Фестонные трубы в котле

Содержание

Тем, кому интересно, что это такое – коаксиальный дымоход для газового котла, пригодится материал этой статьи о самостоятельном монтаже и устройстве такой конструкции.

Современный выбор на рынке отопительных приборов от различных производителей поражает своим разнообразием, все больше пользователей выбирают водогрейные устройства всевозможной конструкции для автономных систем теплоснабжения.

Фестонные трубы в котле

Отличие от обычных труб: что нового

Прежде всего, он выделяется большей эффективностью и безопасностью. Предназначен для отвода горячих дымовых газов, содержащих вредные вещества, образующиеся в процессе горения. Его усовершенствованная конструкция подходит для моделей с закрытой камерой сгорания.

Стоимость гораздо выше, чем простого стального изделия, но эксплуатационные качества полностью оправдывают такие вложения. Намного проще купить его, чем сделать самостоятельно, хотя возможен и этот способ. Принципиальное отличие такого газоотвода от обычного состоит в том, что чистый воздух заходит в него с улицы, а не забирается изнутри котельной.

Фестонные трубы в котле

Конструкция и принцип работы

Само название в переводе означает «двойной канал». Имеются в виду две трубы различных по диаметру, при этом одна вставляется во внутрь второй.

По своей сути, устройство коаксиального дымохода для газового котла – комплект из пары труб, вложенных одна во вторую – узкая внутри широкой.

Чтобы их центральные оси совпали между собой, их поверхности соединяются перемычками, удерживающими в нужном положении.

Внутренний контур диаметром от 60 мм предназначен для отвода продуктов сгорания. Через внешний, диаметром от 100 мм, осуществляется подвод воздуха, называемый «впуском». Поступление кислорода нужно для максимального сжигания топлива, что значительно увеличивает КПД котла и снижает вредность выбросов в атмосферу.

Как работает конструкция

Воздушные массы с улицы попадают внутрь по трубе большего диаметра. Проходя по внешнему каналу, они поглощают тепло от внутренней, служащей для отвода отработанных газов.

Движение воздуха различного качества и температуры происходит в разные стороны. В топочную камеру он попадает уже горячим, не тратится дополнительная энергия на его нагревание, что существенно увеличивает КПД.

Вместе с этим уменьшается расход газа в единицу времени, это делает отопительное оборудование гораздо более экономичным.

Фестонные трубы в котле

Нагреваясь от внутренней части, воздух наружного канала одновременно охлаждает ее, предотвращая перегревание.

Такая особенность, во-первых, обеспечивает долгий срок службы, а во-вторых, делает возможным его установку даже в деревянном доме без какой-либо дополнительной защиты: в исправном состоянии он совершенно не пожароопасен.

Но все же его часто дополнительно теплоизолируют базальтовым утеплителем, так как это значительно улучшает тягу и КПД.

Что входит в стандартную комплектацию

Основная составляющая, – это коаксиальная труба, которая проходит от теплогенератора и выходит на улицу. Она состоит из трех деталей:

  • адаптер;
  • отвод на 90°, 30° и 45°;
  • сама труба.

Если житель многоквартирного дома хочет иметь газовый котел с закрытой камерой сгорания, реализация этой идеи будет возможна только в случае наличия поквартирного отопления, и тогда труба будет входить в шахту.

Фестонные трубы в котле Фестонные трубы в котле

Ориентировочный комплект выглядит следующим образом:

  • коаксиальная труба 1,0 м и компенсатор 0,5 м;
  • «колено» – угловой переходник, 45° либо 90°, для соединения;
  • тройник для подключения;
  • переходная муфта;
  • регулятор тяги;
  • узел для профилактической очистки устройства;
  • конденсатоотвод;
  • защитный экран наружной части;
  • закрепляющие хомуты;
  • опорная площадка;
  • конус;
  • фланец для крепления к стене дома;
  • кольцевые прокладки для придания герметичности и плотности в местах соединений.

Ассортимент и цены деталей магазина Феррум можно уточнить в прайслисте на сайте.

Коаксиальный дымоход для газового котла: материалы для изготовления

На рынке отопительных приборов представлены различные варианты.

Пластик

Трубы из полимерного материала с высокой термоустойчивостью выдерживают нагревание до 205°C, подходят для устройств конденсационного типа.

К их плюсам относят легкость установки, небольшой вес, а также доступную цену.

Однако стоимость себя оправдывает: подобные изделия недолговечны, их приходится часто менять, к тому же они не годятся для других видов газовых котлов, так как имеют ограничения на подключение к ним.

Фестонные трубы в котле

Срок их службы составляет не более 5 лет. Пластиковые детали возможно использовать только для отвода газов в низкотемпературном режиме: максимальную температуру превышать запрещается, так как это приведет к неисправности устройства.

