Тяга в котле

Тяга в котле

Для горения топлива необходим непрерывный подвод в топку атмосферного воздуха и удаление из нее образующихся дымовых газов в атмосферу. Тяга и ввод воздуха в топку могут быть естественными и искусственными.

Естественная тяга в котле осуществляется в котельных агрегатах производительностью до 2.5 т/ч и с сопротивлением газового тракта це более 300 Па (30 мм вод. ст.) при сжигании нешлакующих или малошлакующих топлив (дрова, торф) с помощью установки дымовой трубы. Естественной тягой называют разность давлений (появляющуюся вследствие различных плотностей наружного холод¬ного воздуха и горячих дымовых газов в трубе котельной установки), которая приводит к возникновению движения потока дымовых газов в газоходах котла.

Тяга в котле, Па, создаваемая в трубе газами,

Р_г = H_тpQтg, (56)

где Н_тр - высота дымовой трубы, м; Q_r - плотность дымовых газов в дымовой трубе, кг/м³; g - ускорение свободного падения ( 9,81 м'с²). Давление, создаваемое на том же уровне наружным воздухом,

Р_в = H_тpQгg, (57)

где Q_в - плотность наружного воздуха, зависящая от температуры и давления воздуха, кг/м³.

Сила естественной тяги

S_т = Р_в – Р_г = Н_трgр_о ∙ (1/Т_в - 1/Т_г) /281,1, (58)

где S_т - тяга в котле, создаваемая дымовой трубой; р_о - давление воздуха по барометру, Па; Т_в - термодинамическая температура наружного воздуха, К; Т_г - средняя термодинамическая температура газов в дымовой трубе, К; 287,1 - газовая постоянная воздуха (R_в); газовая постоянная газообразных продуктов сгорания (R_г) зависит от их состава - R_г ~ R_в ( табл. 23).

Таблица 23. Характеристика газов

Пример 16. Определить тягу, развиваемую дымовой трубой высотой 50 м в зимнее время, при средней температуре уходящих дымовых газов t_r = 300°С, температуре и давлении наружного воздуха t_в = -30°С и Р_в = 100 кПа (750 мм рт. ст.).

Находим значения Т₁ и Т_в в градусах Кельвина. Т_г = t_r + 273 = 300 + 273 = = 573К, Т_в = t_в + 273 = -30 + 273 = 243К.

По формуле (58) определяем тягу, развиваемую трубой

В летнее время при t_в = 30°С и том же барометрическом давлении р_в

Схема создания естественной тяги показана на рис. 97. В установку включены топка 2, котел и экономайзер 4. Тяга осуществляется дымовой трубой 5.

Дымовые газы при прохождении через котлоагрегат испытывают сопротивление о твердые поверхности газохода и сопротивление, вызываемое изменением направления движения потока газа.

Высоту трубы принимают такой, чтобы всегда имелся некоторый запас тяги, т. е. разрежение в топке (создаваемое трубой), которое должно быть больше суммы всех сопротивлений, получающихся в процессе прохождения газов по газоходам котлоагрегата. Для нормальной работы топки необходимо поддерживать в ней постоянное разрежение 20-30 Па (2-3 мм вод. ст.). Поэтому полная тяга, Па, создаваемая дымовой трубой и обозначаемая S, должна быть достаточной для преодоления всех аэродинамических сопротивлений котельного aгpeгата и создания разрежения в топке

S_l = ∑∆S_ка + 20 - 30

где ∑∆S_ка - сумма сопротивлений всех элементов котельного агрегата.

Рис 97. Схема создания естественной тяги

1 - воздушная заслонка, 2 - топка, 3 - газоход котла, 4 - экономайзер, 5 и 6 - дымовые труба и заслонка, Р_а - высота столба воздуха, Р_г - высота с колба дымовых газов

Рис. 98. Дымовые трубы

а - стальная, б - кирпичная, 1 и 3 - цоколь и ствол трубы, 2 - цокольная плита, 4 - растяжки, 5 - кольцо, 6 - молниеотвод, 7 - лаз, 8 - футеровка

В зависимости от температуры наружного воздуха тяга дымовой трубы изменяется; чем ниже температура наружного воздуха, тем больше разность плотностей этого воздуха и дымовых газов в трубе и тем больше тяга, а чем выше температура наружного воздуха, тем меньше тяга. Изменение тяги происходит и при изменении режима работы парового котла.

В этом случае тяга в котле регулируется большим или меньшим открытием соответствующих заслонок. При увеличении нагрузки котлов увеличивают- часовое количество сжигаемого топлива, количество подаваемого в топку воздуха и усиливают тягу, что осуществляется большим открытием соответствующих заслонок, а при снижении нагрузки котла уменьшают подачу в топку топлива и воздуха и соответственно прикрывают заслонки.

Дымовые трубы строят стальными, кирпичными или железобетонными в зависимости от мощности котельных агрегатов или котельной установки и срока работы, на который котельная установка рассчитана.

Стальные трубы (рис. 98, а) применяют редко, главным образом при временных установках и не выше 30-40 м. Для котельных установок средней и большой мощности строят кирпичные трубы (рис. 98,6) высотой до 80 м и железобетонные высотой 80-250 м.

Для предохранения кирпичной кладки и железобетонной трубы от действия горячих газов внутри трубы выводят футеровку 8 из огнеупорного кирпича приблизительно на 1/4 ее высоты.

В кирпичных и железобетонных трубах газы остывают приблизительно на 1°С, а в остальных - на 1,5-2°С на каждый метр высоты трубы.