Б1.В1. Газовый и воздушный тракты в КУ: общие сведения, принципиальные схемы. Каковы основные требования при их проектировании с учетом действующих нормативных документов?

Нормальная работа котла возможна при условии не­прерывной подачи в топку воздуха, необходимого для го­рения топлива, и удаления в атмосферу продуктов сгора­ния после их охлаждения и очистки от твердых частиц. Схемы организации подачи воздуха в топку и перемещения продуктов сгорания в газоходах котла показаны на рис.1.

В системе с естественной тягой (рис. .1, а) сопротив­ления движению потока воздуха и продуктов сгорания пре­одолеваются за счет разности давлений воздуха, поступа­ющего в топку, и продуктов сгорания, удаляемых через дымовую трубу в атмосферу. В этом случае весь газовоздушный тракт находится под разрежением.

Рис.1

а— система с естественной тягой, создаваемой дымовой трубой; б — система с подачей воздуха и удалением продуктов сгорания дымососом и трубой;в-система с подачей воздуха вентилятором н удалением продуктов cropания дымососом и трубой; г—система с подачей воздуха раздельно в пылеприготовительную установку и топку двумя вентиляторами и с удалением продуктов сгорания дымососом и трубой; д — система с подачей воздуха вентилятором и с удаленинем продуктов сгорания за счет давления в газовом тракте; 1 — кстел;2-золоуловитель: 3 — дымовая труба; 4 — воздухоподогреватель; 5 — пылеприготовительная установка; 6 — вентилятор; 7 — дымосос.

Эта система применяется в котлах малой мощности при малых сопро­тивлениях движению потоков воздуха и продуктов сгора­ния. В системе, представленной на рис. 1, а, сопротивле­ния воздушного и газового трактов преодолеваются за счет разрежения, создаваемого дымососом и трубой. Такая система применяется в котлах малой мощности, работаю­щих на газе и мазуте и не имеющих воздухоподогревате­ля. В системе, представленной на рис. 1, в, подача воз­духа в топку осуществляется вентилятором, а продукты сгорания удаляются дымососом. В этом случае воздушный тракт находится под давлением, а газовый тракт под раз­режением. При наличии различных сопротивлений движе­нию в системе параллельных потоков воздуха применяет­ся подача его в каждый поток индивидуальными вентиля­торами, что уменьшает общий расход электроэнергии на их привод (рис. 1, г). При применении рециркуляции час­ти воздуха, подогретого в воздухоподогревателе, для по­вышения температуры воздуха перед входом в последний или при подаче части продуктов сгорания в топку для сни­жения температуры в ней система газовоздушного тракта усложняется дополнительными вентиляторами и дымосо­сами. Системы, представленные на рис. 1, в и г, приме­няются преимущественно в современных котлах средней и большой мощности. В системе, представленной на рис. 1,д, сопротивления воздушного и газового тракта прео­долеваются вентилятором. При этом газоходы котла нахо­дятся под давлением. Такая система используется для кот­лов, работающих на газе и мазуте. При всех системах газо­воздушного тракта охлажденные продукты сгорания должны проходить очистку от частиц уноса и желательно от токсичных газов и удаляться наружу высокими дымовыми трубами, что способствует их рассеиванию в атмосфере.

Согласно СНиП: 7.1При проектировании котельных тягодутьевые установки (дымососы и дутьевые вентиляторы) следует принимать в соответствии с техническими условиями заводов-изго­товителей. Как правило, тягодутьевые установки должны предусматриваться индивиду­альными к каждому котлоагрегату.

1. Групповые (для отдельных групп котлов) или общие (для всей котельной) тягодутьевые установки допускается применять при проектировании новых котельных с котлами производительностью до 1 Гкал/ч и при проектировании реконструируемых котель­ных.

2. Групповые или общие тягодутьевые установки следует проектировать с двумя дымососами и двумя дутьевыми вентиляторами. Расчетная производительность котлов, для которых предусматриваются эти установки, обеспечивается параллельной работой двух дымососов и двух дутьевых вентилято­ров.

3. Выбор тягодутьевых установок следует производить с учетом коэффициентов запаса по давлению и производительности согласно прил. 3 к настоящим нормам и правилам.

7.5. При проектировании тягодутьевых установок для регулирования их производительности следует предусматривать направ­ляющие аппараты, индукционные муфты и другие устройства, обеспечивающие экономич­ные способы регулирования и поставляемые комплектно с оборудованием.