Нержавеющая сталь

Стальные детали гораздо более востребованы в суровых российских климатических условиях, особенно в северных регионах, где отопление приходится использовать большую часть года. Например, дымоходы серии Craft LAS выполнены из аустенитной нержавеющей стали AISI 316. Это позволяет использовать их с конденсационными котлами, имеющими низкие температуры продуктов горения. 

Фестонные трубы в котле

Топливо в таких теплогенераторах насыщенно водородом и, как следствие, характеризуется высокими значениями температуры точки росы.

В данных условиях высока опасность образования конденсата и агрессивной кислотной среды.

Такая сталь пригодна для эксплуатации в широком температурном диапазоне и стойкая к большому количеству концентрированных кислот, поэтому идеально подходит для обслуживания систем поквартирного отопления.

Нержавеющая сталь устойчива к воздействию агрессивных веществ, ее термостойкость гораздо выше, чем самого прочного пластика – до 550°C. Изделия из «нержавейки» подразделяются на 2 вида:

  • Неутепленные (двухконтурные) – имеют более примитивную конструкцию, внутренняя часть обладает кислотоустойчивостью. Она долговечна и может быть использована для жилых и промышленных помещений. К ограничениям относится ее обязательная термоизоляция, для уменьшения выхода конденсата в холодный период.
  • Утепленные (трехконтурные: сэндвич-двухконтурная труба) – подходят для размещения на улице или в не утепленной шахте. Наиболее часто применяются для вертикального отвода дыма в многоэтажных домах сразу от нескольких котлов. Имеет возможность подключения к устройству как с естественной, так и с принудительной системой отвода дымовых газов. Такая конструкция обладает лучшими аэродинамическими характеристиками и долгим сроком эксплуатации – до 30 лет. К минусам относят необходимость предварительного сложного расчета, который приходится заказывать в проектной организации. Это обязательное требование, так как дымоход с вертикальным отводом и наружным воздухозабором монтируют на этапе строительства здания, а значит, он должен быть заложен в проект.

Достоинства и недостатки использования

Рассмотрим положительные и отрицательные характеристики.

Фестонные трубы в котле

Плюсы:

  • Затягивание воздушных масс снаружи, что позволяет сохранить неизменным состав воздуха в котельной. Нет ни постороннего запаха в помещении, ни гари. Это значительно снижает требования к вентиляции и площади, а значит, уменьшает расходы. Котел с закрытой топкой разрешается устанавливать даже в непроветриваемых помещениях, ведь он потребляет кислорода немногим больше, чем обычная газовая горелка.
  • Экономичность использования топлива и более высокий КПД оборудования.
  • Экологичность: так как сырье полностью сгорает, в атмосферу выделяется с дымом меньше загрязняющих веществ.
  • Быстрый монтаж и введение в эксплуатацию.
  • Возможность совмещения с любым отопительным прибором, а также использования для многоквартирных жилых зданий с высотой в несколько этажей.
  • Если монтаж произведен правильно, это позволяет значительно увеличить тягу.

Недостатки системы:

  • Образование конденсата, содержащего токсичные вещества и требующего особых условий хранения и утилизации.
  • Второй недостаток вытекает из первого: это необходимость согласования установки с Санэпиднадзором и получение разрешения, а также штраф в случае неправильной утилизации ядовитых отходов.
  • Довольно высокая цена. Пластиковые детали более доступны, но и служить они будут недолго. В целях экономии некоторые пользователи пытаются изготавливать трубу из подручных средств. Однако это небезопасно, так как может привести к поломке и последующему тяжелому или даже смертельному отравлению ядовитыми газами. Так что в этом случае бережливость неуместна.
  • Ограничен по конструкции отопительных приборов, так как подходит только для газовых с закрытой топкой.
  • Без утепления при температуре ниже -10° наружный выход может покрываться наледью, а изоляция требует дополнительных расходов и работ.

Как и где правильно установить коаксиальный дымоход газового котла

Газоотвод такого типа устанавливают на конденсационных и турбированных отопительных приборах с закрытой топочной камерой или на конвекторе. Подача воздуха бывает естественной либо с механическим побуждением, для чего обычно используют приточный вентилятор. Такой способ газообмена подходит для любой автономной системы отопления с одним или двумя контурами.

Фестонные трубы в котле

Подобная система представляет собой две отдельно стоящие трубы, диаметром от 80 мм. Одна из них предназначена для подвода воздуха в камеру сгорания, вторая – для отвода дымовых газов. В конструктивном плане различий между деталями на «впуск» и «выпуск» не существует.

Монтаж

Процесс должен производиться профессионалами в соответствии с правилами пожарной безопасности в РФ и нормами проектирования, а по завершении необходима эксплуатационная проверка всей системы.

