МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ РАВНОМЕРНОСТИ
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА
ПО ГОРЕЛКАМ
КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

СО 34.26.727

 

 

 

СЛУЖБА ПЕРЕДОВОГО ОПЫТА ПО «СОЮЗТЕХЭНЕРГО»

Москва                           1988

 

РАЗРАБОТАНО Предприятием «Сибтехэнерго» Производственного объединения по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей «Союзтехэнерго»

ИСПОЛНИТЕЛЬ В.Н. ТОЧИЛКИН

УТВЕРЖДЕНО Производственным объединением по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей «Союзтехэнерго» 16.07.87 г.

Главный инженер К.В. ШАХСУВАРОВ

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ РАВНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА ПО ГОРЕЛКАМ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Срок действия установлен

с 01.01.88 г.

до 01.01.95 г.

Настоящие Методические указания распространяются на воздушные тракты стационарных энергетических паровых и водогрейных котлов и устанавливают методы расчетной оценки и средства обеспечения равномерного распределения воздуха по горелкам.

Методические указания не распространяются на установки, оборудованные индивидуальными устройствами подачи топлива и воздуха на горелку.

Методические указания предназначены для персонала предприятий ПО «Союзтехэнерго» при выполнении анализов проектов, разработке решений по реконструкции элементов трактов и при проведении наладочных работ, а также могут быть использованы проектными организациями при разработке пылегазовоздушных трактов котельных установок.

1. ОбщИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Неравномерность распределения воздуха (первичного и вторичного) по горелкам котла приводит к нарушению необходимого соотношения топливо - воздух в разных местах объема топки, что вызывает неравномерность горения, связанную с различием условий перемешивания компонентов, температурного уровня горения.

При этом возможно снижение экономичности сжигания из-за роста потерь с механической неполнотой сгорания, ухудшение условий теплообмена в топке и повышение уровня образования NO_x, которое зависит от температуры горения и локальных избытков воздуха.

Рис. 1. Схемы распределения вторичного (а, б, в) и первичного (г) воздуха по горелкам:

1 - воздухоподогреватель; 2 - подача воздуха в первичный тракт; 3 - отводы к горелкам; 4 - подвод воздуха; 5 - общий короб вторичного воздуха; 6 - пылепроводы; 7 - топка; 8 - короб первичного воздуха

Рис. 2. Распределение вторичного (а) и первичного (б) воздуха по горелкам:

1 - исходная неравномерность (для схемы рис. 1, а);

2 - после установки перегородок в подводящих коробах;

3 - исходная неравномерность (для схемы рис. 1, г);

4 - после установки сегментных диафрагм на коротких пылепроводах

Таким образом, важным условием обеспечения надежной и экономичной работы топочного устройства является равномерность и стабильность распределения воздуха по горелкам.

1.2. Характер распределения воздуха по горелкам определяется совершенством тракта, особенностями компоновочных решений, наличием и правильностью использования средств регулирования и контроля расходов воздуха по участкам тракта.

1.3. Основными конструктивными и компоновочными недостатками пылевоздушных трактов (рис. 1), влияющими на характер и значение расходной неравномерности, являются:

разветвленная коллекторная система распределительных коробов;

асимметричность систем по отношению к группам горелок;

выполнение раздающих коробов, тройников и отводов с нарушениями рекомендуемых соотношений [1, 2, 3];

выполнение поворотов непосредственно перед раздающими элементами трактов;

различие по длине и конфигурации отдельных отводов к горелкам от общих раздающих коробов;

различие коэффициентов сопротивления горелок (положение регулирующих устройств, взаимное расположение подвода и кармана горелки, предварительная закрутка потока воздуха в кармане и др.);

большое количество шиберов на группу и индивидуально на каждую горелку.

Один или несколько из указанных недостатков могут быть причиной неравномерности, достигающей 20 - 50 % (рис. 2), что недопустимо по условиям обеспечения надежной и экономичной работы котла.

2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВТОРИЧНОГО ВОЗДУХА

2.1. С целью усовершенствования существующих или вновь проектируемых воздушных трактов наряду с традиционными аэродинамическими расчетами выполняется предварительная расчетная оценка трактов с точки зрения равномерности распределения воздуха по горелкам и определения путей модернизации тракта.

2.1.1. Составляется подробная схема тракта от общего короба за воздухоподогревателем до горелок включительно.

2.1.2. Воздушный тракт разбивается на участки, при этом выделяются общий раздающий участок тракта и участки подвода воздуха к каждой горелке.

