Опубликовано: 15.11.2009 | |

При эксплуатации маломощных теплогенераторов, очень большое значение имеет такой фактор, как правильно спроектированный и корректно смонтированный дымоход. Естественно возникает необходимость расчета. Как и всякий теплотехнический расчет, расчет дымоходов бывает конструкционный и поверочный.

Первый из них представляет собой последовательность вложенных итераций (т.е. в начале расчета мы задаем некоторые параметры, такие как высота и материал дымохода, скорость дымовых газов и т.д., а потом путем последовательных приближений уточняем эти значения).

Однако на практике гораздо чаще приходится сталкиваться с необходимостью поверочного расчета дымохода, так как обычно котел подключается к уже существующей системе дымоудаления. В этом случае у нас уже есть высота дымовой трубы, материал и площадь сечения дымохода и т.д.

Стоит задача проверки совместимости параметров дымового канала и теплогенератора.

То есть необходимым условием корректной работы дымохода является превышение cамотяги над потерями напора в дымоходе на величину минимально допустимого разряжения в дымоотводящем патрубке теплогенератора. Величина естественной тяги зависит от многих факторов

  • Формы поперечного сечения дымохода (прямоугольная, круглая и т.д.)
  • Температуры дымовых газов на выходе из теплогенератора
  • Материала дымохода (нержавеющая сталь, кирпич и т.д.)
  • Шероховатости внутренней поверхности дымохода
  • Неплотностей газохода, при сочленениях элементов (трещины в покрытии и т.п.)
  • Параметров наружного воздуха (температура, влажность)
  • Высоты над уровнем моря
  • Параметров вентиляции помещения, где установлен котел
  • Качества настройки теплогенератора - полноты сгорания топлива (соотношения топливо/воздух).
  • Типа работы горелки (модуляционный или дискретный)
  • Степени загрязненности элементов газовоздушного тракта (котла и дымохода)

Величина самотяги
В первом приближении величину самотяги можно проиллюстрировать на примере рис. 1 .

Где hc - величина самотяги;
Hд - эффективнаявысота дымохода;
в - плотность воздуха;
г - плотность дымовых газов.
Как видно из формулы , основную переменную составляющую образуют плотности дымовых газов и воздуха, которые являются функциями от их температуры.

Для того, чтобы показать насколько сильно величина самотяги зависит от температуры дымовых газов, мы приводим следующий график, иллюстрирующий эту зависимость (см. рис. 2 ).


Однако на практике гораздо чаще встречаются случаи, когда изменяется не только температура дымовых газов, но и температура воздуха. В таб. 1 приведены величины удельной самотяги на один метр высоты дымовой трубы в зависимости от температур продуктов сгорания и воздуха.


Естественно, что таблица дает весьма приблизительный результат и для более точной оценки (во избежание интерполирования значений) необходимо подсчитывать реальные значения плотности продуктов сгорания и окружающего воздуха.
в - плотность воздуха при рабочих условиях:

где tос - температура окружающей среды, °С, принимается для наихудших условий работы оборудования - летнего времени. При отсутствии данных принимается 20 °С;
вну - плотность воздуха при нормальных условиях - 1,2932 кг/м3.
г - плотность дымовых газов при рабочих условиях:

где гну - плотность продуктов сгорания при нормальных условиях, пр= 1,2 для природного газа можно принять - 1,26 кг/м3.

Для удобства обозначим, a=1/273
тогда

где 1 + a x t - температурная составляющая.
Для упрощения операций будем считать плотность дымовых газов равной плотности воздуха и сводим все значения плотности, приведенные к нормальным условиям на промежутке t = -20 +400 °С, в табл. 2 .

Практическое вычисление самотяги
Для вычисления естественной тяги необходимо уточнить среднюю температуру газов в трубе ϑcp. Температура на входе в трубу ϑ1 определяется из паспортных данных оборудования. Температуру продуктов сгорания на выходе из устья дымохода ϑ2 находят с учетом их охлаждения по длине трубы.

Охлаждение газов в трубе на 1 метр её высоты определяется по формуле:

где Q - номинальная тепловая мощность котла, кВт;
В - коэффициент: 0,85 - неизолированная металлическая труба, 0,34 - изолированная металлическая труба, 0,17 - кирпичная труба с толщиной кладки до 0,5 метра.
Температура на выходе из трубы:

где Hд - эффективная высота дымовой трубы в метрах.

Средняя температура продуктов сгорания в дымоходе:

На практике величину самотяги просчитывают для следующих граничных условий:
1. Для температуры наружного воздуха 20 °С (летний режим работы теплогенератора).
2. Если летняя расчетная температура наружного воздуха отличается более чем на 10 °С от 20 °С, то принимается расчетная температура.
3. Если теплогенератор эксплуатируется только в зимний период, то расчет ведется по средней температуре за отопительный период.