Фестонные трубы в котле

  • Монтаж осуществляется от теплогенерирующего аппарата вверх к устью.
  • Канал дымохода должен быть прикреплен к несущей конструкции здания при помощи кронштейнов или хомутов для избежания вибрации и шумов.
  • Отдельные элементы должны соединяться друг с другом по раструбной системе.
  • Герметичность канала по завершении монтажа необходимо проверить под рабочим давлением.
  • В случае, если ось дымохода располагается в горизонтальной плоскости, канал прокладывается с уклоном 0,5 — 1,5% по направлению от котла.
  • Перед началом эксплуатации необходимо проверить проходимость трубок для сбора конденсата и температуру на поверхности дымохода. При необходимости его теплоизолировать.
  • Рекомендуется сборка элементов на силиконовый герметик стойкий к кислотам и температурам до 200°С.
Читайте также:  Фитинги для труб из металлопластик

Установочный набор снабжается руководством по сборке, так что с этим можно справиться самостоятельно. Наиболее важный момент – это подбор места выхода.

В небольшом частном доме можно определить его самостоятельно, а в многоквартирном потребуется проектирование, причем еще на этапе строительства здания.

В случае, если положение горизонтальное, он не может быть направлен на соседские окна, если расстояние между постройками составляет менее 50 м. Важна также высота от корпуса устройства до наружного выхода.

Напольный тип оборудования по нормативам требует метровой высоты, для настенного этот показатель вдвое меньше.

Длина коаксиальной трубы для установки дымохода к двухконтурному газовому котлу по нормам может достигать 5 м в горизонтальном положении, со всеми поворотами и углами.

Стыки уплотняют специальными муфтами: силиконовый уплотнитель или герметик не подходят для этой задачи. Рекомендуется сборка элементов дымохода на силиконовую смесь стойкую к кислотам и температурам до 200°С.

А также необходимо утепление для предотвращения образования наледи.

В пеноблочном здании газоотвод монтируется внутри стены. Кирпичные постройки позволяют установить его снаружи. При устройстве вывода учитываются как характеристики ограждающих конструкций здания, так и нормативы СНиП.

Установка включает несколько последовательных этапов:

  • Место выхода может быть загерметизировано монтажной пеной, а затем украшено специальными декоративными решетками для эстетичного внешнего вида. Их сажают на клей или крепят жидкими гвоздями, а внутри укрывают оборудование гипсокартонным коробом.
  • Присоединение выполняется при помощи адаптера, и дальнейшего подключения к нему тройника с конденсатоприемником. Диаметр патрубка у котла и дымохода должны обязательно совпадать. Эта деталь размещается сверху или сбоку на корпусе, первый вариант значительно легче монтируется.
  • Удлинение трубы. Один конец вставляется в другой, затем они закрепляются обжимными хомутами. Для углов применяют муфты на 45° и 90°, которые также входят в комплектацию поставляемого оборудования. Всего конструкция должна включать не более 3-х колен и иметь общую длину до 3-х метров. Жесткая фиксация хомутами очень важна, так как она обеспечивает хорошую тягу.

Установка коаксиального дымохода для газового котла: инструкция, требования и нормативы

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

  • Cтраница 4
  • РџСЂРё этом число фестонов равно четырем, РѕРЅРё располагаются РїРѕРґ углами Рћ Рё 90 Рє РќРџ.  [46]
  • Температура газов перед фестоном или фсстониро-ванной частью конвективного пакета, расположенного РІ верхнем горизонтальном газоходе, принимается РЅРµ выше значений, приведенных ниже.  [47]
  • Пароперегреватель размещен Р·Р° фестоном.  [49]
Фестонные трубы в котле Тепловая схема котла БП-50-40.  [50]

Пароперегреватель расположен Р·Р° фестоном РІ верхней части топки. Расчетный съем тепла РІ пароохладителе составляет 42 РєРґР¶ / РєРі.  [51]

Следует отметить, что фестон и особенно котельные пучки применяют в котлах среднего давления относительно небольшой производительности.

Фестон – полурадиационная поверхность нагрева, располагаемая РІ выходном РѕРєРЅРµ топки Рё образованная, как правило, трубами заднего экрана, разведенными РЅР° значительные расстояния путем образования многорядных пучков. Котельный пучок – это система параллельно включенных труб конвективной парообразующей поверхности котла, соединенных общими коллекторами или барабанами.  [52]

Перед дальнейшей обработкой полуфабриката фестоны необходимо удалить, что РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє излишнему расходу материала Рё увеличению трудозатрат.  [54]

Фестонные трубы в котле Схема котельной установки.  [55]

Следует отметить, что фестон и особенно котельные пучки применяют в котлах среднего давления относительно небольшой производительности.