2.1.3. Выделяются раздающие и распределительные элементы тракта, которые могут быть источником неравномерности распределения воздуха (тройники, отводы, раздающие коллекторы и т.п.) при различных режимах работы системы (отключение горелок, изменение расходов воздуха на мельницы и др.).

2.1.4. Составляется таблица исходных конструктивных (длина, размеры коробов, гидравлический диаметр, сечения и прочее) и режимных (расход, скорость, плотность, температура) параметров всех участков тракта. При этом распределение расходов по участкам задается в соответствии с требованиями технологии.

2.1.5. При заданных параметрах выполняется аэродинамический расчет тракта для всех характерных участков от воздухоподогревателя до горелок включительно. Расчет выполняется согласно рекомендациям [1, 2] при условии полного открытия имеющихся в тракте шиберов.

По данным расчета определяются следующие коэффициенты сопротивления:

- коэффициенты сопротивления всех наиболее характерных участков тракта, отнесенные к динамическому давлению в расчетном сечении (за расчетное принимается обычно сечение короба на отводе к горелке или общего короба на входе в систему):

                                                               (2.1)

где Δh_уч - перепад полных давлений на соответствующем участке тракта, определяемый расчетом при заданных расходах воздуха, кгс/м² (Па);

h_др - динамическое давление в расчетном сечении, кгс/м² (Па);

- коэффициент сопротивления всего тракта, включая горелки:

                                                                          (2.2)

где Δh_Σ = Δh_тр + Δh_отв + Δh_г - суммарные потери полного давления в тракте, кгс/м² (Па);

Δh_тр, Δh_отв, Δh_г - перепады полных давлений на раздающем участке тракта, на отводе к горелке, на горелке соответственно, кгс/м² (Па);

- коэффициенты сопротивления горелок и отводов к ним, также отнесенные к h_др:

                                                   (2.3)

2.1.6. По полученным значениям коэффициентов сопротивления производится оценка тракта с позиций выявления участков повышенного сопротивления, симметрии выполнения системы по отношению к горелкам (или группам горелок), ожидаемого характера распределения и др.

2.1.7. При достаточной симметрии тракта по отношению к горелкам, когда коэффициенты сопротивления отводов к горелкам близки между собой, определяется коэффициент гидравлической жесткости системы К_г, который позволяет оценивать значение возможной для данного тракта максимальной расходной неравномерности:

где Q_макс, Q_мин, Q_ср - соответственно максимальный, минимальный и средний расходы воздуха через горелки данной системы, м³/с;

 или                                         (2.4)

С увеличением К_г снижается максимальная расходная неравномерность распределения воздуха по горелкам (рис. 3) и уменьшается влияние на нее внешних и внутренних возмущений (резкое изменение расхода, отключение горелок и др.), т.е. повышается стабильность распределения. По графику (см. рис. 3) определяется значение δQ_макс для данного воздушного тракта при условии полного открытия шиберов и исключения их влияния на характер распределения.

2.1.8. В случаях, когда прямая оценка δQ_макс по коэффициенту гидравлической жесткости невозможна ввиду значительной несимметрии воздушного тракта и существенной разницы в коэффициентах сопротивления отводов к горелкам, производится расчетная оценка расходной неравномерности. Для этого задается давление в общем воздушном коробе на входе в тракт и при известных (рассчитанных согласно п. 2.1.5) коэффициентах сопротивления участков тракта, обеспечивающих подвод воздуха к разным горелкам, определяется расход воздуха через них и максимальная неравномерность его распределения. Порядок выполнения расчетов в данном случае аналогичен приведенному в табл. П1 для тракта первичного воздуха.

Рис. 3. Зависимость расходной неравномерности от коэффициента гидравлической жесткости системы по данным, полученным экспериментальным путем на различных установках

2.1.9. При δQ_макс ≥ 10 - 15 % (предельное значение выбирается исходя из необходимости обеспечения на каждой горелке коэффициента избытка воздуха не менее 1,0 при данной неравномерности) необходимо проводить полный анализ элементов тракта с целью выявления возможных причин неравномерности и разработки мероприятий по ее снижению.

2.2. Возможными путями снижения неравномерности в пределах существующей компоновки тракта являются:

повышение коэффициента гидравлической жесткости системы до К_г = 0,75 ¸ 0,9;

выравнивание коэффициентов сопротивления всех отводов к горелкам.

