Розташування димососів та вентиляторів у котельні.

1.Для забезпечення нормальної роботи котла необхідно безперервно подавати в топку до палаючого палива повітря, забезпечувати необхідну швидкість руху гарячих газів по газоходах котлів і видаляти із котла в атмосферу продукти спалювання. Рух повітря і димових газів в котлі відбувається за допомогою тягодуттьових пристроїв. Тягодуттьові пристрої котельні включають в себе димову трубу, димосос і дуттьовий вентилятор.

Дуттьовий вентилятор служить для штучної подачі повітря в топку і складається із наступних вузлів: ходової частини, завиткоподібного корпуса з всмоктуючим і нагнітальним патрубками, робочого колеса і направляючого апарата.

Рисунок 4.1 – Дуттьовий вентилятор.

1 – равликоподібний корпус; 2 – прокладка; 3 – робоче колесо; 4 – направляючий апарат; 5,6 – ущільнюючі сальники; 7 – ходова частина; 8 – рим-болт; 9 – муфта; 10 – електродвигун; 11 – вал; 12 – термометр; 13 – показувачі рівня.

Ходова частина складається з вала, що обертається на двох шарикових або роликових підшипниках. Вся ходова частина розміщена в масляній ванні, яка має кришку і піддон. Масляна ванна заповнюється веретенним або турбінним маслом. Температура масла перевіряється термометром, а рівень – по маслопоказуючу, які розміщені на масляній ванні.

Робоче колесо – це пристрій, який складається з диска, по колу якого приварені або приклепані лопатки, кінці яких з'єднані між собою кільцем. До диска приварена втулка (ступиця), з допомогою якої він закріплюється на валу. При обертанні робочого колеса повітря з вулиці (літом) або з приміщення (зимою) через повітропровід захоплюється лопатками, що обертаються, відкидається відцентровою силою до їх країв і напором, що виникає, нагнітається в підземний повітропровід і далі подається на пальники і в топку котла. В центрі робочого колеса утворюється розрідження, куди безперервно поступає повітря.

Направляючий апарат встановлюється перед вентилятором на всмоктуючому патрубку. Він складається з металічного патрубка з фланцями, всередині якого розміщені поворотні лопатки. Всі лопатки мають загальний поворотний механізм, з допомогою якого вони можуть повертатись одночасно на однаковий кут навіть до повного перекриття патрубка. Лопатки побудовані таким чином, що вони придають потоку, що проходить попереднє закручування в ту ж сторону, в яку обертається ротор вентилятора, завдяки чому опір входу повітря зменшується.

Найбільше розповсюдження одержали відцентрові дуттьові вентилятори, які випускаються наступних марок: ВД – 6; ВД – 8; ВД – 10; ВД – 12; ВД – 13,5; ВД – 18; ВД – 20, де В – вентилятор, Д – дуттьовий, цифра вказує на діаметр робочого колеса в дециметрах.

Рисунок 4.2 – Схема будови направляючого апарата.

1 – кожух направляючого апарата; 2 – поворотні лопатки; З – привід; 4 – кожух димососа; 5 – колонка дистанційного керування.

Димосос призначений для створення штучної тяги і видалення продуктів згоряння в атмосферу. Вони випускаються наступних марок: Д – 8; Д – 10; Д – 12; Д – 13,5; Д – 15,5; Д – 18; Д – 20. Д – димосос, цифра вказує діаметр робочого колеса в дециметрах.

Будова димососа типу Д, аналогічна будові вентилятора типу ВД, але має наступні особливості:

- корпус, робоче колесо, ступиця робочого колеса, направляючий апарат виконані з жароміцної сталі, це обумовлено тим, що димососи розраховуються на роботу при температурі газів 200-250 ⁰С;

- в масляній ванні розміщений змійовик з підводом води для охолодження масла;

- корпус димососа обов'язково покривається тепловою ізоляцією.

Димосос, як правило, вибирається по продуктивності більше, як дуттьовий вентилятор, так як продуктів згоряння по об’єму більше як потрібного для горіння повітря і потрібно підтримувати в топці розрідження. Він розраховується на повне навантаження котла з деякими запасами: по продуктивності на 10% і по напору на 15%.

Регулювання навантаження здійснюється з допомогою направляючого апарата, побудованого аналогічно, як у вентилятора.

В даний час промисловістю випускаються вентилятори і димососи нової уніфікованої серії 0,55 – 40 – 1 з загнутими назад лопатками.

Димососи і вентилятори цієї серії в залежності від конструктивного виконання діляться на дві групи. Машини менших типорозмірів ДН (димососи) і ВДН (дуттьові вентилятори) № 8; 9; 10; 11,2; 12,5 випускаються з посадкою робочого колеса безпосередньо на вал електродвигуна. Димососи розраховані на довгочасну роботу при температурі продуктів згоряння 250 ⁰С.