Для примера возьмем установку со следующими параметрами (рис. 3) :

  • мощность 28 кВт;
  • температура дымовых газов 125 °С;
  • высота дымовой трубы 8 м;
  • дымовая труба выполнена из кирпича.


Охлаждение газов в трубе на 1 метр её высоты по :

Температура дымовых газов на выходе из трубы по :
ϑ2 = 125 — 8 x 1,016 = 117, °С.
Средняя температура продуктов сгорания в дымоходе по :
ϑср = (125 + 117)/2 = 121, °С.
Величину самотяги вычисляем по :
hc = 8(1,2049 — 0,8982) = 2,4536, мм вод.ст.

Вычисление оптимальной площади поперечного сечения дымового канала

1. Первый вариант определения диаметра дымохода
Диаметр трубы принимается либо по паспортным данным (по диаметру выходного патрубка из котла) в случае монтажа отдельной дымовой трубы к каждому котлу, либо по формуле при объединении нескольких котлов в общий дымоход (суммарная мощность до 755 кВт).

Для цилиндрических труб определяется диаметр:

r - коэффициент, зависящий от вида используемого топлива. Газ: r = 0,016, жидкое топливо: r = 0,024, уголь: r = 0,030, дрова: r = 0,045.

2. Второй вариант определения диаметра дымохода (с учетом скорости продуктов сгорания)
Согласно Norma UNI-CTI 9615, площадь поперечного сечения дымохода можно вычислить по формуле:

где mг
д - массовый расход продуктов сгорания, кг/час.
Для примера рассмотрим следующий случай:

  • Высота дымовой трубы 7 м;
  • Массовый расход продуктов сгорания 81 кг/час;
  • Плотность продуктов сгорания (при ϑср =120 °С) г = 0,8982 кг/м3;
  • Скорость продуктов сгорания (в первом приближении) wг = 1,4 м/с.

По определяем ориентировочную площадь сечения дымового канала:
F = (0,225 кг/c)/(1,4 м/c x 0,8982) = 0,0178 м2 = 179 см2.

Отсюда вычисляем диаметр дымового канала и подбираем ближайший стандартный дымоход: 150 мм.

По новому значению диаметра дымовой трубы определяем площадь дымового канала и уточняем скорость дымовых газов.

wг = (0,225 кг/c)/(0,8982 кг/м3 x 0,01327 м2) = 1,89 м/c.
После этого проверяем, чтобы скорость дымовых газов укладывалась в диапазон 1,5-2,5 м/с.

При слишком высокой скорости дымовых газов увеличивается гидравлическое сопротивление дымохода, а при слишком низкой - активно образуется конденсат водяных паров.

Для примера просчитаем также скорость дымовых газов при нескольких ближайших типоразмерах дымохода:
Ø 110 mm: wг = 2,64 м/с.
Ø 130 mm: wг = 1,89 м/с.
Ø 150 mm: wг = 1,42 м/с.
Ø 180 mm: wг = 0,98 м/с.
Результаты представлены на рис. 4 . Как видим, из полученных значений скоростным условиям удовлетворяют два типоразмера: Ø 130 mm и Ø 150 mm. В принципе, мы можем остановиться на любом из этих значений, однако Ø 150 mm предпочтительней, так как потери напора в этом случае будут меньше.

Для удобства подбора типоразмера дымохода можно использовать диаграмму рис. 5 .
Для примера:

  • Расход продуктов сгорания 468 м3/час; диаметр газохода Ø 300 мм - скорость продуктов сгорания wг = 1,9 м/с
  • Расход продуктов сгорания 90 м3/час; диаметр газохода Ø 150 мм - скорость продуктов сгорания wг = 1,4 м/с

Потери напора в дымоходе
Сумма сопротивлений трубы:

Сопротивление трения:

Потери в местных сопротивлениях:

= 1,0; 0,9; 0,2-1,4 - коэффициенты местного сопротивления с выходной скоростью (на выходе из трубы), на входе в дымовую трубу и в поворотах - отводах и тройниках (коэффициент выбирают в зависимости от их конфигураций), соответственно.