2.2.1. При наличии запаса по напору дутьевых вентиляторов, например в схемах с подачей первичного воздуха от них, повышение возможно за счет увеличения доли сопротивления горелок и отводов к ним, а именно:

- повышения коэффициента сопротивления горелок (например, для вихревых горелок с регулируемым аппаратом с обязательной увязкой этого решения с условиями воспламенения и выгорания топлива, шлакованием топки и др.);

- установки перед горелками дроссельных устройств (прямоугольные или сегментные диафрагмы, решетки и т.п.), расчет которых выполняется согласно [4, 5] по заданному перепаду в зависимости от располагаемого запаса по напору;

- установки разделительных перегородок по всей длине общих подводящих воздушных коробов.

2.2.2. Повышение К_г возможно также за счет снижения сопротивления подводящего тракта путем:

симметричного выполнения раздающих коробов и тройников;

установки в раздающих и поворотных коробах направляющих и разделительных листов;

применения тройников и отводов улучшенной формы [2];

увеличения сечения подводящих воздуховодов.

2.2.3. Для выравнивания коэффициентов сопротивления отводов к горелкам могут быть использованы такие решения, как:

изменение сечений или конфигурации отводящих коробов, отличающихся значением сопротивления;

установка на отводах с меньшим сопротивлением дополнительных местных сопротивлений типа диафрагм или решеток, расчет которых ведется по данным [2, 4, 5] исходя из требуемого коэффициента сопротивления.

При наладке воздушного режима используются имеющиеся в тракте шиберы с обязательным контролем расхода воздуха на горелки, а также перепады статических давлений на конфузорном участке горелки или на стационарном дроссельном устройстве (например, труба Вентери).

2.3. При применении общих воздушных коробов для подвода воздуха к группе горелок должны выполняться приводимые ниже требования.

2.3.1. Размеры общего короба должны отвечать условию

                                                                         (2.5)

где Σƒ_отв - суммарное сечение отводов из короба к горелкам, м²;

п - количество подводов воздуха к коробу;

F_k - сечение подводящего к коробу воздуховода, м².

2.3.2. Расстояние от верхней и нижней стенок короба до оси ближайших отводов к горелкам должно быть не менее 1,1 диаметра отводящего воздуховода.

2.3.3. Сопротивление всех отводов, включая горелки, должно быть одинаковым.

2.3.4. Установка индивидуальных шиберов перед горелками, воздух к которым подается из общего короба, нецелесообразна.

2.3.5. С повышением коэффициентов сопротивления горелок и отводов к ним степень неравномерности распределения воздуха уменьшается (возрастает коэффициент гидравлической жесткости системы). При малых коэффициентах сопротивления отводов, включая горелки, необходимо уменьшать отношение по формуле (2.5) до 0,1 - 0,15.

2.4. Компоновка воздушного тракта должна исключать изменение характера распределения воздуха за счет взаимного влияния изменения расходов воздуха по отдельным участкам тракта при регулировании нагрузки котельной установки или другом оперативном воздействии на режимы работы топки и системы пылеприготовления. Для этого участки тракта, имеющие независимое регулирование (например, подача горячего воздуха на мельницу или в короб первичного воздуха, вторичного воздуха на группу горелок), должны выполняться раздельными. При невозможности выполнения этого условия по компоновочным соображениям необходимо форму и размеры общих воздуховодов, из которых производится раздача воздуха по участкам, выбирать согласно требованиям п. 2.3 или устанавливать в них разделяющие листы. Кроме того, повышение коэффициента гидравлической жесткости системы также способствует уменьшению зависимости исходного характера распределения от изменения режимных условий.

2.5. При проектировании, поиске путей реконструкции и наладке систем раздачи воздуха по горелкам мощных котельных установок, тракты которых сильно разветвлены и достоверная оценка характера распределения воздуха затруднена, особенно при изменении режимных условий (отключение горелок или блоков горелок и т.п.), необходимо проводить их проверку и отработку на изотермических моделях с соблюдением полного геометрического и гидродинамического подобия. Это позволяет, наряду с прямой оценкой общего сопротивления тракта и его участков, определять характер распределения воздуха по горелкам как при стационарном режиме, так и при его изменениях, выявлять недостатки и разрабатывать решения по совершенствованию трактов.

2.6. Рассмотренные методы оценки и пути совершенствования трактов вторичного воздуха могут быть использованы также при анализе трактов газовой рециркуляции.

3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРВИЧНОГО ВОЗДУХА ПО ГОРЕЛКАМ

3.1. Основной особенностью схем транспортирования пыли горячим (или слабоподогретым) воздухом или сушильным агентом в системах пылеприготовления с промбункером, связанной с взаимной компоновкой вспомогательного оборудования, общих распределительных коробов и горелок, является существенная разница в длинах и конфигурации пылепроводов, определяющих различие в значениях коэффициентов сопротивления отводов к горелкам. Положение зачастую усугубляется имеющей место неравномерностью подачи пыли в пылепроводы, способствующей увеличению разницы в коэффициентах сопротивления. В результате этого неравномерность распределения первичного воздуха может быть значительной (30 - 40 %, см. рис. 2), что недопустимо по условиям эксплуатации как с точки зрения организации топочного процесса, так и по причине возможного забивания пылепроводов с большим сопротивлением.

