Файл: Курсовая работа по дисциплине Теплогенерирующие установки.doc

3.1. Расчет дымовой трубы

Теплогенерирующие установки малой и средней мощности работают обычно на "уравновешенной" искусственной тяге, когда на выходе продуктов сгорания из топочной камеры в верхней ее части создается небольшое избыточное разрежение: 20...40 Па. При этом в воздушном тракте создается избыточное давление воздуха за счет работы дутьевого вентилятора, а в газовом тракте котла за топочной камерой создается разрежение за счет работы дымососа. Считается, что это один из наиболее оптимальных вариантов работы газовоздушного тракта котла. Дутьевой вентилятор нагнетает воздух в воздушный тракт и создает при этом напор . Этого напора достаточно, чтобы подать воздух в топочную камеру на горение. Разрежение в верхней части топочной камеры и в конвективных поверхностях котла (пароперегреватель, конвективный пучок, экономайзер) обеспечивается дымососом, при этом его напор должен быть равен . Роль дымовой трубы в создании тяги незначительна. При этом основное назначение дымовой трубы при искусственной тяге становится другим - отвод продуктов сгорания в атмосферу на такую высоту, чтобы были выполнены санитарно-гигиенические нормы по рассеиванию вредных газовых выбросов из трубы.

Благодаря созданному в газоходах котла разрежению обеспечиваются хорошие санитарно-гигиенические условия работы обслуживающего персонала в котельном цехе, т.к. продукты сгорания не могут попасть в воздух котельного цеха. Вместе с тем, из-за разрежения в газоходах котла воздух из котельного цеха засасывается в газоходы, т.е. имеются присосы воздуха, что приводит к снижению эффективности работы теплогенерирующей установки. В зоне работы котельной в атмосферу выбрасывается значительное количество вредных и токсичных веществ, что может принести большой вред здоровью людей, природе, народному хозяйству. В котлах с уравновешенной тягой продукты сгорания удаляют дымососами

---

, в этой связи топка и все газоходы находятся под разрежением. Контрольной точкой, обеспечивающей согласование работы дутьевых вентиляторов и дымососов, является давление газов на выходе из топочной камеры. Здесь устанавливается и автоматически поддерживается небольшое разрежение (давление ниже атмосферного), составляющее 20–40кПа (2–4мм вод. ст.). Дутьевой вентилятор подает столько воздуха, сколько необходимо для полного сжигания топлива, а регулирующие устройства дымососов изменяют производительность так, чтобы вверху топки постоянно сохранять указанное небольшое разрежение.

При естественной тяге и сжигании природного газа дымовая труба служит для отвода продуктов сгорания топлива, уноса летучей золы и вредных примесей , и в верхние слои атмосферы в целях рассеивания их в воздушном пространстве. Дымовые трубы сооружаются из кирпича или железобетона с кирпичной футеровкой. Диаметр устья труб и их высота должны выбираться исходя из расчета обеспечения рассеивания в атмосфере золы, , и до предельно допустимых концентраций (ПДК), для котельных, работающих на природном газе - исходя из расчета обеспечения рассеивания в атмосфере золы, и . Таким образом, высота её подбирается так, чтобы концентрация вредных веществ в приземном слое атмосферы (на высоте 2 м от земли) не превышала ПДК на расстоянии 20 Н от трубы (Н – высота трубы).

Обычно устанавливают одну дымовую трубу для четырёх котлоагрегатов котельной. Температура дымовых газов на входе в дымовую трубу принимается равной температуре газов за экономайзером °С. Температура дымовых газов из трубы t _тр^вых. подсчитывается с учетом ее падения на 0,3 °С на 1 пог. м трубы.

При естественной тяге и сжигании природного газа высота дымовой трубы должна быть не ниже 20 м.

---

Скорость газов на выходе из дымовых труб определяется условием недопустимости задержки ветром газов в трубе («задувания») при естественной тяге и целесообразным выбросом газов на необходимую высоту. При искусственной тяге скорость истечения газов определяется материалом труб и их высотой с учетом необходимости выброса в верхние слои атмосферы. Ориентировочные значения скорости дымовых газов на выходе их дымовых труб приведены в таблице, (смотри ниже).

Высота дымовой трубы рассчитывается по предельно допустимой концентрации выбросов (ПДК), в зависимости от используемого топлива.

Потери на трение в дымовой трубе (кирпичной или железобетонной), Па, (кгс/см²), определяем из выражения:



где

λ – коэффициент сопротивления трения. Среднее опытное значение для бетонных и кирпичных труб с учетом кольцевых выступов футеровки равно 0,05;

i – средний уклон внутренних стенок трубы. Для кирпичных и железобетонных труб принимается i = 0,02.

– ускорение свободного падения

-плотность газового потока в трубе, кг/м³



- плотность газов при нормальных условиях, равная 1,3 кг/м³.





Сначала рассчитаем потери напора в дымовой трубе от местных сопротивлений и сопротивлений на трение, при скорости входа дымовых газов в дымовую трубу, т.е. при:





При искусственной тяге охлаждение газов в дымовой трубе не учитывается. Потери напора с выходной скоростью, Па (кгс/см²), определяем

,

ξ – коэффициент местных потерь на выходе из трубы, равный 1,1.

---

Задаваясь скоростью движения дымовых газов на выходе их дымовой трубы согласно данным таблице, см. ниже ( – скорость дымовых газов на выходе из устья дымовой трубы (принимается в пределах 15 – 20м/с - Материал для дымовой трубы - Кирпич), определяем диаметр устья дымовой трубы по формуле:

Ориентировочные значения выходных скоростей газов из дымовых труб, м/с

Материал для дымовой трубы	Естественная тяга		Искусственная тяга
	Высота дымовой трубы, м
	<20	20 – 45	<20	20 – 45	>45
Кирпич	5 – 8	8 – 10	–	15 – 20	20 – 25
Железобетон	5 – 8	8 – 10	–	15 – 20	20 – 25
Стальной лист	6 – 10	10 – 12	–	15	–

принимаем: ,



, количество котлов

.



_{принимем ближайший диаметр из ряда =1,2}



Диаметры выходных отверстий и высоту дымовых труб следует определять на основании аэродинамических, теплотехнических и санитарно-гигиенических расчетов.

Диаметры надлежит принимать по следующему унифицированному ряду: 1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6 м и далее через 0,6 м.

Диаметр основания дымовой трубы определяем по формуле:

---

.



Определяем действительную скорость истечения дымовых газов, м/с:





Определяем самотягу дымовой трубы, Па:

,

где

– плотности, соответственно воздуха (сухого) и дымовых газов, кг/м³.

, при атм. давлении - 760 мм рт. ст., и температуре воздуха - +40° C.





Рассчитываем полезную тягу дымовой трубы, Па:











Определяем полное сопротивление газового тракта котельной установки, Па, просуммировав сопротивления отдельных элементов установки:



Δр_к – аэродинамическое сопротивление газового тракта котла, которое включает сопротивление топки, пароперегревателя, котельного пучка, экономайзера (из предыдущего курсового по ТГУ).

- для котла марки ДЕ-16-1,4-ГМ

,



3.2. Выбор тягодутьевого устройства (дымососа)

---