- коэффициент сопротивления трения:
для кирпичных труб = 0,05;
для стальных труб = 0,02.
g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2.
d - диаметр дымовой трубы, м.
wг - скорость продуктов сгорания в трубе:

Vдг - действительный объём продуктов сгорания:

BT - расход топлива с учетом теплотворной способности данного топлива:

- КПД установки из паспортных данных на оборудование (0,9-0,95);
Qнр - низшая теплотворная способность (в зависимости от состава топлива), для газа - 8000 ккал/м3;
Voг - теоретический объем продуктов сгорания, для природного газа можно принять 10,9 м3/м3;
Voв - теоретически необходимое количество воздуха, для сжигания 1 м3 природного газа 8,5-10
м3/м3;
- коэффициент избытка воздуха, для природного газа 1,05-1,25.

Проверка тяги производится по формуле:

hбар - барометрическое давление, принимается 750 мм вод.ст.
HП - перепад полных давлений газового тракта, мм вод.ст., без учета сопротивления и самотяги трубы.
1,2 - коэффициент запаса по тяге.
Перепад полных давлений по газовому тракту (общий вид формулы):

где hT’’ - разряжение на выходе из топки, необходимое для предотвращения выбивания газов, обычно принимается 2-5 мм вод.ст.
В данном случае для проверки тяги перепад полных давлений берется без учета суммарного сопротивления h и самотяги трубы hc.
Таким образом:
HП = hT’’ = 2-5 мм вод.ст.
Для наглядности изобразим процессы, происходящие в дымовом канале на напорной диаграмме (рис. 6 ).

По горизонтальной оси отложим перепады давления и потери напора, а по горизонтальной высоту дымохода.

Тогда отрезок DB будет обозначать величину cамотяги, а линия DA - перепад давлений по высоте дымовой трубы.

С другой стороны от оси АВ откладываем потери напора в дымоходе. Графически потери давления по длине дымохода будет символизировать отрезок АС .

Производим зеркальную проекцию отрезка ВС и получаем точку С’ . Область, затушеванная зеленым цве- том, символизирует разряжение в дымовом канале.

Очевидно, что величина естественной тяги уменьшается по высоте дымохода, а потери напора возрастают от устья к основанию дымовой трубы.

Пример корректного монтажа дымохода и выдержки из ДБН.В.2.5-20-2001 «Газоснабжение»

При проектировании и монтаже дымоходов обязательно необходимо соблюдать следующие пункты отечественных норм и правил:

ДБН В.2.5-20-2001 Приложение Ж «Отвод продуктов сгорания».

Ж.З. Отвод продуктов сгорания от бытовых газовых приборов, печей и другого бытового газового оборудования, в конструкции которых предусмотрен отвод продуктов сгорания в дымоход, следует предусматривать от каждого прибора, агрегата или печи по обособленному дымоходу.
В существующих зданиях допускается предусматривать присоединение к одному дымоходу не более двух водонагревателей или отопительных печей, расположенных на одном или разных этажах здания, при условии ввода продуктов сгорания в дымоход на разных уровнях, не ближе 0,5 м один от другого, или на одном уровне с устройством в дымоходе рассечки на высоту не менее 0,5 м.

Ж.6. Площадь сечения дымохода не должна быть меньше площади сечения патрубка газового прибора, присоединяемого к дымоходу. При присоединении к дымоходу двух приборов, печей и т.п. сечение дымохода следует определять с учетом одновременной их работы. Конструктивные размеры дымоходов должны определяться расчетом.

Ж.7 . Дымоходы следует выполнять из морозостойкого кирпича (Мрз 125), глиняного кирпича, жаростойкого бетона для многоэтажных зданий и асбесто-цементных труб для одноэтажных зданий. Допускается отвод продуктов сгорания предусматривать по стальным дымовым трубам. Конструкции дымовых каналов также могут быть заводского изготовления, поставляемые в комплекте с газовым оборудованием. При установке асбестоцементных и стальных труб вне здания или при прохождении их через чердак здания они должны быть теплоизолированные для предотвращения образования конденсата. Конструкция дымовых каналов в наружных стенах и приставных к этим стенам каналов также должна обеспечивать температуру газов на выходе из них выше точки росы. Запрещается выполнять каналы из шлакобетонных и других неплотных или пористых материалов.