Для оценки характера и значения исходной неравномерности распределения воздуха по горелкам следует произвести расчет тракта первичного воздуха.

3.2. При расчете тракта первичного воздуха поднимаются следующие условия:

для выравнивания расходов первичного воздуха устанавливаются сегментные диафрагмы на коротких пылепроводах, обеспечивающих выравнивание сопротивлений;

расчет размеров диафрагм производится для условий движения в пылепроводах двухфазных потоков (пыль + воздух);

количество пыли, поступающей в каждый пылепровод, принимается равным при всех режимах работы оборудования.

При проведении наладочных и доводочных работ это условие обеспечивается предварительной наладкой системы пылепитания (надежная и одновременная работа всех питателей пыли, своевременный технический осмотр их с выставлением требуемых зазоров, работа питателей пыли с полностью открытыми отсекающими шиберами, выравнивание частоты вращения питателей пыли, правильность и идентичность работы узла ввода пыли в пылепровод и др.).

3.3. Расчет тракта первичного воздуха производится в следующем порядке:

3.3.1. Исходные конструктивные данные по каждому пылепроводу:

общая длина от короба первичного воздуха до горелок;

длина участков с различными диаметрами;

диаметры по участкам (сечения);

устройства и приспособления (шиберы, измерительные устройства и др.);

количество, форма и размеры местных сопротивлений;

тип и конструктивные особенности канала первичного воздуха горелки, ее коэффициент сопротивления (по результатам измерений или рекомендациям [6, 7].

3.3.2. Режимные параметры тракта первичного воздуха:

расход и параметры (температура, давление) горячего воздуха (сушильного агента);

расход пыли на котел;

концентрация пыли в пылепроводе при условии равномерной раздачи пыли и воздуха по пылепроводам;

расход и параметры аэросмеси (при условии полного перемешивания пыли с воздухом).

3.3.3. По имеющимся конструктивным данным производится разбивка пылепроводов на группы с примерно одинаковой длиной и конфигурацией и по каждой группе выбирается средний пылепровод. Такая разбивка допустима при незначительном различии в сопротивлениях отдельных пылепроводов в группе с целью уменьшения объема расчетов.

3.3.4. Согласно рекомендациям [1] выполняется подробный аэродинамический расчет каждого (или среднего для каждой группы) пылепровода при условии равенства расходов воздуха и пыли по ним при нескольких режимах работы (см. табл. П1).

3.3.5. По результатам аэродинамического расчета определяются суммарные коэффициенты сопротивления пылепроводов от общего короба до горелок включительно, отнесенные к скорости на основном участке пылепровода (cм. табл. П1).

3.3.6. По рассчитанным коэффициентам сопротивления длинных и коротких пылепроводов и перепаду давлений на участке общий короб первичного воздуха - выход из горелок в топку (перепад давлений ΔH задается, исходя из необходимости пропустить через пылепроводы требуемый расход воздуха и пыли) выполняется расчет ожидаемой расходной неравномерности для данной системы пылепроводов и по ее значению определяются меры по обеспечению равномерности раздачи первичного воздуха по горелкам. Расчет неравномерности выполняется методом последовательных приближений (см. табл. П1).

В первом приближении принимаются коэффициенты сопротивления пылепроводов по данным аэродинамического расчета, выполненного при условии равного распределения пыли и воздуха. В последующих приближениях уточняется значение топливной составляющей коэффициента сопротивления пылепроводов, зависящее от концентрации пыли, которая неодинакова для пылепроводов с различными расходами воздуха (расход пыли предполагается одинаковым). После уточнения суммарного коэффициента сопротивления для каждого пылепровода определяется расходная неравномерность. При данных расчетах допускается температуру аэросмеси принимать постоянной. Для предварительной оценки неравномерности достаточно двух-трех приближений (см. табл. П1).

3.3.7. По разнице сопротивлений между пылепроводами (длинного и короткого) при номинальной нагрузке определяется дополнительное сопротивление, которое необходимо установить на коротких пылепроводах для выравнивания коэффициентов сопротивления всех участков тракта:

                                                                  (3.1)

где ξ_дл, ξ_кор - коэффициенты сопротивления соответственно длинного и короткого пылепроводов, рассчитанные с учетом топливной составляющей при условии равного распределения по ним воздуха и пыли при номинальной нагрузке (см. табл. П1).