Фестон – полурадиационная поверхность нагрева, располагаемая РІ выходном РѕРєРЅРµ топки Рё образованная, как правило, трубами заднего экрана, разведенными РЅР° значительные расстояния путем образования многорядных пучков.  [56]

Р’ современных мощных котлах фестон является неотъемлемым конструктивным элементом.  [57]

Эмульсионные трубы экрана Рё фестона РїСЂРё заливке ртути РІ котел остаются незаполненными, так как уровень ртути стоит ниже средней линии барабана. Ртутный экономайзер также остается незаполненным ртутью.  [58]

Р’ начальной стадии шлакования фестона обычно образуется рыхлый пористый шлак, который легко удаляется РѕР±РёРІРєРѕР№. Однако эта работа трудоемка.  [59]

Благодаря редкому расположению труб фестона опасность шлакования последнего РЅРµ возникает, тем более что фестонный пучок относительно легко может быть очищен РѕС‚ налипшей золы РІРѕ время работы золообду-вочными аппаратами или вручную через специальные РѕРєРЅР° РІ РѕР±РјСѓСЂРѕРІРєРµ.  [60]

Страницы:      1    2    3    4    5

Схема котельной установки. типы котлов и „их основные характеристики

Расчет котлов и котельных установок

В зависимости от назначения котельная установка состоит из котла соответствующего типа и вспомогательного обо­рудования, обеспечивающего его работу.

Котел —это конструк­тивно объединенный в одно целое комплекс устройств для получе­ния пара или для нагрева воды под давлением за счет теплоты сжигаемого топлива, при протекании технологического процесса или преобразовании электрической энергии в тепловую.

Для нормального функционирования котла необходимо обес­печить подготовку и подачу к нему топлива, подачу окислителя для горения, а также удалить образующиеся продукты сгорания, золу и шлак (при сжигании твердого топлива) и др.

Вспомога­тельное оборудование котла — это дутьевые вентиляторы и дымо­сосы для подачи воздуха в котел и удаления из него в атмосферу продуктов сгорания; бункера, питатели сырого топлива и пыли; углеразмольные мельницы для обеспечения непрерывной подачи и приготовления пылевидного топлива требуемого качества; золо- улавливающее и золошлакоудаляющее оборудование для очистки дымовых газов от золовых частиц с целью охраны окружающей среды от загрязнения и для организованного отвода уловленной золы и шлака; устройства для профилактической очистки наруж­ной поверхности труб котла от загрязнений; контрольно-измери­тельная аппаратура; водоподготовительные установки для обра­ботки исходной (природной) воды до заданного качества.

Рассмотрим схему котельной установки (рис. 5) по трактам соответствующего назначения: пароводяного, топливного, воз­душного, газового и золошлакоудаляющего. Котел —барабан­ный, высокого давления с естественной циркуляцией со сжиганием твердого топлива в пылевидном состоянии.

Основными элементами котла являются поверхности нагрева — теплообменные поверхности, предназначенные для передачи теп­лоты от теплоносителя к рабочей среде (воде, пароводяной смеси, пару или воздуху). В зависимости от процессов преобразования рабочего тела различают нагревательные, испарительные и пере – гревательные поверхности нагрева.

Теплота от продуктов сгорания может передаваться излуче­нием (радиацией) и конвекцией. В соответствии с этим разли – 8

Фестонные трубы в котле

Чают поверхности нагрева радиационные, конвективные и радиа – ционно-конвективные (полурадиационные).

Нагревательной поверхностью является экономайзер 18, пред­назначенный для подогрева или для подогрева и частичного испа­рения питательной воды, поступающей в котел. В соответствии с этим различают экономайзеры некипящего или кипящего типа. Экономайзер располагают в зоне относительно невысоких темпе­ратур в конвективной опускной шахте, они являются конвек­тивными поверхностями нагрева.

Испарительные поверхности нагрева размещают в топке 9 в об­ласти наиболее высоких температур или в газоходе, расположен­ном за топкой. Это, как правило, радиационные или радиационно – конвективные поверхности нагрева — экраны, фестоны, котельные пучки.

Экраны 11 —это поверхности нагрева котла, располо­женные на стенах топки и газоходов и ограждающие их от воздей­ствия высоких температур. Экраны могут быть установлены вну­три топки —двусветные экраны. В этом случае они подвергаются двустороннему облучению.

Следует отметить, что фестон и особенно котельные пучки при­меняют в котлах среднего давления относительно небольшой про­изводительности.

Фестон —полурадиационная поверхность на­грева, располагаемая в выходном окне топки и образованная, как правило, трубами заднего экрана, разведенными на значительные расстояния путем образования многорядных пучков.

Котельный пучок — это система параллельно включенных труб конвективной парообразующей поверхности котла, соединенных общими коллек­торами” или барабанами.

Перегреватели (перегревательные поверхности нагрева) могут быть радиационными, ширмовыми и конвективными.

Радиацион­ные перегреватели располагают на стенах топки или на ее потолке и соответственно называют настенным радиационным или пото­лочным перегревателем.

Ширмовые перегреватели 15 — поверх­ности нагрева, в которых ширмы расположены с большим попереч­ным шагом (не менее пяти диаметров трубы), — получают теплоту газов излучением и конвекцией примерно в равных количествах.

Конвективные перегреватели 16 устанавливают в газоходах: в переходном горизонтальном или в начале (по ходу газов) кон­вективной шахты.