Ж.9 . Присоединение газового оборудования к дымоходам следует предусматривать соединительными трубами, изготовленными из кровельной или оцинкованной стали толщиной не менее 1,0 мм, гибкими металлическими гофрированными патрубками или унифицированными элементами, поставляемыми в комплекте с оборудованием. Соединительная дымоотводящая труба, соединяющая газовый прибор с дымоходом, должна иметь вертикальный участок. Длина вертикального участка соединительной трубы, считая от низа дымоотводящего патрубка газового прибора до оси горизонтального участка трубы, должна быть не менее 0,5 м. В помещениях высотой до 2,7 м для приборов со стабилизаторами тяги допускается уменьшение длины вертикального участка до 0,25 м, без стабилизаторов тяги до 0,15 м. Суммарная длина горизонтальных участков соединительных труб в новых домах должна быть не более 3 м, в существующих домах - не более 6 м. Уклон трубы должен быть не менее 0,01 в сторону газового прибора. На дымоотводящих трубах допускается предусматривать не более трех поворотов с радиусом закругления не менее диаметра трубы. Ниже места присоединения дымоотводящей трубы от прибора к дымоходу должно быть предусмотрено устройство «кармана» сечением не менее сечения дымохода и глубиной не менее 25 см, имеющий люк для очистки. Дымоотводящие трубы, прокладываемые через неотапливаемые помещения, при необходимости должны быть покрыты изоляцией. Прокладка дымоотводящих труб от приборов и печей через жилые комнаты не допускается

Ж.10 . Расстояние от соединительной трубы до потолка или стены из несгораемых материалов принимается не менее 5 см, а из сгораемых и трудносгораемых материалов - не менее 25 см.

Ж.15. Дымовые трубы от газовых приборов в зданиях должны быть выведены:
- выше границы зоны ветрового подпора, но не менее 0,5 м выше конька крыши при расположении их (считая по горизонтали) не далее 1,5 м от конька крыши;
- в уровень с коньком крыши, если они отстоят на расстоянии до 3 м от конька крыши;
- не ниже прямой, проведенной от конька вниз под углом 10° к горизонту, при расположении труб на расстоянии более 3 м от конька крыши. Зоной ветрового подпора дымовой трубы считается пространство ниже линии, проведенной под углом 45° к горизонту от наиболее высоких точек вблизи расположенных сооружений и деревьев. Во всех случаях высота трубы над прилегающей частью крыши должна быть не менее 0,5 м, а для домов с совмещенной кровлей (плоской крышей) - не менее 2,0 м. Установка на дымоходах зонтов и других насадок не допускается.

Ж.20 . Длина горизонтального участка дымового канала от отопительного оборудования с герметичной камерой сгорания при выходе через наружную стену принимается не более 3 м.

Заключение
Как показывает многолетний опыт эксплуатации теплогенераторов с открытой камерой сгорания, накопленный в нашей организации, от правильно спроектированного и корректно смонтированного дымохода в большой мере зависит надежная и стабильная работа теплогенерирующей установки (см. рис. 7).

Поэтому необходимо уделять данному вопросу самое пристальное внимание уже на стадии проектирования системы теплоснабжения, а также проводить поверочные расчеты при ремонте, модернизации и замене теплогенераторов. Надеемся, данный материал поможет широким кругам читателей разобраться с этим немаловажным вопросом.

Двухкамерная трубчатая печь с наклонным сводом.  

Скорость движения дымовых газов в конвекционной камере определяется естественной тягой, создаваемой дымовой трубой высотой 40 - 50 м, и составляет 3 - 4 м / сек.  

Скорость движения дымовых газов составляет 0 5 - 0 7 м / сек.  

Скорость движения дымовых газов в камере конвекции для боль -, шинства печей составляет 3 - 4 м / сек. Трубы в камере конвекции: обычно располагают в шахматном порядке, что обеспечивает турбулентность движения дымовых газов.  

При уменьшении скорости движения дымовых газов в конвекционной камере печи коэфициент теплопередачи понижается. Как следствие, возрастают требуемая поверхность труб и стоимость сооружения конвекпионной камеры. При увеличении скорости движения дымовых газов в конвекционной камере печи повышаются гидравлические сопротивления и, как следствие, требуемая высота дымовой трубы.  

Уменьшение сечения камеры повышает скорость движения дымовых газов, а следовательно, и коэффициент теплоотдачи конвекцией.  

Площади сечения дымоходов-боровов определяются по скорости движения дымовых газов, принимаемой в сборных боровах 3 - 4 м / сек, в боровах, идущих от котлов к сборному борову, 2 - 4 м / сек.  

Коэффициент теплопередачи зависит главным образом от скорости движения дымовых газов в камере конвекции: чем выше эта скорость, тем больше коэффициент теплопередачи. При естественной тяге с увеличением скорости возрастает необходимая высота дымовой трубы и в этом случае не рекомендуется иметь эту скорость выше 6 м / сек. В случае создания принудительной тяги эта скорость может быть увеличена. Однако практически ввиду конструктивных трудностей компактного расположения конвекционных труб скорость дымовых газов в камере конвекции ниже указанной цифры.  