3.3.8. Для выравнивания расходов путем установки шайб в пылепровод с максимальным сопротивлением двухфазному потоку (длинный пылепровод) шайба не устанавливается, а во все остальные пылепроводы устанавливаются сегментные диафрагмы с коэффициентами сопротивления, равными разнице между длинным и соответствующим коротким пылепроводами и обеспечивающими одинаковые расходы и перепады давлений на всех пылепроводах.

3.3.9. Выполняется поверочный расчет системы пылепроводов с целью определения возможной неравномерности распределения воздуха за счет изменения концентрации пыли в пылепроводах при отклонении режима от номинального и фиксированных размерах сегмента (см. табл. П1).

Из табл. П1 видно, что установка диафрагм позволяет снизить неравномерность распределения воздуха до 4 - 6 % при всех режимах работы по сравнению с исходной (35 - 40 %).

3.4. Для выравнивания сопротивлений пылепроводов рекомендуется устанавливать сегментные диафрагмы, преимуществом которых является простота установки и изготовления, а также возможность их размещения на участке до смесителя пыли или после него. Существующие методы расчета сегментных диафрагм [4] позволяют с достаточной для практических задач точностью определять их размеры по заданному сопротивлению.

3.4.1. Коэффициент сопротивления требуемой диафрагмы определяется из аэродинамического расчета пылепровода (см. табл. П1):

                                                         (3.2)

где ξ_доп - коэффициент сопротивления сегментной диафрагмы, отнесенный к динамическому напору в сечении пылепровода, где устанавливается диафрагма;

h_др, h_дм - динамическое давление в расчетном сечении пылепровода и в месте установки диафрагмы, Па.

3.4.2. При установке сегментной диафрагмы на основном участке пылепровода в запыленном потоке коэффициент ее сопротивления, определяющий размеры сегментной пластины, рассчитывается без учета топливной составляющей [8] по формуле

                                                                 (3.3)

где μ - концентрация пыли в потоке в месте установки сегмента, кг/кг.

3.4.3. По номограмме рис. 4 в зависимости от коэффициента дополнительного сопротивления ξ_доп определяются размеры диафрагмы  (где а - высота сегмента диафрагмы, мм, d_тр - диаметр трубопровода, мм) и относительное значение невозвратимой потери давления (ΔР_пот, %).

Рис. 4. Зависимость коэффициента сопротивления (1) и невозвратимой потери давления (2) сегментной диафрагмы от отношения высоты сегмента диафрагмы к диаметру трубопровода

Номограмма построена с использованием данных [5, 6].

Расчет сегментных диафрагм можно также производить методом последовательных приближений.

3.4.4. После определения геометрических размеров сегментных диафрагм выполняется поверочный расчет по обычной методике.

В табл. П2 дан пример расчета размеров сегментной диафрагмы, устанавливаемой на пылепроводах для выравнивания сопротивлений.

3.4.5. Схема установки сегментных диафрагм на конкретных пылепроводах с учетом компоновочных условий дана на рис. 5.

3.5. При проектировании систем раздачи первичного воздуха для новых котельных установок может быть использован другой метод выравнивания сопротивления за счет применения пылепроводов различного диаметра.

Рис. 5. Схема установки сегментных диафрагм на коротких пылепроводах котла ТПП-200:

1 - короб первичного воздуха; 2 - шибер; 3 - труба Вентери; 4 - сегментная диафрагма; 5 - смеситель пыли

3.6. После реализации мер по обеспечению равномерности распределения первичного воздуха по горелкам, которые позволяют снизить исходную неравномерность с 30 - 40 до 4 - 7 % (см. рис. 2), контроль за расходом пыли при наладке может быть осуществлен путем измерения температуры пылевоздушной смеси во всех пылепроводах на таком одинаковом расстоянии от смесителя, на котором обеспечивается полная подсушка пыли (например, перед горелками). В этом случае:

                                                (3.4)

где t_см, t_г.в, t_пл - температура смеси горячего воздуха и пыли К (°С);

С_г.в, С_пл, С_в, С_iпл - удельная теплоемкость горячего воздуха, исходной пыли, воздуха и сухой пыли, кДж/(кг · К) (ккал/кг · °С);

μ - концентрация пыли в аэросмеси, кг/кг;

r - скрытая теплота парообразования, равная 595 ккал/кг;

V₁ - расход первичного воздуха, м³/c;

W_пл - влажность пыли в бункере, %;

Q₅ - потери тепла в окружающую среду, ккал/ч;

C_вл - удельная теплоемкость испаренной влаги, равная 0,47 ккал/(кг · °С).