Совокупность последовательно расположенных по ходу рабо­чего тела поверхностей нагрева, соединяющих их трубопроводов и установленных дополнительных устройств составляет пароводя­ной тракт котла. В основной пароводяной тракт котла, схема которого показана на рис.

Читайте также:  Полиэтиленовые трубы высокой плотности характеристики

5, входят экономайзер 18, отводящие трубы, барабан 14, опускные трубы 10 и нижний распределитель­ный коллектор 6, экраны, потолочный перегреватель, первая и вторая ступени конвективного перегревателя 16.

Промежуточный перегреватель 17 является элементом пароводяного тракта про­межуточного перегрева пара.

Топливный тракт котла представляет собой совокупность обо­рудования для подачи топлива к горелкам 8 и подготовки его к сжиганию. Он включает конвейер 1, бункер 2, питатели 3 сырого топлива и пыли, топливные течки и пылепроводы.

Бункера сы­рого топлива, предназначенные для хранения определенного, по­стоянно возобновляемого запаса топлива, обеспечивают непре­рывную работу котла. Питатели сырого топлива — устройства для дозирования и подачи топлива из бункера в мельницу 4, пред­назначенную для получения угольной пыли требуемого качества.

В мельницу одновременно с топливом для его сушки подается су­шильный агент, в данном случае воздух (по коробу 5).

Для сжигания топлива используется воздух. В воздушный тракт котельной установки входят заборный воздуховод, дутьевой вентилятор 20, воздухоподогреватель 19, короба 5 и 7 первичного и вторичного воздуха.

Воздушный тракт (кроме заборного возду­ховода) находится под избыточным давлением, развиваемым дутье: вым вентилятором. Подогретый в воздухоподогревателе 19 воз­дух используется для сушки топлива, что позволяет повысить ин­тенсивность и экономичность его горения.

Различают рекупера­тивные и регенеративные воздухоподогреватели. В рекуператив­ном (в данном случае трубчатый) воздухоподогревателе теплота от продуктов сгорания к воздуху передается через разделяющую их теплообменную поверхность.

В регенеративном воздухоподо­гревателе передача теплоты от продуктов сгорания к воздуху осу­ществляется через одни и те же периодически нагреваемые (про­дуктами сгорания) и охлаждаемые (воздухом) теплообменные по­верхности.

Продукты сгорания проходят последовательно все поверхности нагрева и после очистки от золы в золоуловителях 21 выводятся через дымовую трубу 23, в атмосферу.

Все это составляет газовый тракт котла, который может находиться под давлением (дутьевого вентилятора) либо, как в рассматриваемой котельной установке, под разрежением.

В последнем случае в газовом тракте после золоуловителей установлен дымосос 22.

Шлакоудаляющие устройства 25, золоуловители 21 и каналы 24 входят в тракт золошлакоудаления.

Элементами котла являются обмуровка и каркас. Обмуровка 12 — система огнеупорных и теплоизоляционных ограждений или конструкций, предназначенная для уменьшения тепловых потерь и обеспечения плотности.

Каркас 13—несущая металлическая конструкция, воспринимающая|. нагрузку от массы котла с нахо­дящимся в нем рабочим телом и все другие возможные нагрузки и обеспечивающая требуемое взаимное расположение элементов котла.

На каркасе котла предусмотрены площадки обслуживания и переходные лестницы.

Котлы классифицируют в зависимости от вида соответствую­щего тракта и его оборудования. По виду сжигаемого топлива и соответствующего топливного тракта различают котлы для газо­образного, жидкого и твердого топлива.

По газовоздушному тракту различают котлы с естественной и уравновешенной тягой и с наддувом. В котле с естественной'тягой сопротивление газового тракта преодолевается под действием разности плотностей атмосферного воздуха и газа в дымовой трубе.

Если сопротивление газового тракта (так же, как и воздуш­ного) преодолевается с помощью дутьевого вентилятора, то котел работает с наддувом. В котле с уравновешенной тягой давление в топке и начале газохода (поверхность нагрева 15) поддержи­вается близким к атмосферному совместной работой дутьевого вентилятора и дымососа.

В настоящее время стремятся все выпу­скаемые котлы, в том числе и с уравновешенной тягой, изготовлять газоплотными.

По виду пароводяного тракта различают барабанные (рис. 6, а, б) и прямоточные (рис. 6, в) котлы. Во всех типах котлов через экономайзер 1 и перегреватель 6 вода и пар проходят однократно.

В барабанных котлах пароводяная смесь в испарительных по­верхностях нагрева 5 циркулирует многократно (от барабана 2 по опускным трубам 3 к коллектору 4 и барабану 2). Причем в кот­лах с принудительной циркуляцией (рис. 6, б) перед входом воды в испарительные поверхности 5 устанавливают дополнительный насос 8.

В прямоточных котлах (рис. 6, в) рабочее тело по всем поверхностям нагрева проходит однократно под действием напора, развиваемого питательным насосом 7.