Конвективная теплопередача может быть улучшена путем повышения скорости движения дымовых газов. Однако при камерном и камерно-слоевом сжигании твердого топлива с увеличением скорости дымовых газов усиливается износ поверхностей нагрева летучей золой и уносом топлива. По этой причине желательной является скорость газов не более 9 - 10 м / сек, а в газоходах стальных водяных экономайзеров 8 - 9 м / сек и ниже.  

Эффективность передачи тепла конвекцией обусловлена прежде всего скоростью движения дымовых газов в конвекционной камере. Стремление к большим скоростям, однако, сдерживается допустимыми величинами сопротивления движению газов.  

Схема однокамерной радиантно-конвекционной печи.  

Эффективность передачи тепла конвекцией обусловлена прежде всего скоростью движения дымовых газов в конвекционной камере. Стремление к большим скоростям, однако, сдерживается допустимыми значениями сопротивления движению газов. Для более тесного обтекания труб дымовыми газами и большей турбулизации потока дымовых газов трубы в конвекционных камерах размещают, как правило, в шахматном порядке.  

Сопротивление пучка конвекционных труб главным образом зависит от скорости движения дымовых газов в свободном сечении между трубами (5 - 8 м / с), от числа рядов труб и их диаметра, способа размещения труб (шахматное или коридорное), расстояния между осями труб по горизонтали и вертикали. Для расчета этой величины предложен ряд уравнений или номограмм, приведенных в специальной литературе.  

Обратная тяга в дымовой трубе возникает и в том случае, когда температура наружного воздуха выше температуры воздуха в помещении. Такое явление наблюдается преимущественно в летнее время года, когда наружного воздуха достигает максимальных значений. Поэтому при неработающих печах дымовые трубы в жаркие дни могут работать не на вытяжку, а на .

Во многих случаях обратная образуется в результате потери плотности стенок дымовой трубы, в которых под действием ветра, атмосферных осадков и частой смены температурных режимов появляются сквозные трещины и . них в дымовую трубу подсасывается значительное количество наружного воздуха, препятствующего свободному продвижению дымовых газов. Вследствие дополнительного притока холодного воздуха из атмосферы или соседних вентиляционных каналов будет значительно снижаться температура уходящих газов, а следовательно, и разрежение. Поэтому в процессе эксплуатации дымовые и вентиляционные каналы следует периодически проверять на плотность. Явление обратной тяги в дымовых трубах не отражается на работе всех печных устройств, но и создает реальную угрозу отравления продуктами сгорания топлива.

В индивидуальных домах для защиты дымовой трубы от влияний ветра используют дефлекторы. Однако применение таких защитных приспособлений не исключает возможности возникновения обратной тяги в дымовой трубе при значительном увеличении скорости ветра, изменении направления воздушных потоков и других природных явлений. таких дефлекторов на дымовые трубы, предназначенные для отвода продуктов сгорания от печей, запрещена.

Дефлектора основана на использовании скорости ветра, который при определенных условиях создает дополнительное разрежение в дымовом и вентиляционном каналах. Степень разрежения должна быть достаточной для преодоления всех сопротивлений движению дымовых газов, которые могут возникнуть в дымовой трубе при различных погодных условиях. Опасно использовать металлические дефлекторы, так как в зимнее они часто обмерзают, вследствие в дымовых каналах наблюдается или прекращение тяги.

Определим площадь устья. Для того чтобы не было задувания, скорость в устье принимаем W ус = 3,0 м/с.

F ус = V 1 /W ус = 6,27/3 = 2,09 м 2 .

Тогда диаметр устья D ус = (4*F ус /π) 0,5 = (4*2,09/3,14) 0,5 = 1,63 м.

Диаметр основания D осн = 1,5* D ус = 1,5*1,63 = 2,45 м.

Скорость движения дымовых газов в основании:

W осн = 4* V 1 / (π* D осн 2) = 4*6,27/(3,14*2,45 2) = 1,33 м/с.

Действительное разряжение, создаваемое трубой должно быть на 20-40% больше потерь напора при движении дымовых газов по дымовому тракту. Примем h днйст = 1,3*∑ ΔР = 1,3*185701 = 241411 Па.

Для определения температуры дымовых газов в устье трубы, принимаем H тр = 40м. Падение температур для кирпичной трубы принимаем 1,5º на 1м высоты: .

Температура в основании принята Т осн = t осн + 273 = 573 К.

Тогда температура в устье трубы Т ус = Т осн – ΔТ = 573 – 60 = 513 К.

Найдем средний диаметр трубы D ср:

D ср = (D ус + D осн)/2 = (1,63 + 2,45)/2 = 2,04 м.

Средняя площадь сечения:

F ср = π* D ср 2 /4 = 3,14*2,04 2 /4 = 3,27 м 2 .