На новых котельных установках и системах пылеприготовления с промбункером при транспортировании пыли сушильным агентом целесообразно организовать измерение расхода угольной пыли в течке из-под питателя пыли (пылемер ВТИ-ЦКТИ, емкостные и др.).

3.7. Для контроля за расходом первичного воздуха по пылепроводам могут быть использованы перепады на выравнивающих сегментных диафрагмах, предварительно протарированных трубкой Прандтля, или другие измерительные устройства, устанавливаемые до ввода пыли (сопла, трубы Вентери и др.).

3.8. Рассмотренная схема расчета пылепроводов и выбора размеров выравнивающих сегментных, диафрагм может быть принята за основу при составлении алгоритма и программы расчета на ЭВМ.

Выполнение расчетов на ЭВМ позволит значительно расширить возможности методики как в плане определения размеров сегментных диафрагм для каждого конкретного пылепровода при их большом числе, так и для оценки допустимого диапазона степени неравномерности раздачи топлива и воздуха при различных режимах работы тракта.

Приложение

Примеры Расчетов

Таблица ПI

Аэродинамический расчет пылепроводов исходной и конечной неравномерности

Наименование	Обозначение	Способ определения	D = Dном		Dмакс = 1,1Dном		Dмакс = 0,6Dном		Dмакс = 0,6Dном
			Длинный пылепровод	Короткий пылепровод	Длинный пылепровод	Короткий пылепровод	Длинный пылепровод	Короткий пылепровод	Длинный пылепровод	Короткий пылепровод
1.1. Расход топлива, кг/с	Вп	-	38		41,8		22,6		22,6
1.2. Расход горячего первичного воздуха на корпус котла, м3/с	Vг.в	Из расчета системы пылеприготовления	120		120		120		96
1.3. Расход аэросмеси на корпус котла, м3/с	Vаэр	-	97		97		97		78
1.4. Концентрация пыли в пылепроводе, кг/кг	μср	Из расчета	0,59		0,65		0,353		0,436
1.5. Температура горячего воздуха, °С	tг.в	Тепловой расчет	387		387		387		387
1.6. Плотность горячего воздуха, кг/м3	ρг.в		0,535		0,535		0,535		0,535
1.7. Температура аэросмеси на основном участке пылепровода	tаэр	Из расчета смесителя	259		259		259		259
1.8. Плотность аэросмеси на основном участке пылепровода, кг/м3	ρаэр	Из расчета смесителя	0,664		0,664		0,66		0,66
1.9. Количество пылепроводов на один корпус котла, шт.	n	Из чертежей	24		24		24		24
1.10. Диаметр начального участка пылепровода до смесителя, мм	d1	Из чертежей	515	515	515		515		515
1.11. Диаметр основного участка пылепровода, мм	d	Из чертежей	404	404	404		404		404
1.12. Сечение начального участка пылепровода, м2	f1	0,785d2	0,208	0,208	0,208		0,208		0,208
1.13. Сечение основного участка пылепровода, м2	f	0,785d2	0,13	0,13	0,13		0,13		0,13
1.14. Длина начального участка пылепровода, м	l1	Из чертежей	5,0	5,0	5,0		5,0		5,0
1.15. Длина основного участка пылепровода, м	l	Из чертежей	66,0	23,3	66,0	23,3	66,0	23,3	66,0	23,3
1.16. Тип горелки	Вихревая
1.17. Скорость на выходе из канала первичного воздуха горелки, м/с	Wг	Из расчета горелки	18,5		18,5		18,5		18,2
1.18. Динамическое давление на выходе из горелки канал первичного воздуха), (кгс/м2) Па	hдг		11,6 (114)		11,6 (114)		11,6 (114)		11,6 (114)
2. Аэродинамический расчет
2.1. Скорость воздуха на начальном участие пылепровода, м/с	W1		24		24		24		19,2
2.2. Скорость аэросмеси на основном участке пылепровода, м/с	Wпп		31		31		31		25
2.3. Динамическое давление на начальном участке, кгс/м2 Па	hд1		15,7 (154)		15,7 (154)		15,7 (154)		10,1 (99)