Димососи ДН і ВДН № 15; 17; 19; 21 мають власні підшипники (корпуси яких охолоджуються водою), з’єднуються з валом електродвигуна з допомогою муфти і розраховані на довгочасну роботу при температурі продуктів згоряння 200 ⁰С.

Рисунок 4.3 – Відцентровий димосос типу Д одностороннього всмоктування.

а – димосос, б – направляючий апарат.

1 – з’єднувальна муфта; 2 – ходова частина; 3 – термометр; 4 – кожух-равлик; 5 – ротор (крильчатка); 6 – важіль повороту лопаток; 7 – коробка поворотної лопасті; 8 – розсікач; 9 – поворотні лопасті; 10 – поворотне кільце; 11 – фундаментні болти.

Рисунок 4.4 – Димосос (дуттьовий вентилятор) типу 0,55 – 40 – 1 від № 8 до № 12,5.

1 – електродвигун; 2 – робочі лопатки; 3 – робоче колесо; 4 – фланець вихлопного патрубка;

5 – направляючий апарат; 6 – лопатки направляючого апарата; 7 – приводна рукоятка повороту лопаток направляючого апарата; 8 – фланець всмоктуючого патрубка; 9 – кожух.

Зовнішня примусова сила, яка примушує повітря поступати в топку, а газоподібні продукти згоряння рухатись по газоходах і по димовій трубі відводитись в атмосферу, називається силою тяги. Відношення сили тяги до площі перерізу димової труби називається тягою.

Розрізняють природну і штучну тягу. Природна тяга виникає за рахунок димової труби, а штучна створюється димососом.

Дія димової труби побудована на законі сполучених посудин. Стовп атмосферного повітря тисне на колосникову решітку через піддувало, а топочна камера, газоходи котла і димова труба являють систему сполучених посудин. Поки температура повітря в котельній і димовій трубі однакова, в цій системі буде зберігатись рівновага.

Під час роботи котлоагрегата в димовій трубі знаходяться гарячі газоподібні продукти згоряння (з t = 130 – 400 °С) і рівновага в цій системі порушується. Димові гази, які знаходяться в димовій трубі значно легші від навколишнього повітря. Зовнішнє повітря, як більш тяжке, безперервно тисне на стовп газоподібних продуктів згоряння в димовій трубі і виштовхує їх в атмосферу. Внаслідок цього виникає безперервний рух повітря і димових газів в котлоагрегаті.

Природна тяга тим більша, чим нижче температура атмосферного повітря, вище температура продуктів згоряння в димовій трубі і більше висота димової труби.

Рисунок 4.5 – Схема виникнення природної тяги. С-вага стовпа повітря, С^вага стовпа газів.

Димові труби в котельних можуть бути стальні, цегляні і залізобетонні.

Стальні труби (не більше 35м) використовуються при спалюванні малосіркового палива.

Рисунок 4.6 – Металева димова труба.

1 – цоколь, 2 – цокольна плита, 3 – розтяжка, 4 – кільця.

Цегляні труби (висота до 80м) викладаються з будівельної цегли, а при високих температурах продуктів згоряння всередині футеруються вогнетривкою.

Рисунок 4.7 – Цегляна димова труба.

1 – цоколь труби, 2 – труба, 3 – футерування, 4 – громовідвід.

Залізобетонні труби будуються висотою 100 м і більше.

Висота димової труби визначається необхідною тягою або санітарними вимогами до викиду продуктів згоряння.

Тиск в топочній камері і по газопроходах називається розрідженням, тому, що він менше атмосферного тиску.

Розрідження збільшується по мірі віддалення від топки, де воно рівне 1-5 мм.вод.ст. (10-50 Па), до основи димової труби, де розрідження у котлів:

- з природною тягою – 10 – 30 мм.вод.ст. (100 – 300 Па);

- з штучною тягою – 100 – 200 мм.вод.ст. (1 – 2 кПа).

Це пояснюється тим, що газоподібні продукти згоряння гублять частину свого тиску по мірі їх проходження по газоходах до димової труби.

Якщо топка має висоту, то внаслідок заповнення її газоподібними продуктами згоряння з високою температурою топка діє, як димова труба, тобто в ній розвивається самотяга. Завдяки самотязі у верхній частині топки встановлюється розрідження менше як у нижній її частині. В деяких випадках у верхній частині топки виникає тиск більше атмосферного, а це може привести до вибивання полум'я і газів з топки, що недопустимо.

Для вимірювання тяги використовують спеціальні прилади — тягоміри, які бувають різних конструкцій.

На малопродуктивних котлоагрегатах використовуються скляні рідинні тягоміри типу ТНЖ, які заправляються спиртом.

На котлах середньої продуктивності використовуються мембранні тягоміри ТМ-890.

Маючи покази тягоміра в двох точках газового тракту, можна по їх різниці визначити опір рухові димових газів між цими точками.

Якщо тяга, яку створює димова труба, недостатня для подолання газового опору котлоагрегата, то для встановлення необхідного розрідження використовують штучну тягу. Для цього перед димовою трубою встановлюють димосос.

Регулювання природної тяги здійснюється з допомогою шиберів, які встановлюються на газоходах котла, а штучної— з допомогою направляючого апарата димососа.

2. Повітря, яке подається в топки чавунних і сталевих секційних котлів, зазвичай не підігрівається; його забирають із приміщення котельні і ззовні. Продуктивність дуттьових вентиляторів , , визначаємо за формулою:

де: - коефіцієнт запасу, який враховує втрати повітря через нещільності;

- коефіцієнт надлишку повітря в топці;

- максимальна витрата палива, кг/с;

- кількість повітря, необхідного для спалювання 1 кг палива при 0 ⁰С і 101,3

кПа (760 мм.рт.ст.), м³/кг;

- температура повітря яке подається, ⁰С;

- барометричний тиск повітря, Па (мм.рт.ст.).

Дуттьові вентилятори (як правило) підбирають по катологам по продуктивності і необхідному напору, для подалання опору на виході із повітряпідводячого пристроя (динамічного тиску і місцевих опорів в повітроводах, в форсунці чи пальнику (статичний тиск), збільшеному в порівнянні із розрахунковими на 10 %.

Потужність на валу вентилятора , Вт, визначаємо за формулою:

де: - коефіцієнт запасу;

- подача вентилятора, м³/с;

- повний розрахунковий тиск вентилятора, Па;

- ККД вентилятора при повному тиску.

Для створення штучної тяги використовують димососи. Температуру уходячих газів на виході із труби приймають рівною температурі перед димососом. Середню температуру газів в трубі визначають із виразу:

Температура уходячих газів за котлом приймається на основі теплового розрахунку або випробувань.при підсмоктуванні повітря температуру газів на вході в димову трубу або димосос приймають рівною температурі уходячих газів за котлом. При температуру газів на вході в димову трубу визначають за формулою:

де: - температура уходячих газів за котлом, ⁰С;

і -коефіцієнти надлишку повітря за котлом і перед димовою трубою;

- температура повітря яке підсмоктується, ⁰С;

Подачу димососів , , визначаємо за формулою:

де: - розрахункова кількість палива що спалюється, кг/с;

- об’єм димових газів перед димососом, м³/кг;

- температура газів перед димососом, ⁰С.

Розрахунковий повний тиск димососу , Па (мм.рт.ст.), визначаємо за формулою:

де: - сумарний опір по газовому тракту всіх елементів котельної установки, Па;

- розрідження (самотяга), яке створюється димовою трубою при завданій її

висоті, Па.

Величину визначаємо із рівняння:

де: - висота труби, м;

- густина зовнішнього повітря, кг/м³ (при = , = 1,3 кг/м³);

- приведена густина димових газів при 0 ⁰С і 101,3 кПа (760 мм.рт.ст.), дорів-

нює 1,34 кг/м³;

- середня температура газів, ⁰С;

- прискорення сили тяжіння, м/с².

Для вибору димососу по катологу необхідно його розрахунковий повний тиск привести до умов, які визначаються за формулою:

де: - повний тиск, Па (мм.рт.ст.);

- повний розрахунковий тиск димососу, Па (мм.рт.ст.);

- температура газів перед димососом, ⁰С;

- температура газів, яка прийнята в каталозі, ⁰С.

Потужність димососу , Вт, визначаємо за формулою:

де: - подача димососу, м³/с;

- повний розрахунковий тиск димососу, Па;

- ККД димососу.

3.В котельнях із чавунними і сталевими котлами встановлюють індивідуальні (по агрегатному принципу) і групові вентилятори. При груповій установці передбачають два дуттьових вентилятора, кожен із яких розраховують на 60 відсоткове від максимального навантаження (в опалювально виробничих котельнях) і на 100 відсоткове навантаження (в виробничих котельнях).

Димососи в котельнях із чавунними котлами зазвичай встановлюють поагрегатно на один або два спарені котли. При встановленні групових димососів їх подачу визначають по аналогії із розрахунком продуктивності дуттьових вентиляторів. Димососи і дуттові вентилятори котелень можна розташовувати всередині і зовні приміщень. При розташуванні котелень в житловому масиві встановлювати тягодуттьові пристрої ззовні не рекомендується.