Средняя скорость движения дымовых газов

W ср = V 1 / F ср = 6,27/3,27 = 1,91 м/с.

Примем λ дг для кирпичной трубы 0,05.

Средняя температура дымовых газов в трубе:

T ср = (Т осн + Т ус)/2 = (573 + 513)/2 = 543 К.

Высота дымовой трубы находится по формуле:

Н тр = Ч/З.

Ч = h днйст + ρ дг *(W ус 2 - W осн 2)/2* T ср / Т о + ρ дг * W ус 2 /2* Т ус / Т о,

где ρ дг – плотность дымового газа при нормальных условиях, кг/м 3 .

Тогда числитель дроби:

Ч = h днйст + ρ дг *(W ус 2 - W осн 2)/2* T ср / Т о + ρ дг * W ус 2 /2* Т ус / Т о = 241411 + 1,295*(3 2 – 1,33 2)/2*543/273 + 1,295*3 2 /2*513/273 = 241431

З = (ρ в * Т о / Т в - ρ дг * Т о / Т ср)*g - λ дг / D ср * ρ дг * W ср 2 /2* Т ср / Т о,

где ρ в – плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м 3 ;

Т в – температура окружающей среды, К.

Тогда знаменатель дроби:

З = (ρ в * Т о / Т в - ρ дг * Т о / Т ср)*g - λ дг / D ср * ρ дг * W ср 2 /2* Т ср / Т о = (1,29*273/283 – 1,295*273/543)*9,81 – 0,05/2,04*1,295*1,91 2 /2*543/273 = 5,7055.

Тогда высота дымовой трубы: Н тр = Ч/З = 241431/5,7055 = 42315 м.

Принимаем трубу 40 метров из следующих соображений:

    Основная высота застройки около 30 м, а дымовые газы должны рассеиваться с высоты выше уровня застройки.

    Строительство трубы более 40 м экономически нецелесообразно, поэтому рекомендуется установить дымосос у основания трубы, который будет компенсировать разряжение.

Определим потери напора, которые должен компенсировать дымосос. Для этого в приложении Excel воспользуемся процедурой Сервис/Подбор параметра. Результат расчета показал, что при Н тр = 40 м компенсируются потери напора ΔР = 207,96 Па, тогда оставшиеся потери напора 241411 – 207, 96 = 241203,04 Па должны быть скомпенсированы за счёт тяги дымососа.

Заключение

Для нагрева 23 т/ч толуола с 10ºС до 110ºС требуется кожухотрубный теплообменник с диаметром кожуха D = 400 мм, числом труб n=111, длинной труб l = 2 м, площадью теплопередачи F = 16 мс запасом поверхности 0,57. Кроме рабочего устанавливается также запасной теплообменник того же типа.

Для нагрева потребуется 1,39 м/c газа, состава, приведенного в условии.

Для подачи толуола из хранилища необходимо установить центробежный насос типа 3К – 9 с производительностью V 2 = 40 м/ч, напором Н = 35 м, мощностьюN = 7 кВт, диаметром рабочего колеса D рк = 148 мм и КПД = 62 %.

Сопротивление действительное дымового тракта составляет 241411 Па. Рекомендуется для удаления дымовых газов установить кирпичную дымовую трубу высотой 40 м, в основании которой установить дымосос для создания разряжения не менее 241203,04 Па.

7. ГАЗОВОЗДУШНЫЙ ТРАКТ, ДЫМОВЫЕ ТРУБЫ, ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
Газовоздушный тракт

7.1. При проектировании котельных тягодутьевые установки (дымососы и дутьевые вентиляторы) следует принимать в соответствии с техническими условиями заводов-изготовителей. Как правило, тягодутьевые установки должны предусматриваться индивидуальными к каждому котлоагрегату.

7.2. Групповые (для отдельных групп котлов) или общие (для всей котельной) тягодутьевые установки допускается применять при проектировании новых котельных с котлами производительностью до 1 Гкал/ч и при проектировании реконструируемых котельных.

7.3. Групповые или общие тягодутьевые установки следует проектировать с двумя дымососами и двумя дутьевыми вентиляторами. Расчетная производительность котлов, для которых предусматриваются эти установки, обеспечивается параллельной работой двух дымососов и двух дутьевых вентиляторов.

7.4. Выбор тягодутьевых установок следует производить с учетом коэффициентов запаса по давлению и производительности согласно прил. 3 к настоящим нормам и правилам.

7.5. При проектировании тягодутьевых установок для регулирования их производительности следует предусматривать направляющие аппараты, индукционные муфты и другие устройства, обеспечивающие экономичные способы регулирования и поставляемые комплектно с оборудованием.