2.4. Динамическое давление на основном участке, кгс/м2 (Па)	hдр		32,5 (319)		32,5 (319)		31,8 (312)		21 (206)
2.5. Коэффициент местных сопротивлений на начальном участке (шибер, труба Вентури, поворот на 90°)	ξмн	0,1 + 0,65 + 0,25	1,0		1,0		1,0		1,0
2.6. Эквивалентный коэффициент сопротивления трения на начальном участке	ξтр.н	λн = 0,03	0,29		0,29		0,29		0,29
2.7. Коэффициент сопротивления начального участка	ξнач	ξмн + ξтр.м	1,29		1,29		1,29		1,29
2.8. То же отнесенное к скорости в основном участке	ξн		0,62		0,62		0,62		0,62
2.9. Коэффициент местных сопротивлений основного участка от воздушной составляющей
2.9.1. Для длинного пылепровода: два поворота на 50°, два поворота на 90°, один поворот на 30°, пылесмеситель	ξм	2(0,1 + 0,14) + 0,05 + 0,35; компоновка по чертежам	0,88		0,88		0,88		0,88
2.9.2. Для короткого пылепровода: два поворота на 15°, один поворот на 57°, один поворот на 20°, пылесмеситель	ξм	2 ´ 0,035 + 0,12 + 0,04 + 0,35	0,58		0,58		0,58		0,58
2.10. Коэффициент местных сопротивлений основного участка с учетом топливной составляющей	ξмо	ξм(1 + 2,5μ)	2,18	1,44	2,31	1,52	1,66	1,09	1,84	1,21
2.11. Эквивалентный коэффициент сопротивления трения от воздушной составляющей (основного участка)	ξтр		3,28	1,15	3,28	1,15	3,28	1,15	3,28	1,15
2.12. То же с учетом топливной составляющей	ξтр.о		8,1	2,85	8,61	3,02	6,17	2,16	6,5	2,4
2.13. Коэффициент сопротивления, учитывающий потери давления на разгон топлива	ξр	2μ	1,18	1,18	1,3	1,3	0,706	0,706	0,872	0,872
2.14. Коэффициент сопротивления горелки (по первичному воздуху)	ξг	Аэродинамический расчет	5		5		5		5
2.15. Коэффициент сопротивления горелки, отнесенный к скорости в основном участке пылепровода	ξго		1,78	1,78	1,78	1,78	1,8	1,8	1,8	1,8
2.16. Суммарный коэффициент сопротивления пылепровода (без учета пыли)	∑ξо	ξн + ξм + ξтр + ξго	6,56	4,13	6,56	4,13	6,58	4,15	6,58	4,15
2.17. Суммарный коэффициент сопротивления пылепровода с учетом пыли	∑ξп	ξн + ξм + ξтр.о + ξр + ξго	13,9	7,9	14,62	8,24	10,97	6,4	11,98	6,9
3. Расчет исходной неравномерности распределения первичного воздуха для системы пылепроводов (без установки дополнительных сопротивлений на коротких пылепроводах)
3.1. Перепад давлений короба первичного воздуха - топка, кгс/м2	ΔH	Задано	354	354	370	370	277	277	198	198
3.2. Динамическое давление в пылепроводах, кгс/см2	hдр		25,4	44,8	25,3	44,9	25,2	43,3	16,5	29,7
3.3. Скорость в пылепроводах, м/с	Wпл		27,4	36,4	27,3	36,4	27,6	36,2	22,2	29,2
3.4. Условный расход через пылепровод м3/с	Qусл	Wплf	3,56	4,73	3,55	4,74	3,58	4,7	2,88	3,8
3.5. Максимальная неравномерность по группе пылепроводов (первое приближение), %	ΔQI		-14,1	14,1	-14,3	14,3	-13,5	13,5	-13,7	13,8
3.6. Расход аэросмеси через пылепроводы с учетом неравномерности, м3/с	Qi		3,47	4,61	3,46	4,62	3,5	4,58	2,8	3,7
3.7. Концентрация пыли в пылепроводах, кг/кг	μi		0,687	0,517	0,759	0,569	0,408	0,31	0,506	0,383
3.8. Коэффициент местных сопротивлений основного участка пылепровода с учетом топливной составляющей			2,39	1,33	2,55	1,4	1,78	1,03	1,99	1,14
3.9. Эквивалентный коэффициент сопротивления трения с учетом топливной составляющей			8,91	2,64	9,5	2,78	6,62	2,04	7,43	2,25
3.10. Коэффициент сопротивления, учитывающий потери давления на разгон топлива			1,374	1,034	1,518	1,138	0,816	0,62	1,012	0,766
3.11. Суммарный коэффициент сопротивления пылепровода с горелкой	∑ξп	ξн +  +  +  + ξг	15,1	7,4	16,0	7,72	11,6	6,12	12,8	6,6