6. Проектирование газовоздушного трак­та котельных выполняется в соответствии с нормативным методом аэродинамического расчета котельных установок ЦКТИ им. И. И. Ползунова.

7. Газовое сопротивление серийно выпу­скаемых котлов следует принимать по дан­ным заводов-изготовителей.

8. В зависимости от гидрогеологических условий и компоновочных решений котлоагрегатов наружные газоходы должны преду­сматриваться подземными или надземными. Газоходы следует предусматривать кирпич­ными или железобетонными. Применение над­земных металлических газоходов допускается,в виде исключения, при наличии соответствующего технико-экономического обоснования.

9. Газовоздухопроводы внутри котельной допускается проектировать стальными, круг­лого сечения. Газовоздухопроводы прямо­угольного сечения допускается предусматри­вать в местах примыкания к прямоугольным элементам оборудования.

В2. Характеристика потерь теплоты в КУ. Какие пути снижения этих потерь, а также удельного расхода топлива вы знаете? Какие эти пути реализуются в тепловых сетях КУ?

1) Потери теплоты с уходящими газами

Потери теплоты с уходящими газами Q_yг (q_yг) возникают из-за того, что физическая теплота (энтальпия) газов Н_уг, покидающих котел при температуре t_уг, превышает физическую теплоту посту­пающих в котел холодного воздуха α_уг,Н_хв и топлива с_т,Δt_т,. Потери теплоты с уходящими газами Q_yv занимают обычно ос­новное место среди тепловых потерь котла и составляют q_yi -= 5... 12% располагаемой теплоты Q^p. Для расчета Q_yA используют формулу

Q_y._r = Н_у,_л - а_утН°_хв. МДж/кг (МДж/м³).

Возможность снижения α, зависит от вида сжигаемого топлива, способа его сжигания, типа горелок и топочного устройства. При благоприятных условиях контактирования топлива и воздуха из­быток воздуха а_т необходимый для полного сгорания, может быть уменьшен. Принимается, что при сжигании газообразного топ­лива коэффициент избытка воздуха , α < 1,1, при сжигании мазута а_т= 1,1, для пылевидного топлива α = 1,2 и для кускового топлива α = 1,3...1,7.

2) Потери теплоты от химической неполноты сгорания

Потери теплоты от химической неполноты сгорания Q_XH (q_XH) возникают при неполном сгорании топлива в пределах топочной камеры и появлении в продуктах горения горючих газообразных составляющих - СО, Н₂, СН₄, и др. Догорание этих горючих газов при температурах, имеющих место за пределами топки, прак­тически невозможно.

Причинами появления химической неполноты сгорания могут быть:

• общий недостаток воздуха;

• плохое смесеобразование, особенно на начальных стадиях го­рения топлива;

• низкая температура в топочной камере, особенно в зоне догорания топлива;

• недостаточное время пребывания топлива в пределах топоч­ной камеры, в течение которого не может полностью завершиться химическая реакция горения.

Оптимальное значение q_v, при котором потери q_XH имеют ми­нимальные значения, зависят от вида топлива, способа его сжига­ния и конструкции топки. Для современных котлов потери тепло­ты по причине химической неполноты сгорания составляют:

при камерном сжигании

q_х._н=О...О,5% при q_v= 0,15...0,3 МВт/м³;

при слоевом сжигании

q_хн=0,5...2% при q_v= 0,23...0,45 МВт/м³.

3) . Потери теплоты от механической неполноты сгорания

Потери теплоты от механической неполноты сгорания Q_MM(q_M,_H) связаны с недожогом твердого топлива в топочной камере. Часть его в виде горючих частиц, содержащих углерод, водород, серу, может уноситься газообразными продуктами горения, часть — уда­ляться вместе со шлаком. При слоевом сжигании возможен также провал топлива через отверстия колосниковой решетки. В общем случае при вычислении потерь теплоты от механической неполно­ты сгорания , Q_мн МДж/кг, используют формулу, правая часть которой имеет три слагаемых, характеризующих потери теплоты соответственно с провалом Q_мн^пров, шлаком Q_мн^шл и уносом Q_мн^ун

Q_мн =Q_мн^пров+Q_мн^шл+Q_мн^ун

Потери теплоты от механической неполноты сгорания зависят от вида сжигаемого топлива, его зольности, фракционного соста­ва, форсировки топочного объема, способа сжигания топлива, кон­струкции топки и коэффициента избытка воздуха