7.6. Проектирование газовоздушного тракта котельных выполняется в соответствии с нормативным методомаэродинамического расчета котельных установок ЦКТИ им. И.И.Ползунова.

(К) Для встроенных, пристроенных и крышных котельных в стенах следует предусматривать проемы для подачи воздуха на горение, расположенные, как правило, в верхней зоне помещения. Размеры живого сечения проемов определяются исходя из обеспечения скорости воздуха в них не более 1 м/с.

7.7. Газовое сопротивление серийно выпускаемых котлов следует принимать по данным заводов-изготовителей.

7.8. В зависимости от гидрогеологических условий и компоновочных решений котлоагрегатов наружные газоходы должны предусматриваться подземными или надземными. Газоходы следует предусматривать кирпичными или железобетонными. Применение надземных металлических газоходов допускается, в виде исключения, при наличии соответствующего технико-экономического обоснования.

7.9. Газовоздухопроводы внутри котельной допускается проектировать стальными, круглого сечения. Газовоздухопроводы прямоугольного сечения допускается предусматривать в местах примыкания к прямоугольным элементам оборудования.

7.10. Для участков газоходов, где возможно скопление золы, должны предусматриваться устройства для очистки.

7.11. Для котельных, работающих на сернистом топливе, при возможности образования в газоходах конденсата следует предусматривать защиту от коррозии внутренних поверхностей газоходов в соответствии со строительными нормами и правилами по защите строительных конструкций от коррозии.

Дымовые трубы

7.12. Дымовые трубы котельных должны сооружаться по типовым проектам. При разработке индивидуальных проектов дымовых труб необходимо руководствоваться техническими решениями, принятыми в типовых проектах.

7.13. Для котельной необходимо предусматривать сооружение одной дымовой трубы. Допускается предусматривать две трубы и более при соответствующем обосновании.

7.14. (К) Высота дымовых труб при искусственной тяге определяется в соответствии с Указаниями по расчету рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий и Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий. Высота дымовых труб при естественной тяге определяется на основании результатов аэродинамического расчета газовоздушного тракта и проверяется по условиям рассеивания в атмосфере вредных веществ. При расчете рассеивания в атмосфере вредных веществ следует принимать максимально допускаемые концентрации золы, окислов серы, двуокиси азота и окиси углерода. При этом количество выделяемых вредных выбросов принимается, как правило, по данным заводов изготовителей котлов, при отсутствии этих данных - определяются расчетным путем.

Высота устья дымовых труб для встроенных, пристроенных и крышных котельных должна быть выше границы ветрового подпора, но не менее 0,5 м выше крыши, а также не менее 2 м над кровлей более высокой части здания или самого высокого здания в радиусе 10 м.

7.15. (К) Диаметры выходныхотверстий стальных дымовых труб определяются из условия оптимальных скоростей газов на основании технико-экономических расчетов. Диаметры выходных отверстий кирпичных и железобетонных труб определяются на основании требований п. 7.16 настоящих норм и правил.

7.16. В целях предупреждения проникновения дымовых газов в толщу конструкций кирпичных и железобетонных труб не допускается положительное статическое давление на стенки газоотводящего ствола. Для этого должно выполняться условие R < 1, где R - определяющий критерий, равный

Л - коэффициент сопротивления трению;

i - постоянный уклон внутренней поверхности верхнего участка трубы;

Yx - плотность наружного воздуха при расчетном режиме, кг/ м 3 ;

d0 - диаметр выходного отверстия трубы, м;

h0 - динамическое давление газа в выходном отверстии трубы, кгс/м 2:

W0 - скорость газов в выходном отверстии трубы, м/c;

g - ускорение силы тяжести, м 2 /с;

Yr - плотность газа при расчетном режиме, кг/м 3 .

Проверочный расчет должен производиться для зимнего и летнего расчетных режимов работы котельных.

При R > 1 следует увеличить диаметр трубы или применить трубу специальной конструкции (с внутренним газонепроницаемым газоотводящим стволом, с противодавлением между стволом и футеровкой).

7.17. Образование конденсата в стволах кирпичных и железобетонных труб, отводящих продукты сжигания газообразного топлива, при всех режимах работы не допускается.

7.18. Для котельных, работающих на газообразном топливе, допускается применение стальных дымовых труб при экономической нецелесообразности повышения температуры дымовых газов.

(К) Для автономных котельных дымовые трубы должны быть газоплотными, изготавливаться из металла или из негорючих материалов. Трубы должны иметь, как правило, наружную тепловую изоляцию для предотвращения образования конденсата и люки для осмотра и чистки.