  • В прямоточных котлах докритического давления испаритель­ные экраны 5 располагают в нижней части топки, поэтому их на­зывают нижней радиационной частью (НРЧ). Экраны, располо-
  • -6
  • [О-^С-О
  • У –

Поверочный тепловой расчет фестона

Общие сведения. Поверочный тепловой расчёт фестона сводится к определению количества тепла, воспринимаемого фестоном.

Количество теплоты, воспринимаемое фестоном, рассчитывается по уравнению теплового баланса и по уравнению теплопередачи.

Результаты расчётов сравниваются, если расхождение результатов расчётов по уравнению теплового баланса и по уравнению теплопередачи не превышает ± 5%, то расчёт считается выполненным.

Конструктивно фестон состоит из труб заднего экрана, но размещенных с увеличенным поперечным S = 200-300 мм и продольным S2 = 250-400 мм шагами, при этом трубы фестона разводятся в несколько рядов Z2. Иногда фестон выполняется из труб большего диаметра (около 100 мм), расположенных в один ряд (S = 400-800 мм).

Из расчета топки для предыдущей поверхности нагрева известными являются температура и энтальпия газов перед фестоном. Температура газов за фестоном принимается с последующей проверкой и уточнением ее. Кроме этого, она должна быть увязана с условиями обеспечения надежной работы пароперегревателя.

Согласно [15] охлаждение дымовых газов в фестоне ДО = – $ф можно предварительно принять для однорядных фестонов (Z2 = 1) 5-10 °С, для двухрядных – 20-25 °С, для трехрядных фестонов – 30-45 °С и для четырехрядных – 50-80 °С (меньшее значение для влажного топлива, большее – для сухого).

Количество рядов по ходу газов в фестоне Z2 принимается из чертежа котла.

где – средняя температура газов в фестоне, °С; tH ~

температура кипения при давлении в барабане.

Средняя скорость газов в фестоне – величина, которая необходима для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией – определяется из выражения (6.7) [15]. Объем газов на единицу топлива Vr определяется по избытку воздуха на выходе из топки.

  • где – высота газового окна, где размещен фестон, м; а – ширина котла по фронту, м; d – диаметр труб (определяется из чертежа); Z- число труб в одном ряду.
  • Если расстояние от крайней трубы фестона равно поперечному шагу S1, то
  • Если указанное расстояние равно S/2, то

Коэффициент теплоотдачи конвекцией ак при поперечном обтекании определяется в зависимости от формы пучка (коридорный или шахматный) по номограммам 7, 8 [22] или по рис. 6.4, 6.5 [15]. При косом обтекании коридорных пучков с углом между направлением потока и осями труб < 80 °С полученная из номограммы величина ак умножается на 1,07.

Коэффициент теплоотдачи излучением определяется по формулам (6.35), (6.37) [15] или номограмме 18 [22], см. рис. 6.14 [15].

Шаги труб определяются по действительному расстоянию между осями труб из чертежа. При конструкторском расчете согласно [22] рекомендуются следующие шаги труб фестона S > 300, S2 > 200 мм.

Излучение газовых объемов на фестон не учитывается. Температура загрязненной стенки вычисляется по формуле

При расчете коэффициента теплопередачи для фестонов не учитывается коэффициент теплоотдачи от стенки к пароводяной смеси а 2, так как он много больше оц, и поэтому термическим сопротивлением 1/а2 можно пренебречь.

Во всех случаях коэффициент теплоотдачи для фестона определяется по формуле

где |/ – коэффициент тепловой эффективности.

Для фестонов котлов большой мощности и развитых котельных пучков котлов малой мощности в зависимости от рода топлива 'К принимаются в диапазоне 0,5-0,7 по таблице 7.4,7.5 [22], табл. 6.4 [15].

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке оц для фестона определяется по формуле

где ? – коэффициент использования поверхности.

Для расчета количества теплоты, передаваемого от газов к фестону за счет конвективного теплообмена QT, по формуле (6.1) [15] в качестве расчетной поверхности нагрева принимается полная теплообменная поверхность фестона.

При поверочном расчете по уравнению теплопередачи определяется количество теплоты, переданное поверхности фестона QT, и сравнивается с величиной тепловосприятия фестона Q§, которая складывается из двух составляющих: теплоты, непосредственно отданной газами при их охлаждении от &'ф до ; теплоты, полученной фестоном излучением из топки.

Если расхождение между QT и не превышает ± 5%, то расчет не уточняется.

