3.6 Расчёт дымовой трубы.

Объём дымовых газов, (м³/с) проходящих через дымовую трубу:

V_г⁰- теоретический объём продуктов полного сгорания, м³/кг (10,0279 м³/кг )

V₀ - теоретическое количество воздуха, м³/кг. (6,5349 м³/кг)

α_дт - коэффициент избытка воздуха перед дымовой трубой (1,48)

θ_дт - температура газов перед дымовой трубой (принимаем на 2 ^ОС меньше чем перед дымососом 148 ^ОС)

h_б - барометрическое давление (1,013∙10⁵ Па)

n– число котлоагрегатов, подсоединённых к трубе

м³/с

Диаметр устья дымовой трубы:

м

где w_д.т - скорость дымовых газов в трубе , м/с

Высота дымовой трубы (м) при естественной тяге.

, где

S- величина тяги, создаваемая трубой, Па (230 Па)

ρ_г и ρ_в – приведённые к нормальным условиям плотности газов и воздуха (ρ_в=1,2 кг/м³; t_в=20 ^ОС)

кг/м³

=23,9 м

В соответствии со СниП II-35-76 выбираем дымовую трубу из кирпича из ряда:диаметр - 6,6 м, высоту трубы также выбираем из ряда:30м.

3.6.16 В соответствии со СниП II-35-76 выбираем дымовую трубу из кирпича из ряда:диаметр - 4,2 м, высоту трубы также выбираем из ряда:30м.

При выборе вентиляторов и дымососа , а также дымовой трубы использовались расчётные формулы и данные из таблиц следующей литературы:

1. Р.И. Эстеркин " Котельные установки, курсовое и дипломное проектирование.(Гл 11; Гл 12 п 12.1).

2. Л.А. Рихтер "Газовоздушные тракты тепловых электростанций". (Гл 5).

6. Вывод

Результатом выполнения курсового проекта стало:

ознакомление с конструкцией промышленных паровых котлов, освоение методики проведения расчетов по воздуху, топливу, продуктам горения, составления теплового баланса котла, приобретение навыков работы с номенклатурой топлив,

выполнение поверочного теплового расчета топки для двух типов топлива,

выполнение теплового расчета прозводственно-отопительной паровой котельной

с открытой системой теплоснабжения по заданным потребителями параметрам

пара и теплоснабжения, подбор по результатам расчета типовых насосов и тяго-дутьевых установок ко­тельной.

Поверочный тепловой расчёт топки показал, что значения удельных тепловых напряжений в топке и температура газов на выходе из топки при переводе котла на новый вид топлива находятся выше допустимых пределов, поэтому возможно шлакование поверхностей нагрева (экран, фестон) из-за термической деформации зоны.

Удельный расход каменного и бурого углей в пересчёте на условное топливо практически одинаков для одной и той же производительности. Исходя из этого перевод котла на новый вид топлива при данной производительности невозможен.

Загрязнение воздушной среды котельными установками свя­зано с выбросами в дымовую трубу токсичных газов SO₂, SO₃ и мелкодисперсной золы. Кроме того, при высоких температурах в ядре факела происходит частичное окисление азота с образова­нием окислов азота NO и NO₂. При неполном сгорании топлива в продуктах сгорания могут появиться оксид углерода и даже метан CH₄. Основным показателем, характеризующим загрязне­ние воздушной среды, является выброс вредностей в единицу времени.

Расчет рассеивания вредных примесей в атмосфере произво­дится в соответствии с санитарными нормами СН-369-74 при неблагоприятных метеорологических условиях, а именно при опасной скорости ветра. Под опасной скоростью ветра понимают скорость, при которой концентрация вредных примесей на уровне обитания человека достигает максимальных значений.

В современных производственных и отопительных котельных дымовая труба служит не для создания тяги, а для отвода продук­тов сгорания на определенную высоту, при которой обеспечи­вается рассеивание вредностей до допустимых санитарными нор­мами концентраций в зоне нахождения людей.

За стандарт качества воздуха в России приняты предельные допустимые концентрации (ПДК) различных токсических веществ. В табл. приведены предельные допустимые концентрации вредностей, выбрасываемых котельными, для населенных мест. Предельные допустимые концентрации атмосферных загрязнений устанавливаются по двум показателям: максимально-разовому и среднесуточному. Максимально-разовая концентрация харак­теризует качество атмосферного воздуха при отборе пробы его в течение 20 мин, а среднесуточная — в течение суток. Расчеты ведутся по каждому вредному веществу в отдельности. При этом концентрация каждого из них не должна превышать значений, указанных в табл.. Дополнительным требованием, устано­вленным Минздравом СССР, является условие, при котором сумма отношений концентраций вредностей к их ПДК должнабыть меньше или равна единице, т.е

Предельная допустимая концентрация вредных веществ в атмосфере населенных пунктов.

Загрязняющее вещество	Предельная допустимая концентрация, мг/м3 ­
	максимально-разовая	среднесуточная
Пыль нетоксичная	0,5	0,15
Сернистый ангидрид	0,5	0,05
Оксид углерода	3,0	1,0
Диоксид азота	0,085	0,085
Сажа (копоть)	0,15	0,05
Сероводород	0,008	0,008
Бензопирен	—	0,1 мкг/100 м3
Пентоксид ванадия	—	0,002
Фтористые соединения (по Фтору)	0,02	0,005
Хлор	0,1	0,03

3.6.1 Определяем выброс золы.

,где

В_Р - расчётный часовой расход топлива всеми котлами, работающими на дымовую трубу (1,24х3=3,72 кг/с=13,4 т/ч).