3.12. Перепад давления на систему, кгс/м2	ΔH	Задано	335	335	350	350	264	264	187	187
3.13. Динамическое давление в пылепроводах, кгс/м2	hдр		22,2	45,3	21,9	45,3	22,8	43,1	14,6	28,3
3.14. Скорость в пылепроводах, м/с	Wпл		25,6	36,6	25,4	36,6	26,2	36,1	20,8	29,0
3.15. Расход аэросмеси через пылепровод, м3/с	Qi	Wплf	3,33	4,75	3,3	4,76	3,4	4,69	2,7	3,77
3.16. Максимальная неравномерность по группе пылепроводов (второе приближение), %	δQII		-17,6	17,6	-18,1	18,1	-15,9	15,9	-16,5	16,5
3.17. Концентрация пыли в пылепроводах; кг/кг	μi		0,716	0,502	0,796	0,552	0,419	0,304	0,526	0,377
3.18. Коэффициент местных сопоставлений основного участка пылепровода с учетом топливной составляющей			2,46	1,31	2,60	1,38	1,81	1,02	2,03	1,13
3.19. Эквивалентный коэффициент сопротивления трения			9,15	2,59	9,81	2,74	6,73	2,03	7,59	2,23
3.20. Коэффициент сопротивления, учитывающий потери давления на разгон топлива			1,428	1,002	1,594	1,104	0,842	0,610	1,05	0,754
3.21. Суммарный коэффициент сопротивления пылепровода с горелкой	∑ξп	ξн +  +  +  + ξг	15,69	7,26	16,69	7,58	12,06	6,04	13,35	6,49
3.22. Перепад давлений на систему, кгс/м2	ΔH	Задано	335	335	350	350	264	264	187	187
3.23. Динамическое давление в пылепроводах, кгс/м2	hдр		21,34	46,14	20,97	46,17	21,89	43,70	14,00	28,8
3.24. Скорость в пылепроводах, м/с	Wпл		25,1	36,90	24,89	36,90	25,71	36,33	20,33	29,17
3.25. Расход воздуха через пылепровод, м3/с	Qi	Wплf	3,26	4,79	3,23	4,80	3,34	4,72	2,64	3,79
3.26. Максимальная неравномерность по группе пылепроводов (третье приближение), %	δQIII		-18,9	18,9	-19,5	19,7	-17,1	17,1	-17,9	17,9
4. Расчет неравномерности при условии выравнивания сопротивлений длинного и короткого пылепроводов
Дальнейший расчет ведется при условии установки диафрагмы фиксированных размеров (ξдоп = 6) на всех режимах работы. В скобках даны значения при установке сегмента на запыленном потоке.
4.1. Суммарный коэффициент сопротивления пылепровода с горелкой	∑ξп	Из табл. ПI ∑ξп.кор + 6	13,9	13,9	14,62	14,24 (14,43)	10,97	12,4 (11,62)	11,98	12,9 (12,4)
4.2. Перепад давлений на систему, кгс/м2	ΔH	Задано	450	450	475	475	355	355	252	252
4.3. Динамическое давление в пылепроводах, кгс/м2	hдр		32,4	32,4	32,5	33,4	32,4	28,6	21,0	19,5
4.4. Скорость в пылепроводах, м/с	Wпл		30,9	30,9	31,0	31,4	30,9	29,1	25,0	24,1
4.5. Расход воздуха через пылепровод, м3/с	Q	Wплf	4,02	4,02	4,03	4,08 (4,05)	4,06	3,82 (3,95)	3,25	3,13 (3,2)
4.6. Максимальная неравномерность по группе пылепроводов, %	δQ		0	0	-0,6	0,6	3,0	-3,0	1,9	-1,9

Таблица П2

Расчет размеров сегментной диафрагмы, устанавливаемой на пылепроводах меньшего сопротивления

Список использованной литературы

1. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ расчет котельных установок. Нормативный метод. Л.: Энергия, 1977.

2. ИДЕЛЬЧИК И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.: Машиностроение, 1978.

3. ИДЕЛЬЧИК И.Е. Аэрогидродинамика технологических аппаратов. - М.: Машиностроение, 1983.

4. МАКАРОВ А.Н., ШЕРМАН И.А. Расчет измерительных и регулирующих дроссельных устройств. - М.: Госэнергоиздат, 1953.

5. РД 50-213-80. Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами.

6. ОСТ 108.030.26-78. Горелки вихревые пылеугольные, пылегазовые и компоновка их с топками.

7. РТМ 108.030.120-78. Горелки прямоточные пылеугольные, пылегазовые и компоновка их с топками.

 

СОДЕРЖАНИЕ