Газовоздушный тракт. Тягодутьевые машины

Для организации процесса горения в топку парового или во­догрейного котла необходимо подавать воздух и удалять обра­зующиеся продукты сгорания. Подача воздуха и удаление про­дуктов сгорания могут быть осуществлены двумя способами: созданием в топке и газоходах разрежения (т. е. давления, меньшего, чем давление окружающего воздуха), и созданием избы­точного давления по отношению к окружающему воздуху.

Котлоагрегаты, работающие с разрежением, могут иметь тягу и подачу воздуха естественную или искусственную. Под естественной тягой понимают такую тягу, при которой разрежение в топке и газоходах создается дымовой трубой и вследствие этого под действием разности давлений (окружающего воздуха и продуктов сгорания) в топку посту­пает воздух, необходимый для горения. При искусственной тяге разрежение в топке и газоходах создается за счет работы ды­мососа, а подача воздуха производится вентилятором. Схема действия естественной тяги и эпюр разрежений по га­зовому тракту показаны на рис. 2.55 или 12-1 учеб. Тяга в дымовой трубе при работе котельной установки возникает следующим образом. В сечении I—I дымовой трубы со стороны входа продуктов сгорания создается давление окружающего воздуха, имеющего плотность р_а. Внутри дымовой трубы находятся продукты сго­рания, которые, имея плотность р, также оказывают давление на сечение I— I. Давление столба воздуха на сечение I—I, соот­ветствующее высоте дымовой трубы Н, будет Hgp_a, а продуктов сгорания Hg, где g — ускорение свободного падения, м/с². Од­нако плотность продуктов сгорания р меньше плотности окружающего воздуха. В ре­зультате этого на сечение I—I будет действовать раз­ность давлений, которая и создает тягу.

Тяга (Па) может быть определена по формуле

.

Из уравнения ясно, что тяга, создаваемая дымовой трубой, тем больше, чем больше высота трубы и разность плотностей воз­духа и продуктов сгорания. Эта разность будет возрастать с увеличением температуры про­дуктов сгорания в дымовой трубе и уменьшением температуры окружающего воздуха.

Паровые и водогрейные котлы, в которых топка и газоходы находятся под избыточным давлением по отношению к окру­жающему воздуху, называются работающими под наддувом. В этих агрегатах подача воздуха и удаление продуктов сгора­ния производится под действием вентилятора, т. е. принуди­тельно.

Современные промышленные паровые и водогрейные котлы имеют сложный профиль воздушного и газового трактов вслед­ствие применения развитых хвостовых или конвективных по­верхностей нагрева, что приводит к увеличению общего аэроди­намического сопротивления тракта. Одновременно уменьшение температуры уходящих газов снижает тягу, создаваемую дымо­вой трубой. По этим причинам промышленные котлы произво­дительностью более 2 т/ч имеют, как правило, искусственную тягу и дутье. Дымовая труба при этом служит не для создания разрежения, а для выброса загрязняющих атмосферу продуктов сгорания (летучая зола, сернистый ангидрид, оксиды азота) в более высокие слои атмосферы.

При работе газового тракта под разрежением через неплот­ности в обмуровке и других элементах агрегата происходит присос атмосферного воздуха в топку и газоходы, что увеличи­вает энтальпию уходящих газов и потерю теплоты с ними, а также приводит к излишней загрузке дымососа и, соответст­венно, росту расхода электроэнергии на его привод. В то же время через неплотности не происходит выброса продуктов сго­рания в помещение цеха. В Паровых и водогрейных котлах, работающих под наддувом, нет присоса холодного воздуха в газовый тракт, что за­метно повышает их экономичность, а отсутствие дымососа уп­рощает установку. В то же время конструкция газового тракта агрегата усложняется и удорожается.

Каналы, по которым движутся продукты сгорания, называ­ются газоходами. Каналы, по которым движется воздух, пода­ваемый в топку для организации процесса горения, называются воздухопроводами. Каналы для прохода продуктов сгорания и воздуха в сов­ременных парогенераторах и водогрейных котлах имеют прямые участки и различные фасонные части (повороты, изменения се­чения, тройники и т. д.). Кроме того, поверхности нагрева в ка­налах могут работать при различных условиях обтекания их потоком продуктов сгорания или воздухом. Для регулирования потока в каналах располагают устрой­ства, называемые шиберами. Посредством шибера изменяют сечение канала, по которому протекает поток.