Глава 18

ГАЗООТВОДЯЩИЕ ТРАКТЫ

§ 1. Конструкции и элементы газоходов

Основное назначение газоходов — подвод запыленного газа от металлургического агрегата к газоочистному аппарату и отвод газов от последнего в дымовую трубу. Газоходы бывают металлические и кирпичные. В большинстве случаев первые имеют круглое, а вторые — прямоугольное сечение и прокладываются в земле. Металлические газоходы делают сварными с разъемами в местах расположения арматуры и иногда фасонных частей. В необходимых случаях металлические газоходы снабжают ребрами жесткости. Скорость газа в газоходах (15—25 м/с) принимают исходя из двух противоположных требований. Низкие скорости обусловливают неоправданное увеличение размеров газоходов и осаждение в них пыли, что способствует постепенному их засорению. Высокие скорости влекут за собой большие потери давления, а значит и перерасход электроэнергии; лишь иногда при намеренной сепарации в газоходах крупной пыли скорость газа принимают менее 10 м/с.

Компенсаторы устанавливают при транспортировке газа температурой выше 70 °С на прямых участках газопроводов, где не обеспечивается самокомпенсация. Температурное удлинение газопровода определяют по формуле

ΔL_т = 12,5·10^-6Т_стL, (18.1)

где Т_ст — температура стенки газопровода, °С; L — длина газопровода, м.

Компенсаторы устанавливают иногда на газоходах перед вентиляторами и дымососами (независимо от температуры газа) в непосредственной близости от последних во избежание передачи усилий на механизмы и вибра­ций от механизмов на газоходы. На газоходах систем пылеулавливания обычно устанавливают линзовые или дисковые компенсаторы, данные по которым содержатся в справочниках [15].

Предохранительные клапаны на газоходах устанавливают в случаях, когда транспортируемые газы имеют взрывоопасные примеси. Клапан представляет собой патрубок с фланцем, на котором устанавливают диафрагму, разрушающуюся при повышении давления в газоходе.

Запорные и регулирующие клапаны применяют для регулирования расхода газа или полного отключения того или иного участка газового тракта. Клапаны могут быть как круглого, так и прямоугольного сечения. Для управления клапанами служат приводы: местные и дистанционные, ручные и электрические (реже пневматические), последние для автоматизированных систем. При выборе привода исходят из удобства обслуживания, передаваемого крутящего момента и диаметра вала клапана. Подробные данные по клапанам и приводам содержатся в справочниках [15].

§ 2. Основы аэродинамического расчета газоотводящего тракта

Полное расчетное сопротивление газоотводящего тракта Δр_р определяют как сумму сопротивлений размещенного в нем оборудования Δр_обор и сопротивлений соединительных газопроводов Δр_сопр, включая сопротивление дымовой трубы и теряемый при выходе динамический напор Δр_д, а также разрежение на выходе из технологического агрегата Δр_т:

Δр_р === Δр_т + Δр_обор + Δр_сопр + Δр_д. (18.2)

Потери в местных сопротивлениях Δр_мест подсчитывают по формуле

Δр_мест = w²_г/2, (18.3)

где w — скорость газа за местным сопротивлением, м/с; _г — плотность газа при рабочих условиях;  — коэффициент местного сопротивления.

Значения , принимают равными:

а) при резком повороте газопровода на 90° ₉₀ = 1,5;

б) при плавном повороте газопровода эквивалентного диаметра d_экв на 90° с радиусом закругления R:

R/ dэкв	1	2	3	4	5
R	0,29	0,15	0,12	0,10	0,08

в) при повороте на любой угол α _α = ₉₀ α/90

г) при внезапном расширении сечения газохода с F₁ до F₂:

_pac ≈ (F₂/F₁ – 1)²; (18.4)

д) при плавном расширении сечения газохода с F₁ до F₂ с углом α (диффузор):

при α <8^o _д ≈ 0,15—0,20(F₂/F₁ – 1)²;

при 8°< α <30° _д ≈ sin α (F₂/F₁ – 1)²; (18.5)

е) при внезапном сужении сечения трубы с F₁ до F₂:

F2/F1	0,01	0,1	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
суж	0,5	0,45	0,40	0,30	0,2	0,1	0,0

ж) при плавном сужении сечения газохода с F₁ до F₂ с углом α (конфузор):

при α = 90° к = 0,37; при α == 60° _к = 0,32; при α = 30° _к = 0,24; при а < 10° _к = 0,16.

При движении нагретых газов учитывают величину самотяги, Па:

Δp_c = gH(_в - _г), (18.6)

где Н — расстояние по вертикали между центрами рассматриваемых сечений, м; g = 9,81—ускорение силы тяжести, м/с²; _г и _в — плотности соответственно газа и окружающего воздуха, кг/м³.

При нисходящих газоходах самотяга прибавляется к гидравлическому сопротивлению, а при восходящих вычитается из него.

Потери на трение по длине газопровода учитывают только при длинных участках (более 10 м) по формуле

, (18.7)

где  = 0,02÷0,03 — коэффициент трения; d_экв – эквивалентный диаметр газопровода, м; l — длина участка, м.