Геометрические параметры фестона. Геометрические параметры фестона принимаются по паспортным данным котла:

  • – наружный диаметр труб dH = 76 мм;
  • – число рядов труб по ходу движения газов Z2 = 4;
  • – поперечный шаг труб *Si = 380 мм;
  • – продольный шаг труб S2 = 400 мм;
  • – расположение труб – шахматное;
  • – размер поверхности нагрева Еф= 164 м2;
  • – живое сечение для прохода газов/ = 50,3 м2.
Читайте также:  Не заводится бензопила: причины и способы их устранения

Температуру дымовых газов за фестоном определяем по формуле:

Энтальпия дымовых газов на выходе из фестона:

1. Теплота, отданная газами Q6 ф, кДж/кг, рассчитывается по формуле (5.5) [15] по (уравнению теплового баланса):

где (р – коэффициент сохранения теплоты, учитывает потери теплоты поверхностью нагрева в окружающую среду, (р = 0,99;

2. Теплота (9л.ф, кДж/кг, полученная фестоном излучением из топки, определяется по формуле

где X ф – угловой коэффициент трубного пучка, учитывает то, что не все тепло, излучаемое из топки, воспринимается фестоном. Xф определяется по рис. 5.19 [15]. При S/d = 380/76 = 5 для шахматного расположения труб принимаем Х$ = 0,74;

0л,х.ф – теплота излучения из топки на фестон, кДж/кг.

где г|в – коэффициент распределения тепловой нагрузки по высоте топки, определяется по табл. 4.10 [15], принимаем г|в = 0,8;

q„ – среднее тепловое напряжение поверхности нагрева топочных экранов, кВт/м2 (см. (4.49) [15]);

^л.ф – лучевоспринимающая поверхность фестона, м2.

Среднее тепловое напряжение поверхности нагрева qn, кВт/м , топочных экранов определяем по формуле (4.49) [15]:

гДе б л ~ удельное тепловосприятие топки, кДж/кг, определяется по формуле (4.23) [15]:

Тепло, полученное фестоном излучением из топки:

Расчёт теплоты, воспринимаемой фестоном, по уравнению теплопередачи. Количество теплоты QT, кДж/кг, передаваемое фестону по условию теплопередачи, определяем по формуле (6.1) [15]:

  1. где F – расчетная теплообменная поверхность фестона, м2; к – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 К);
  2. At – усредненный по всей теплообменной поверхности температурный напор, °С;
  3. В – расчетный расход топлива, кг/с.

Усредненный температурный напор определяем по формуле (6.47) [15]:

2. Расчетную скорость Wr, м/с, газов в фестоне определяем по формуле (6.7) [15]:

где Vr – полный объем газов при сжигании 1 кг топлива при 0,1 МПа и 0 °С, определяемый по среднему избытку воздуха в газоходе, м3/кг, (табл. 11.1 настоящего расчета);

0ср – средняя температура дымовых газов в газоходе, °С, (определяется как полусумма температур газов на входе в поверхность нагрева и на выходе из нее);

/ – живое сечение фестона (сечение для прохода газов), м2.

3. Коэффициент теплопередачи к, Вт/(м2 К), определяем по следующей формуле (см. табл. 6.1 [15]):

оц – коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, Вт/(м2 К).

4. а; определяется по формуле (6.5) [15]:

где % – коэффициент использования поверхности нагрева, учитывает неравномерное омывание поверхности газами (см. стр. 119 [15]), принимаем ? = 1;

– коэффициент теплоотдачи конвенций от газов к поверхности нагрева, Вт/(м2К);

ал – коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания, Вт/(м2К).

5. Коэффициент теплоотдачи конвекцией ак, Вт/(м2К), для шахматных гладкотрубных пучков определяем по формуле (6.10) [15], по данным стр. 125 [15] или по номограмме 8 [22]:

или

где а* – коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2 К), определяется по рис. 6.5 стр. 124 [15] (для шахматных трубных пучков при поперечном омывании);

Cz – поправка на число поперечных рядов труб по ходу газов, npnZ2> 10, С = 1 (см. стр. 125 [15]);

Cs – поправка на компоновку пучка, определяется в зависимости от относительных шагов и а2 труб пучка. Cs рассчитывается по одной из формул, приведённых на стр. 125, 126 [15] или определяется по рис. 6.5 [15].

Сф – поправка на физические характеристики потока, (см. рис. 6.5

[15]).

Относительные шаги труб фестона рассчитываем по формулам:

Cs определяем по рис 6.5 [15], принимаем Cs = 0,9.

Сф определяем по рис. 6.5 [15]:

при мм, принимаем Вт/(м2 К).

6. Коэффициент теплоотдачи излучением ал, Вт/(м2К), продуктов сгорания определяем по формуле:

где аЦ – коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м2К), определяется по номограмме 18 [22], по рис. 6.14 [15]; по известной температуре стенки фестона и средней температуре газов;

Здесь kpS – суммарная оптическая толщина продуктов сгорания, определяется по формуле (6.38) [151:

Эффективную толщину S излучающего слоя для гладкотрубных пучков определяем по формуле (6.40) [15]:

р = 0,1 МПа – давление в топочной камере.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами определяем по формуле (4.40) [15] при гНг0 = 0,109; ru = rR02 + гНг0 = 0,251;

Коэффициент ослабления лучей частицами золы определяем по формуле (4.41) [15] при цзл = 0,013 (см. табл. 11.1 настоящего расчёта):

Коэффициент теплового излучения (степень черноты) газового потока.

