ГАЗОВОЗДУШНЫЙ ТРАКТ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Для удаления продуктов сгорания из котла в атмосферу нужна естественная или искусственная тяга. В первом случае процесс происходит благодаря побудительной силе дымовой трубы, во втором – под действием тягодутьевых устройств (вентилятора и дымососа).

В маломощных котлах естественной тяги хватает для преодоления аэродинамического сопротивления топки, газоходов и дымовой трубы. Для производительных котлов ее недостаточно, поэтому применяют тягу искусственную, которая создается тягодутьевыми машинами - дымососами и вентиляторами (рис.1).

Рис.1 Тягодутьевая машина

Существуют три способа, которыми обеспечивается движение воздуха и продуктов сгорания при искусственной тяге:

• удаление дымовых газов производится дымососом, который создает разрежение в топке и удаляет продукты сгорания через дымовую трубу;

• подача воздуха производится вентилятором, продукты сгорания удаляются через дымовую трубу за счет давления, создаваемого вентилятором (котлы под наддувом);

• подача воздуха производится вентилятором, а продукты сгорания удаляются дымососом через дымовую трубу (уравновешенная тяга).

Газовоздушный тракт

В общем виде газовоздушный тракт (рис.2) котельной установки состоит из вентилятора, воздуховода, топки и газоходов котла, наружных газоходов, дымососа, дымовой трубы, а также регулирующих устройств (шиберы, заслонки и др.). Так устроены газовоздушные тракты котлов большой мощности. По воздушному тракту поступает воздух в топку, по газовому отводятся продукты сгорания. Внутритопочное пространство котла и его газоходы также входят в газовоздушный тракт.

Рис.2 Схема газовоздушного тракта

Воздушный тракт

По воздушному тракту поступает воздух к горелкам с принудительной подачей воздуха. Он состоит из воздухозаборных устройств, воздуховодов, воздухоподогревателей (при наличии), вентиляторов и регулирующих устройств. Воздухозаборные устройства располагают на высоте не менее 2 м от уровня земли или над кровлей здания, там, где нет технологических выбросов.

Вентилятор – это гидравлическая машина, которая служит для перемещения воздуха в воздушных трактах. Подобное устройство, которое применяется для перемещения продуктов сгорания по газовому тракту, называется дымососом.

Рис.3 Устройство вентилятора

Вентиляторы (рис.3) и дымососы состоят из неподвижного кожуха в форме улитки, в котором установлено рабочее колесо. На колесе закреплены лопатки, загнутые вперед или назад. Перемещение воздуха (газов) обеспечивается вращением рабочего колеса, соединенного с электродвигателем. Воздух, войдя во входной патрубок, под действием центробежной силы перемещается к корпусу вентилятора и выходит из выходного патрубка. На входном патрубке установлен направляющий аппарат, который позволяет изменять производительность вентилятора (дымососа).

От вентиляторов воздух подается к котлам по воздуховодам. Надземные воздуховоды изготавливают из стали. Подземные воздуховоды выполняют прямоугольного сечения из кирпича или бетона.

Рис.4 Газовоздушный тракт с воздухоподогревателем

Воздухоподогреватели служат для нагрева воздуха, идущего на горение, за счет тепла дымовых газов. Они устанавливаются за котлом. В результате улучшается качество сжигания газа и увеличивается коэффициент полезного действия котла. Схема газовоздушного тракта с установленным воздухоподогревателем изображена на рисунке 4.

Рис.5 Трубчатый воздухоподогреватель

Наибольшее распространение получили трубчатые воздухоподогреватели (рис.5), которые изготавливаются из стальных труб, вваренных или ввальцованных в трубные решетки. Дымовые газы проходят по трубам, а воздух – поперечным потоком между труб, размещенных в шахматном порядке.

Газовый тракт

Газовый тракт служит для удаления продуктов сгорания. Наружные газоходы соединяют топки котлов с дымовой трубой. Сборный газоход – боров – принимает продукты сгорания от газоходов, идущих от отдельных котлов, чтобы подать их в дымовую трубу.

Рис.6 Надземный газоход к дымовой трубе

Газоходы могут быть подземными, наземными и надземными. Материалами для выполнения газоходов служат кирпич, жаростойкий бетон и листовая сталь. Надземные металлические газоходы бывают круглого или прямоугольного сечения. Конструкция металлических газоходов (рис.6) включает стальную трубу или короб, наружную тепловую изоляцию, в необходимых случаях выполняется внутренняя антикоррозионная защита.

Наземные и подземные газоходы выполняют из красного кирпича или из жаростойкого бетона. Стены подземных газоходов делают толщиной в 1-1,5 кирпича, а наземных – в 1,5–2 кирпича. В газоходах не должно быть неплотностей, сужений, крутых поворотов с острыми углами. На газовом тракте должны быть лючки и лазы, позволяющие проверять отсутствие в нем завалов, засорений и др. Между соседними лазами дымовые газы должны двигаться по прямой.

