ОСНОВЫ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО РАССЧЕТА ГАЗОВОЗДУШНОГО ТРАКТА КОТЛА

Аэродинамический тракт котла состоит из воздушного тракта (от забора воздуха из атмосферы до ввода его через горелку в топку) и газового тракта (от топки до выхода продуктов сгорания из дымовой трубы). На транспорт воздуха и газов затрачиваются значительное количество энергии, зависящих от схем этих трактов и учета работы котла под разряжением (с уравновешенной тягой или под наддувом (под избыточным давлением)). В случаях работы под разряжением ГВ тракт обслуживается двумя группами ТДУ, которые в зависимости от назначения подразделяются на дутьевые вентиляторы, подающие воздух в котел (в пылесистему и котел) и дымососы, выводящие продукты сгорания из котла с подачей в дымовую трубу. ГВ тракт котла может работать в двух вариантах: 1. С уравновешенной тягой (под разряжением и подключением обеих вентиляторов). 2. Под наддувом с установкой только одного агрегата – воздуходувки (дутьевого вентилятора) без дымососа.

Для выбора ТДУ необходимо выполнить аэродинамический расчет, позволяющий определить сопротивления воздушного и газового трактов с использованием теплового расчета котла, температур, скоростей воздуха и газов, геометрии газоходов и газопроводов.

К сопротивлениям этих трактов относят сопротивления от трения, местных потерь и потерь, связанных с самотягой.

Сопротивление трения.ΔP_тр=λ*(l/d_э)*w²/2*ρ,Где λ – коэффициент трения (по справочным данным) или для прямых участков с гладкими стенками его приближённо можно определить λ=A/ , где A – коэффициент, зависящий от температуры газов.d_э = 4F/U, U - периметр

Сопротивления местные. Возникают в результате изменения сечения канала, установки поверхностей нагрева в канале или регулирующих, регистрирующих устройств, а также оборудования, необходимого для эксплуатации этих трактов (например, золоуловителей, горелочные устройства и др.). Расcчет сопротивления: ΔP_м= ζw²/2 ρ.

Потерь напора от самотяги: которую учитывают, как при восходящем, так и при нисходящем потоков с постановкой определенного знака по выражению: ΔP=+/-9,8Н(1,2-ρ), «+» - вниз, где 1,2 – плотность воздуха при температуре 20°С, ρ - плотность перемещаемой среды, которая зависит от температуры среды и определяется по выражению: ρ = ρ₀*273/273+θ, где ρ₀–приведенная к 0°Си 766рт.ст, плотность перемещаемой среды (газа, воздуха).

ТДУ.

По результатам расчёта и учета коэффициентов запаса по производительности и напору, принимаются к установке ТДУ, которые должны обеспечивать номинальную и переменную нагрузки котла, иметь высокую экономичность, надежность, компактность, быстроходность при умеренном шуме. Важнейшим показателем их является КПД, определяемый по выражению: η_тду = QH/W, Q–количество перемещаемой среды, м3/с; H – развиваемое полное давление, кПа; W–расход эл. энергии на привод, кВт.

В качестве ТДУ используют центробежные и осевые. Центробежные представляют собой вал, на который осаживают крыльчатку, выполненную в виде двух (трех) колец, между которыми вварены лопатки. Для мощных ТДУ энергоблоков в основном используют назад загнутые лопатки, что позволяет увеличить частоту оборотов, а значит и производительность, повышает КПД, при незначительном возрастании затрат на W(электроэнергию). Ротор этой машины размещен в металлическом (разборном) кожухе (в виде улиточного аппарата) с присоединением подводящих и отводящих патрубков, причем у подводящего перед вводом рабочей среды могут устанавливать регулирующие производительность ТДУ органы в виде направляющих аппаратов (секторного и шиберного типов). У таких машин могут быть, как односторонний, так и двухсторонний всас, т.е. с размещением лопаток, как в один, так и в два ряда (между двумя и тремя кольцами).

Осевые машины. Представляют собой ротор, состоящий из вала, на котором осажены диски с закрепленными на них рабочими лопатками. И перед которыми устанавливают поворотные направляющие лопатки (аппараты), закрепляемые на цилиндрическом корпусе ТДУ. Как правило, у таких машин устанавливают две ступени рабочих лопаток и три ступени направляющих (спрямляющих) аппаратов (лопаток).В случае работы ТДУ в качестве дымососа внутренняя часть кожуха покрывается бронезащитой так же, как и лопаточный аппарат, а вал защищают установленным обтекателем от всаса до выхлопа.

Регулирование производительности ТДУ. осуществляют следующими способами:

1.использование устанавливаемых на всасе направляющих аппаратов (лопаточного или шиберного типов, при этом способе частота оборотов не изменяется, а значит при снижении нагрузки W очень высок, КПД низок.

2. установка гидромуфт

3. регулирование частоты оборотов двигателем.

ВЫБОР ТДУ

Осуществляю на основании предварительных расчетов по определению расхода топлива, воздуха, продуктов сгорания и определения сопротивлений газовоздушного тракта с учетом самотяги при номинальной нагрузке с последующим введением коэффициентов запаса:

1.по расходу Q(для всех ТДУ и дымососа), β₁=1,1

2. по напору (давлению):

а) для дутьевых вентиляторов - β₂=1,15

б) для дымососов - β₂=1,2

На основании получаемых расчетов производится корректировка с заводскими данными (заводские характеристики машин для данной серии), которые в виде эллипсов Qи H. Выбор машины расчетные точки Qи H должны располагаться возможно ближе к кривой развиваемого давления с нижней её стороны.Q_р=V*β₁,Н_р=∆Р*β₂

ГОСТовские обозначения маркировки ТДУпо:

1б. ВД – дутевой вентилятор

1б. Д – дымосос

2б. Н – машина с назадзагнутыми лопатками (её отуствие - впередзагнутые).

Если это осевая машина, то за первыми ставят букву «О» и, как правило, с указанием количества ступеней. Например, ВДОД – вентилятор дутевой осевой двухступенчатый.

Следующие за буквами первые цифры указывают на диаметр рабочего колеса в дцм. Например, ДМ-21 – колесо 2,1 м.

В случае установки после первых цифр цифры «2», то это указывает на двухсторонний всас. Например, ВДН-25*2 – вентилятор дутевой с назад загнутыми лопатками с диаметром 2,5м с двусторонним всасом.

В случаях установки спец. вентиляторов у них вводят следующие обозначения:

1. Вентилятор, подающий вторичный воздух к горелкам или аэропыль – вентилятор горячего дутья – ВГТ.

2. Для рециркуляции газов (из конвективной шахты в топку) применяют дымососы рециркуляции газов типа ГД и др.