Проект строительства котельной мощностью 4 МВт (стр. 5 из 12)

Отходящие газы выводятся через газоходы в две дымовые трубы Ду400 мм, высотой 24м каждая.

Для отвода конденсата из нижней части ствола каждой дымовой трубы выполнен дренажный трубопровод.

Котлы КВСр-0,8К/1,0Гс работают под разряжением на уравновешенной тяге с разрежением в топке 10-20Па. Температура отходящего газа при полной нагрузке около 160°C.

По всей длине газоходы изолированы минераловатными матами.

Забор воздуха на горение осуществляется из помещения котельной и компенсируется притоком наружного воздуха через жалюзийные решетки в наружной стене котельной.

6.2 Аэродинамический расчет газового тракта

Исходные данные для расчета

Тепловая мощность котла N = 1,0 МВт

КПД котла h = 0,90

Температура уходящих газов tух = 160єС

Коэффициент избытка воздуха a = 1,2

Низшая теплота сгорания газа Qн = 36,5 МДж/м3

Теоретически необходимый V_в⁰ = 9,68 н.м3

объем воздуха

Теоретический объем V_г⁰ = 10,86 н.м3

продуктов сгорания

Плотность дымовых r_г = 1,29 кг/м3

газов при нормальных условиях

(t =0єС, Р = 760 мм рт. ст. )

Характеристики природного газа и продуктов его сгорания приняты для газа Северных месторождений по [5].

Характеристика дымовых газов

Действительный объем

V_г = V_г⁰ + (α – 1) V_в⁰ = 10,86 + (1,2 – 1) 9,68 = 12,8 м³

Расход природного газа на котел

В₁ = N/(Qн*h) = 1,0/(36,5*0,90) = 0,0298 м³/с = 107,2 м³/час

Объемный расход дымовых газов

V = B* Vг =0,0298 * 12,8 = 0,38 м³/с = 1368 м³/час

Объем газов при температуре 160є Vг = 1368*(273+160)/(273*3600) = 0,6 мі/с

6.5 Сопротивление газохода

Определение скорости движения дымовых газов

Для определения скорости дымовых газов в газоходах и в дымовой трубе задаюсь размерами газоходов и диаметром дымовой трубы:

• размеры газоходов принимаю диаметром 500 Ч 500 мм;

• диаметр дымовой трубы 400 мм.

Скорость движения дымовых газов определим по формуле:

= ,

где

- скорость движения дымовых газов, м/с;

F – площадь сечения канала, по которому проходят дымовые газы, м²:

для прямоугольных газоходов:

F_газ = а*в = 0,5*0,5 = 0,25 м²

Объем дымовых газов при температуре 160єС равен V=0,6мі/с.

=

Потери давления на трение на прямом участке:

, Па

где λ – коэффициент трения;

l – общая длина газохода, м;

- диаметр трубы или эквивалентный диаметр канала, определяемый при прямоугольном канала по формуле:

м

где

- площадь живого сечения канала, м²;

- периметр канала, м.

Величина λ зависит от критерия Рейнольдса и степени шероховатости стенок трубы или канала.

ν – кинематическая вязкость, м/с [7]. Для 160єС ν = 26,04 · 10^-6 м/с.

Определим плотность дымовых газов при температуре 160єС по формуле:

Потери давления на трение:

Потери давления на местные сопротивления на выходе дымовых газов из котла:

где

- сумма коэффициентов местных сопротивлений [8].

Σζ = ζ₁ + ζ₂ + ζ₃ + ζ₄ + ζ₅

ζ₁ = 0,8 - сопротивление на выходе из котла;

ζ₂ = 0,2 - сопротивление шибера;

ζ₃ = 0,9 - сопротивление при повороте газохода;

ζ₄ = 0,3 - сопротивление при сужении потока;

ζ₅ = 4 - сопротивление на выходе дымовых газов из газохода в трубу.

Σζ = 0,8 + 0,2 + 0,9 + 0,3 + 4 = 6,2

Потери давления на местные сопротивления:

Суммарное сопротивление газохода до дымовой трубы:

∆P_г = ∆Pе + ∆Pм = 0,38 + 14,5 = 14,9 Па

6.4 Сопротивление дымовой трубы

Расчет сопротивления дымовой трубы выполняется аналогично расчету газохода.

Скорость движения дымовых газов определим по формуле:

= ,

где

- скорость движения дымовых газов, м/с;

F – площадь сечения трубы:

=

Так как через дымовую трубу проходят газы от двух котлов, то полученную скорость нужно умножить на два:

Потери давления на трение на прямом участке:

, Па

где λ – коэффициент трения;

l – общая длина газохода, м;

- эквивалентный диаметр трубы определим по формуле:

где

- площадь живого сечения канала, м²;

- периметр канала, м.

Величина λ зависит от критерия Рейнольдса и степени шероховатости стенок трубы или канала.

ν – кинематическая вязкость, м/с [7]. Для 160єС ν = 26,04 · 10^-6 м/с.

Определим плотность дымовых газов при температуре 160єС по формуле:

Потери давления на трение:

Потери давления на местные сопротивления на выходе дымовых газов из котла:

ζ = 1

Суммарное сопротивление трубы:

∆P_тр = ∆Pе + ∆Pм = 35,8 + 37,3 = 73,1 Па

6.5 Самотяга дымовой трубы

Принимаем, что абсолютное давление дымовых газов на выходе из котла равно давлению воздуха за пределами газового тракта. Тогда для удаления дымовых газов из газоходов должно выполняться условие: самотяга дымовой трубы равна сумме всех сопротивлений газового тракта на участке от котла до устья дымовой трубы. Если это условие не выполняется, то требуется установка дымососов для создания дополнительной тяги.

Расчет выполнен для двух котлов и одной дымовой трубы, соединенных газоходом максимальной протяженности.

На рассматриваемом участке газового тракта должно выполняться условие:

h _т.тр

ΔР_г + ΔР_тр , Па ,

где h _т.тр - самотяга дымовой трубы, Па.

Самотягу дымовой трубы определим по формуле:

h _т.тр =

g H 273·1,3 , Па

где g – ускорение свободного падения, м/с ², g = 9,81 м/с ²;

Н - высота дымовой трубы, Н= 25 м;

t _в – температура наружного воздуха , є С

t _в = -36 є С – для холодного периода года и t _в = +8є С – для переходного периода года.

t _тр – температура уходящих газов на входе в дымовую трубу, є С.

t _тр = 160єС;

h_бар – принимаем 760 мм рт. ст.;

- охлаждение газов в трубе, град/м.

Для стальных труб:

, град/м

Q^х_m – максимальная часовая производительность котельной, ккал/ч;