых газов или воздуха и изменением частоты вращения ротора вентилятора.

Способ регулирования производительности дросселированием прост в устройстве и обслуживании: регулирование осуществляется поворотными заслонками на трассе газа или воздуха, однако это самый неэкономичный метод из-за больших энергетических потерь. Более экономичным будет регулирование производительности тоже дросселированием, но особыми направляющими аппаратами (системой лопаток) на всасе вентилятора, установленными аксиально (вдоль оси) или радиально. Сущность этого способа регулирования заключается в том, что с помощью дистанционного направляющего аппарата поток закручивается так, что создается почти безударный ввод его в крыльчатку. Особенно большой эффект этот метод дает при нагрузках 70% и выше. В условиях, где преобладают высокие коэффициенты нагрузок оборудования, это регулирование особенно эффективно.

Максимальная экономичность относится к регулированию частотой вращения с помощью установки двухскоростного электродвигателя или гидромуфты.

Изменение характеристик Q - H тягодутьевого оборудования при изменении числа оборотов определяется по следующим зависимостям:

- производительность

, м³/с

- напор

, Па

- мощность

, Вт,

где n – число оборотов об/мин.