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания равен:

Здесь а*=250 Вт/(м2-К) определяется по рис. 6.14 [15] при средней температуре газов в фестоне оср=1125 °С и температуре загрязненной стенки труб фестона f3= tn+ At =318+80=398 °С.

где § – коэффициент использования поверхности, ? = 1.

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле:

Количество теплоты, передаваемое фестону по условию теплопередачи определяем по формуле:

Невязка баланса теплот. Невязка баланса теплот для фестона рассчитывается по формуле

Невязка теплового баланса для фестона не превышает допустимого значения ± 5%, расчет фестона считается законченным.

Введение

  • Учебное
    пособие «Котельные установки и
    парогенераторы» написано в соот­ветствии
    c
    программой одноименной учебной дисциплины
    по
    специальности 140104 (100700) «Промышленная
    теплоэнергетика».
  • Основную
    направленность содержания настоящего
    учебника авторы видят в раскрытии и
    анализе рабочих процессов, протекающих
    в энергетических котлах, что соответствует
    характеру подготовки специалистов как
    инженеров эксплуатационно – наладочного
    профиля.
  • В
    учебном пособии приводится общее
    устройство парового котла и раскрывается
    современное конструктивное выполнение
    его поверхностей нагрева, позво­ляющее
    показать характер аэродинамических,
    гидравлических, механических и физико
    – химических процессов в различ­ных
    элементах котла.

Раздел,
связанный с котельным топливом и
технологией его сжигания, изложен в
несколько сокращенном объеме в части
подготовки топлив к сжиганию, поскольку
в учеб­ном плане эти вопросы изучаются
в дисциплине «Топливо и теория горения».
Основное внимание уделено организации
сжигания, конструкции топочных устройств
и экономичности работы парового котла.

В
учебном пособии отсутствует раздел,
связанный с методикой теплового и
аэродинамического расчета элементов
котельного агрегата, так как эти вопросы
изложены в учебном пособии С.Н. Смородина,
А.Н. Иванова «Тепловой и аэродинамический
расчеты котельных установок».

Учебное
пособие сопровождается большим числом
иллюстраций и принципиальных схем для
лучшего усвоения материала.

1. Основные термины и определения

В
котельной технике применяют следующие
термины и определения:

Котел– устройство,
в котором для получения пара или нагрева
воды с давлением выше атмосферного,
потребляемых вне этого устройства,
используется теплота, выделяющаяся при
сгорании органического топлива, а также
теплота отходящих газов. Котел состоит
из топки, поверхностей нагрева, каркаса,
обмуровки. В котел могут также входить:
пароперегреватель, поверхностный
экономайзер и воздухоподогреватель.

  1. Котельная
    установка

    – совокупность котла и вспомогательного
    оборудования, включающего: тягодутьевые
    машины, сборные газоходы, дымовую трубу,
    воздухопроводы, насосы, теплообменные
    аппараты, автоматику, водоподготовительное
    оборудование.
  2. Топка(топочная
    камера
    )
    – устройство, предназначенное для
    преобразования химической энергии
    топлива в физическую теплоту
    высокотемпературных газов с последующей
    передачей теплоты этих газов поверхностям
    нагрева (рабочему телу).
  3. Поверхность
    нагрева
    – элемент
    котла для передачи теплоты от факела и
    продуктов сгорания теплоносителю (вода,
    пар, воздух).
  4. Радиационная
    поверхность

    – поверхность нагрева котла, получающая
    теплоту в основном излучением.
  5. Конвективная
    поверхность

    – поверхность нагрева котла, получающая
    теплоту в основном конвекцией.
  6. Экраны
    – поверхности нагрева котла, расположенные
    на стенках топки и газоходов и ограждающие
    эти стенки от воздействия высоких
    температур.

Фестон
– испарительная поверхность нагрева,
располагаемая в выходном окне топки и
образованная, как правило, трубами
заднего экрана, разведенными на
значительные расстояния путем образования
многорядных пучков. Назначение фестона
заключается в организации свободного
выхода из топки топочных газов в
поворотный горизонтальный газоход.

Барабан
– устройство, в котором осуществляется
сбор и раздача рабочей среды, обеспечение
запаса воды в котле, разделение пароводяной
смеси на пар и воду. Для этой цели
используются размещенные в нем
паросепарационные устройства.

  • Котельный
    пучок

    конвективная поверхность нагрева котла,
    представляющая собой группу труб,
    соединенных общими коллекторами или
    барабанами.
  • Пароперегреватель
    – устройство для повышения температуры
    пара выше температуры насыщения,
    соответствующей давлению в котле.
  • Экономайзер
    – устройство для предварительного
    нагрева воды продуктами сгорания до
    подачи ее в барабан котла.
  • Воздухоподогреватель
    – устройство для подогрева воздуха
    продуктами сгорания до подачи его в
    горелки.
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector