Схемы газовоздушного тракта котлов

Газовоздушный тракт котла - единая система воздушных коробов и газоходов, обеспечивающая подачу воздуха через воздухоподогреватель и горелки в топку, движение образующихся продуктов сгорания (газов) по газоходам котла и удаление охлажденных газов в дымовую трубу.

Движение воздуха и газов в зависимости от мощности и размеров котла может быть организовано за счет естественной тяги или принудительной тяги.

Естественная тяга

В котлах малой паропроизводительности без организации подогрева воздуха для горения при относительно короткой длине газоходов возникает небольшое сопро-тивление при движении газов, которое преодолевается за счет естественной тяги дымовой трубы (см. рисунок 13.1).

Естественная тяга (или самотяга, Па) определяется как:

H_сам = h_тр*(r_в – r_г) * g, (13.1)

где h_тр - высота дымовой трубы, м;

r_в,r_г - плотность холодного воздуха (при 20-30°С) и газов
(при температуре на выходе из котла), кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с².

Так, в среднем для трубы высотой 100 м самотяга составляет
350-400 Па.

Принудительная тяга

В котлах большой мощности увеличиваются трубные поверхности в газовом потоке, появляется подогрев воздуха за счет теплоты газов, газоходы значительно удлиняются и имеют как подъемные, так и опускные участки, где необходимо преодолевать собственную самотягу газов, направленную вверх.

Дополнительно необходимо иметь запас напора для регулирования расходов. В этом случае сопротивление газовоздушного тракта становится большим и не может быть преодолено за счет тяги дымовой трубы, поэтому организуется принудительное движение воздуха и газов. Совместная работа воздушного и газового трактов котла может быть организована двумя способами: с уравновешенной тягой и под наддувом.

Уравновешенная схема тяги и дутья

При такой схеме газовоздушный тракт котла включает в себя дутьевые вентиляторы для подачи под давлением 2,5-5 кПа атмосферного воздуха через воздухоподогреватели к горелкам и части горячего воздуха в углеразмольные мельницы (см. рисунок 13.2, а). Сопротивление газового тракта котла, а также аппаратов золоулавливания и газоходов до дымовой трубы преодолевается дымососами, имеющими напор 2,0-3,5 кПа. В этом случае весь воздушный тракт на участке вентилятор - топка находится под давлением выше атмосферного. Продукты сгорания удаляются из котла дымосами, в связи, с чем топка и все газоходы находятся под разрежением.

В газовый тракт при давлении ниже атмосферного через неплотности его ограждений присасывается окружающий воздух, что увеличивает объем перекачиваемых дымососами газов. В среднем доля присосов воздуха составляет около 20-30 % объема газов V_г, образующихся в топке при горении топлива. Контрольным фактором, обеспечивающим согласование работы дутьевых вентиляторов и дымососов, является давление газов на выходе из топочной камеры. Здесь устанавливается и автоматически поддерживается небольшое разрежение, составляющее 30-50 Па (3-5 мм. 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 разряжение.

Схема тяги и дутья под наддувом.

Транспорт воздуха до топки и продуктов сгорания до выхода в атмосферу можно также обеспечить специальными высоконапорными дутьевыми вентиляторами без применения дымососов (см. рисунок 13.2, б). В этом случае топка и газоходы будут находиться под некоторым избыточным давлением - наддувом. Весь газовый тракт котла при наддуве находится под избыточным давлением, и чтобы исключить проникновение токсичных газов из газового тракта в котельное отделение, необходимо обеспечить полную газоплотность всех стен газоходов котла (см. рисунок 13.2, в). В газоплотном тракте исключены присосы воздуха. При наддуве напор, создаваемый дутьевым вентилятором, меньшем, чем сумма напоров дутьевого вентилятора и дымососа в уравновешенной схеме, так как с уменьшением объема газов при отсутствии присосов в газовом тракте снижается сопротивление тракта. Это приводит к экономии энергии на привод тягодутьевых машин.

К тому же высоконапорный дутьевой вентилятор перекачивает холодный воздух, а дымососы - достаточно горячие газы с увеличенным удельным объемом, что дополнительно снижает затраты энергии на перекачку. При длительной эксплуатации такого котла в разных его местах за счет термических напряжений происходит разгерметизация тракта, исключение которой требует больших постоянных затрат. Поэтому в эксплуатации используются газоплотные по конструкции поверхности котла в сочетании с работой по уравновешенной тяге.