η_ЗУ - КПД золоуловителя (при установке батарей циклонов при камерном сжигании топлива 80 %).

q₄ - потеря теплоты от механической неполноты сгорания (5%)

А^Р -зольность в рабочей массе (18,2%).

г/с

3.6.2 Определяем выброс SO₂.

, где

S^Р - содержание серы в рабочей массе топлива (0,4%)

μ_SO2 / μ_S - молекулярная масса SO₂ и S , их отношение равно 2.

г/с

3.6.3 Определяем выброс оксидов азота, расчитываемый по NO₂.

, где

β₁ - безразмерный поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества сжигаемого топлива на выход окислов азота (для кузнецкого 2СС - 1,4).

β₃ - коэффициент, учитывающий конструкцию горелок ( для прямоточных горелок - 0,85).

r - степень рециркуляции (при отсутствии рециркуляции -0).

β₂ - коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих продуктов сгорания-0)

к - коэффициент, характеризующий выход оксидов азота на 1 т сожжённого условного топлива (для котлов паропроизводительностью менее 70 т/ч ; к=3,5∙D_НОМ/70=3,5∙35,1/70=1,755 кг/т)

Q_Н^Р-низшая теплота сгорания топлива (24,6 Мдж/кг)

г/с

3.6.3 Определяем объёмный расход продуктов сгорания через трубу.

, где

V_г⁰- теоретический объём продуктов полного сгорания, м³/кг (10,0279 м³/кг )

V₀ - теоретическое количество воздуха, м³/кг. (6,5349 м³/кг)

α_дт - коэффициент избытка воздуха перед дымовой трубой (1,48)

θ_дт - температура газов перед дымовой трубой (принимаем на 2 ^ОС меньше чем перед дымососом 148 ^ОС)

h_б - барометрическое давление (1,013∙10⁵ Па)

м³/с

3.6.4 Определяем диаметр устья дымовой трубы.

, где

ω_ВЫХ -скорость продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы (принимается 25 м/с)

3.6.5 Определяем предварительную минимальную высоту дымовой трубы.

, где

А - коэффициент, зависящий от метеорологических условий местности, составляет для Севера и Северо-Запада Европейской части России, Урала,Среднего Поволжья -160.

ПДК_SO2 , ПДК_NO2 - предельно допустимые концентрации SO₂ , NO₂ , принимаются по таблице:

ПДК_SO2 -0,5 мг/м³ ; ПДК_NO2 -0,085 мг/м³.

Δt - разность температуры выбрасываемых газов и средней температуры воздуха, под которой принимается температура самого жаркого месяца в полдень (148–25=123 ^ОС)

3.6.6 Определяем коэффициенты f и u_м.

3.6.7 Определяем коэффициент m в зависимости от параметра f.

3.6.8 Определяем коэффициент n в зависимости от параметра u_м.

При u_м>2 n=1

3.6.9 Определяем минимальную высоту дымовой трубы во втором приближении.

Н₁=Н√mn → Н₁=39.93√0.56∙1=29.93 м , так как разница между Н₁ и Н больше 5%, выполняется второй уточняющий расчёт.

3.6.10 Определяем коэффициенты f' и u'_м, при высоте Н₁.

3.6.11 Определяем коэффициент m₁ в зависимости от параметра f'.

3.6.12 Определяем коэффициент n₁ в зависимости от параметра u'_м.

При u_м>2 n=1

3.6.13 Проводим уточняющий расчёт по формуле.

3.6.14 При высоте дымовой трубы Н₂ определяется максимальная приземная концентрация каждого из вредных веществ (золы, SO₂, NO₂) по формулам:

, где F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания золы в атмосферном воздухе, принимается 2,5 при КПД золоуловителя менее 90%.

3.6.15 Проверяется условие, при котором безразмерная суммарная концентрация не должна превышать 1 , т.е

Условие выполняется.

3.6.16 В соответствии со СниП II-35-76 выбираем дымовую трубу из кирпича из ряда:диаметр - 4,2 м, высоту трубы также выбираем из ряда:30м.

При выборе вентиляторов и дымососа , а также дымовой трубы использовались расчётные формулы и данные из таблиц следующей литературы:

3. Р.И. Эстеркин " Котельные установки, курсовое и дипломное проектирование.(Гл 11; Гл 12 п 12.1).

4. Л.А. Рихтер "Газовоздушные тракты тепловых электростанций". (Гл 5).

7. Вывод

Результатом выполнения курсового проекта стало:

ознакомление с конструкцией промышленных паровых котлов, освоение методики проведения расчетов по воздуху, топливу, продуктам горения, составления теплового баланса котла, приобретение навыков работы с номенклатурой топлив,

выполнение поверочного теплового расчета топки для двух типов топлива,

выполнение теплового расчета прозводственно-отопительной паровой котельной

с открытой системой теплоснабжения по заданным потребителями параметрам

пара и теплоснабжения, подбор по результатам расчета типовых насосов и тяго-дутьевых установок ко­тельной.

Поверочный тепловой расчёт топки показал, что значения удельных тепловых напряжений в топке и температура газов на выходе из топки при переводе котла на новый вид топлива находятся выше допустимых пределов, поэтому возможно шлакование поверхностей нагрева (экран, фестон) из-за термической деформации зоны.

Удельный расход каменного и бурого углей в пересчёте на условное топливо практически одинаков для одной и той же производительности. Исходя из этого перевод котла на новый вид топлива при данной производительности невозможен.