7.19. Проемы для газоходов в одном горизонтальном сечении ствола трубы или стакана фундамента должны располагаться равномерно по окружности.

Суммарная площадь ослабления в одном горизонтальном сечении не должна превышать 40% общей площади сечения для железобетонного ствола или стакана фундамента и 30% - для ствола кирпичной трубы.

7.20. Подводящие газоходы в месте примыкания к дымовой трубе необходимо проектировать прямоугольной формы.

7.21. В сопряжении газоходов с дымовой трубой необходимо предусматривать температурно-осадочные швы или компенсаторы.

7.22. Необходимость применения футеровки и тепловой изоляции для уменьшения термических напряжений в стволах кирпичных и железобетонных труб определяется теплотехническим расчетом.

7.23. В трубах, предназначенных для удаления дымовых газов от сжигания сернистого топлива, при образовании конденсата (независимо от процента содержания серы) следует предусматривать футеровку из кислотоупорных материалов по всей высоте ствола. При отсутствии конденсата на внутренней поверхности газоотводящего ствола трубы при всех режимах эксплуатации допускается применение футеровки из глиняного кирпича для дымовых труб или глиняного обыкновенного кирпича пластического прессования марки не ниже 100 с водопоглощением не более 15% на глиноцементном или сложном растворе марки не ниже 50.

7.24. Расчет высоты дымовой трубы и выбор конструкции защиты внутренней поверхности ее ствола от агрессивного воздействия среды должны выполняться исходя из условий сжигания основного и резервного топлива.

7.25. Высота и расположение дымовой трубы должны согласовываться с местным Управлением Министерства гражданской авиации. Световое ограждение дымовых труб и наружная маркировочная окраска должны соответствовать требованиям Наставления по аэродромной службе в гражданской авиации СССР.

7.26. В проектах следует предусматривать защиту от коррозии наружных стальных конструкций кирпичных и железобетонных дымовых труб, а также поверхностей стальных труб.

7.27. В нижней части дымовой трубы или фундаменте следует предусматривать лазы для осмотра трубы, а в необходимых случаях - устройства, обеспечивающие отвод конденсата.

Очистка дымовых газов

7.28. Котельные, предназначенные для работы на твердом топливе (угле, торфе, сланце и древесных отходах), должны быть оборудованы установками для очистки дымовых газов от золы в случаях, когда

A p B>5000 (3)

B- максимальный часовой расход топлива, кг.

Примечание. Приприменениитвердого топлива в качестве аварийного установка золоуловителей не требуется.

7.29. Выбор типа золоуловителей производится в зависимости от объема очищаемых газов, требуемой степени очистки и компоновочных возможностей на основании технико-экономического сравнения вариантов установки золоуловителей различных типов.

В качестве золоулавливающих устройств следует принимать:

  • блоки циклонов ЦКТИ или НИИОГАЗ - при объеме дымовых газов от 6000 до 20000 м 3 /ч;
  • батарейные циклоны - при объеме дымовых газов от 15000 до 150000 м 3 /ч;
  • батарейные циклоны с рециркуляцией и электрофильтры - при объеме дымовых газов свыше 100000 м 3 /ч.

"Мокрые" золоуловители с низконапорными трубами Вентури с каплеуловителями могут применяться при наличии системы гидрозолошлакоудаления и устройств, исключающих сброс в водоемы вредных веществ, содержащихся в золошлаковой пульпе.

Объемы газов принимаются при их рабочей температуре.

7.30. Коэффициенты очистки золоулавливающих устройств принимаются по расчету и должны быть в пределах, установленных прил. 4 к настоящим нормам и правилам.

7.31. Установку золоуловителей необходимо предусматривать на всасывающей стороне дымососов, как правило, на открытых площадках.

При соответствующем обосновании допускается установка золоуловителей в помещении.

7.32. Золоуловители предусматриваются индивидуальные к каждому котлоагрегату. В отдельных случаях допускается предусматривать на несколько котлов группу золоуловителей или один секционированный аппарат.

7.33. При работе котельной на твердом топливе индивидуальные золоуловители не должны иметь обводных газоходов.

7.34. Форма и внутренняя поверхность бункера золоуловителя должны обеспечивать полный спуск золы самотеком, при этом угол наклона стенок бункера к горизонту принимается 60° и в обоснованных случаях допускается не менее 55°.

Бункера золоуловителей должны иметь герметические затворы.

7.35. Скорость газов в подводящем газоходе золоулавливающих установок следует принимать не менее 12 м/с.

7.36. "Мокрые" искрогасители следует применять в котельных, предназначенных для работы на древесных отходах, в случаях когда A p B<5000 После золоуловителей искрогасители не устанавливаются.