Шиберы, устанавливаемые на газовом тракте, служат для регулирования тяги, а также отключения неработающих котлов и дымососов от общего тракта. Наиболее распространены неповоротные шиберы, состоящие из неподвижной рамки, заделанной в кладку газохода, и чугунного полотна, которое перемещается в пазах рамки. За верх полотна крепится трос, при помощи которого регулируется положение шибера. В его верхней части выполняется отверстие диаметром не менее 50 мм.

Рис.7 Дымосос

Центробежные дымососы (рис.7) предназначены для отсасывания продуктов сгорания из топок котлов. Например, дымососы ДН – 6,3 оснащаются электродвигателями с частотой вращения 300 об/мин и обеспечивают производительность до 17200 м³/ч. Масса машины – 430 кг. Дымососы в отличие от вентиляторов работают в более тяжелых условиях. Температура дымовых газов может доходить до 250 ⁰С, они содержат агрессивные и абразивные вещества, поэтому лопатки и кожуха дымососов делают прочнее.

Дымовые трубы

Естественной или искусственной тяги должно хватать для напора больше суммы аэродинамического сопротивления газовоздушного тракта. В первом случае она зависит прежде всего от высоты дымовой трубы, во втором – от работы дымососов и вентиляторов. Также высота трубы как при естественной, так и при искусственной тяге, проверяется по условиям рассеивания в атмосфере вредных веществ.

Рис.8 Кирпичная дымовая труба

Промышленные дымовые трубы бывают кирпичные, железобетонные и стальные. Кирпичная труба (рис.8) состоит из фундамента и ствола, который выполняют в форме усеченного конуса с конусностью 0,02 – 0,03. Внутреннюю часть трубы полностью или частично футеруют огнеупорным кирпичом для защиты от дымовых газов. В основании трубы устраивают лазы, которые служат для внутреннего осмотра трубы и удаления загрязнений. Высота кирпичной трубы – 30 – 70 м, срок службы – 50 – 70 лет.

Стальные трубы изготавливают из листов толщиной 3 – 15 мм. Труба состоит из отдельных звеньев, соединенных между собой сваркой. Ствол трубы устанавливают на плите, закрепленной на фундаменте. Труба имеет растяжки, которые придают ей устойчивость. Высота стальной трубы – до 40 м, срок службы – до 20 лет. Чаще всего стальные трубы применяют в автономных котельных. Они имеют тепловую изоляцию, которая не позволяет образовываться конденсату.

Рис.9 Железобетонная труба

Железобетонные трубы (рис.9) могут быть монолитными или сборными. Монолитные железобетонные дымовые трубы могут быть высотой более 100 м, они применяются на объектах энергетики. Кстати, самая высокая труба в мире построена из железобетона, она находится на территории Казахстана и имеет высоту 420 м. Труба отводит выбросы Экибастузской ГРЭС-2, вырабатывающей электроэнергию при сжигании местного высокозольного угля. Для защиты от высокой температуры железобетонную трубу изнутри, примерно до одной трети высоты от основания, футеруют огнеупорным кирпичом.

Взрывные клапаны

Предохранительные взрывные клапаны защищают топку, газоходы и борова от разрушений при взрывах в них газовоздушной смеси, которые возможны при утечках газа через арматуру, при погасании факела горелок, отрыве пламени и др. Взрывные клапаны сбрасывают давление из замкнутого объема и защищают от повреждений топку и газоходы котла, а также наружные газоходы. Их устанавливают на перекрытиях и стенках топки, сверху газоходов и боровов.

Взрывные клапаны могут иметь различное исполнение. Чаще всего применяют разрывные, откидные и сбросные конструкции.

Рис.10 Сбросной клапан

Сбросной клапан (рис.10) представляет собой свободно лежащую над проемом горизонтальную пластину, которая отбрасывается при взрыве. Пластина опирается на выступы агрегата или кладки. Она может быть изготовлена из листа асбеста толщиной 8 – 10 мм, который укладывается на металлическую решетку и уплотняется по периметру глиной либо смесью огнеупорной глины с асбестовой крошкой.

Рис.11 Откидной клапан

Откидные клапаны (рис.11) устанавливаются на вертикальных и горизонтальных стенках топки, газоходов и боровов. При взрыве клапан поворачивается на оси и открывает проем для выброса продуктов сгорания. Откидной клапан герметизируется по периметру огнеупорной замазкой. Со стороны топки клапан защищают теплоизоляцией из огнеупорной глины с асбестом по армирующей металлической сетке.

Рис.12 Разрывной клапан

Разрывной клапан (рис.12) представляет собой мембрану из листового асбеста толщиной 2 – 3 мм, которая при взрыве разрывается. Перед мембраной со стороны топки монтируют металлическую сетку с ячейками 40х40 или 50х50 мм. Асбестовую мембрану и сетку зажимают фланцами, которые крепят к металлическому коробу. Короб монтируют в обмуровку котла. Разрывные клапаны могут разрушаться без взрыва в связи с изменением разрежения и пульсацией в топке, что приводит к частым колебаниям листа.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь