Застосування температури димових газів котелень. Подорож димарем: причина поганої тяги і температура газів у димарі

Сучасний димар – це не просто труба для відведення продуктів згоряння, а інженерна споруда, від якого безпосередньо залежить ККД котла, економічність та безпека роботи всієї системи опалення. Задимлення, зворотний потяг і, нарешті, пожежа - все це може статися внаслідок непродуманого та безвідповідального ставлення до димаря. Саме тому слід серйозно поставитися до підбору матеріалу, комплектуючих та монтажу димоходу. Головне призначення димаря полягає у видаленні в атмосферу продуктів згоряння палива. Димар створює тягу, під дією якої в топці утворюється повітря, яке необхідне для горіння палива, а з топки видаляються продукти згоряння. Димохід повинен створювати умови для повного згоряння палива та відмінну тягу. І ще він повинен бути надійним та довговічним, зручним для монтажу та міцним. І тому вибрати непоганий димар не так просто, як нам здається.

Цегляні димоходи та сучасні котли

Місцеві опори у прямокутному димарі

Мало хто знає, що єдино правильна формадимаря - циліндр. Це зумовлено тим, що завихрення, що утворюються в прямих кутах, перешкоджають видаленню диму і призводять до утворення сажі. Усе саморобні димаріквадратних, прямокутних і навіть трикутних форм не тільки виходять дорожчими навіть за сталевий круглий димар, але ще й створюють масу проблем, а головне, можуть знизити ККД найкращого котла з 95 до 60 %.

Круглий переріз димоходу

Старі казани працювали без автоматичного регулюванняі з високою температурою газів, що відходять. Внаслідок цього димарі практично ніколи не остигали, а гази не охолоджувалися нижче точки роси і, як наслідок, не псували димарі, але при цьому багато тепла витрачалося не за призначенням. Крім цього, цей вид димарів має відносно невисоку тягу через пористу і шорсткувату поверхню.

Сучасні котли економічні, їх потужність регулюється в залежності від потреб приміщення, що обігрівається, і тому, вони працюють не весь час, а тільки в періоди, коли температура в приміщенні падає нижче заданої. Таким чином, існують відрізки часу, коли котел не працює, а димар охолоджується. Стінки димоходу, що працює з сучасним котлом, практично ніколи не нагріваються до температури вище температури точки роси, що призводить до постійного скупчення водяної пари. А це у свою чергу призводить до псування димаря. Старий цегляний димар може руйнуватися за нових умов роботи. Так як у відхідних газах міститься: СО, CO2, SO2, NOx, температура відпрацьованих газів настінних газових котлів досить низька 70 - 130 оС. Проходячи по цегляному димарю, гази, що відходять, остигають і при досягненні точки роси ~ 55 - 60 оC випадає конденсат. Вода, сідаючи на стінках у верхній частині димаря, призведе до того, що вони намокатимуть, крім того, при з'єднанні

SO2 + H2O = H2SO4

утворюється сірчана кислота, що може призвести до руйнування цегляного каналу. Щоб уникнути випадання конденсату, бажано використовувати утеплений димар або в існуючий цегляний канал встановити трубу з нержавіючої сталі.

Утворення конденсату

При оптимальних умовахроботи котла (температура газів, що відходять при вході 120-130°С, при виході з гирла труби - 100-110°С) і прогрітій димовій трубі водяні пари відносяться разом з димовими газами назовні. При температурі на внутрішній поверхні димової труби нижче температури точки роси газів водяні пари охолоджуються і осідають на стінках у вигляді дрібних крапель. Якщо це часто повторюється, цегляна кладка стін димових каналів і труби просочується вологою і руйнується, а на зовнішніх поверхнях труби з'являються чорні смолисті відкладення. За наявності конденсату різко слабшає тяга, у приміщеннях відчувається запах гару.

Димові гази, що йдуть, у міру охолодження в димоходах зменшуються в обсязі, а водяні пари, не змінюючись в масі, поступово насичують гази, що йдуть вологою. Температура, при якій водяні пари повністю наситять об'єм газів, тобто коли відносна вологість їх дорівнюватиме 100 % - є температурою точки роси: водяні пари, що містяться в продуктах згоряння, починають переходити в рідкий стан. Температура точки роси продуктів згоряння різних газів – 44-61°С.

Утворення конденсату

Якщо гази, проходячи димовими каналами, сильно охолоджуються і знижують свою температуру до 40 - 50 ° С, то на стінках каналів і димової труби осідають водяні пари, що утворюються в результаті випаровування води з палива і згоряння водню. Кількість конденсату залежить від температури газів.

Тріщини та отвори в трубі, крізь які проникає холодне повітря, також сприяють охолодженню газів та утворенню конденсату. Коли переріз каналу труби або димаря вище необхідного, димові гази піднімаються по ній повільно і холодне зовнішнє повітря охолоджує їх у трубі. Великий вплив на силу тяги надає також поверхня стінок димоходів, чим вони гладші, тим сильніше тяга. Шорсткості в трубі сприяють зниженню тяги та затримують на собі сажу. Утворення конденсату залежить від товщини стінок димової труби. Товсті стінки повільно прогріваються і добре зберігають тепло. Більш тонкі стінки нагріваються швидше, але погано зберігають тепло, що призводить до їхнього охолодження. Товщина кладки цегляних стіндимових труб, що проходять у внутрішніх стінахбудівлі, має бути не менше 120 мм (півцеглини), а товщина стінок димових та вентиляційних каналів, розташованих у зовнішніх стінах будівлі, - 380 мм (півтора цегли).

Великий вплив на конденсацію водяної пари, що міститься в газах, надає температура зовнішнього повітря. У літню пору року, коли температура відносно висока, конденсація на внутрішніх поверхнях димових труб занадто мала, тому що їх стінки довго остигають, тому з добре прогрітих поверхонь димової труби волога миттєво випаровується і конденсат не утворюється. У зимовий часроку, коли зовнішня температура має негативне значення, стінки димової труби сильно охолоджуються і конденсація водяної пари збільшується. Якщо димар не утеплений і сильно охолоджується, виникає підвищена конденсація водяної пари на внутрішніх поверхнях стінок димової труби. Волога вбирається в стінки труби, що викликає відволожування кладки. Особливу небезпеку це у зимовий час, коли під дією морозів утворюються льодові пробки у верхніх ділянках (у гирлі).

Зледеніння димаря

Не рекомендується приєднувати навісні газові котлидо димових труб великих перерізів та висоти: слабшає тяга, на внутрішніх поверхнях утворюється підвищений конденсат. Утворення конденсату спостерігається і при приєднанні котлів до дуже високих димарів, так як значна частина температури димових газів витрачається на прогрів великої поверхні теплопоглинання.

Утеплення димових труб

Щоб уникнути переохолодження димових газів та випадання конденсату на внутрішні поверхні димових та вентиляційних каналів, необхідно витримувати оптимальну товщину зовнішніх стін або утеплювати їх зовні: оштукатурити, закрити залізобетонними або шлакобетонними плитами, щитами чи глиняною цеглою.
Сталеві трубинеобхідно використовувати попередньо ізольовані чи утеплювати. Тип та товщину ізоляції допоможе вибрати будь-який виробник.

Яким має бути димохід для газових та дизельних котлів?

Димарі – це важлива частина теплових генераторів. Жоден котел не може працювати без димаря. Функція димоходу – видалення згоряння котла продуктів згоряння або димових газів. У індивідуальних будинкахдимоходи бувають внутрішніми – що проходять через перекриття та покрівлю будівлі, зовнішніми – змонтованими вертикально вздовж зовнішньої поверхні стіни та горизонтальними – що виводять гази через зовнішню стінубудівлі. Останній вид димоходів застосовується для котлів з примусовим видаленням димових газів і зазвичай є конструкцією «труба в трубі». (По внутрішній трубі видаляються продукти згоряння, зовнішньою підводиться повітря в камеру згоряння котла.) Димарі бувають індивідуальними – один на котел або груповими, на кілька котлів, як, наприклад, в багатоквартирних будинкахіз поквартирним опаленням. Димарі повинні розраховуватися та підбиратися фахівцем. Неправильно змонтований димохід може спричинити нестабільну роботу котла; встановлений без урахування конфігурації даху може задуватися вітром і гасити котел. Для Вас важливо знати, що внутрішній діаметр димоходу повинен бути не меншим, ніж діаметр горловини котла, що на шляху димових газів має бути якнайменше колін і вигинів і що при влаштуванні димоходу повинні бути вжиті заходи щодо запобігання утворенню конденсату.

Що таке конденсат та як він утворюється?

Особливістю сучасних котлів, що працюють на газі та рідкому паливі є низька температурадимових газів на виході з казана – від 100°С. У процесі згоряння вуглеводневого палива – природного газу чи солярки утворюється водяна пара, вуглекислий газ, сірчистий ангідрид та багато інших хімічних сполук. Піднімаючись димарем, ця газова суміш остигає. При зниженні її температури до +55°С (температури «точки роси») водяна пара, яка є в газовій суміші, охолоджується і перетворюється на воду – конденсується. У цій воді розчиняються сполуки сірки та інших хімічних речовин, що знаходяться у димових газах. Вони утворюють дуже агресивну суміш кислот, яка, стікаючи донизу, швидко роз'їдає матеріал димарів. До температури «точки роси» гази, що відходять, охолоджуються зазвичай на висоті 4 – 5 м. від виходу котла. Тому димарі, висота яких більше – роблять із нержавіючої сталі та утеплюють. У нижній частині димаря завжди встановлюють конденсатозбірник. Для зовнішніх димоходів існує конструкція типу «сендвіч» - труба димоходу поміщається в трубу більшого діаметра, а простір між ними заповнюється утеплювачем. Товщина шару теплоізоляції вибирається залежно від величини мінімальних температури зовнішнього повітря.

Димарі з нержавіючої сталі дуже дорогі. Чи можна для димаря використовувати цегляну трубу, як у дров'яної печі?

Робити цього не слід у жодному разі. По перше, суміш кислот настільки агресивна, що цегляна кладка, якщо вона не виконана із спеціальної кислототривкої цегли, може бути зруйнована за один опалювальний сезон. По-друге, димові гази через непомітні щілини в кладці можуть проникати в житлові приміщення та завдавати шкоди здоров'ю людей. Якщо в будинку є канал з цегляної кладки, то служити димарем він може тільки в тому випадку, якщо в нього поміщений вкладний димар з нержавіючої сталі з теплоізоляцією.

Існують – чи димарі в яких не використовується метал?

Так. Нещодавно на російському ринку з'явилася димохідна система оригінальної конструкції, Яка називається «ізольована димохідна система з провітрюванням». Вона складається з окремих модулів висотою 0,33 м. Кожен модуль є прямокутним блоком з легкого бетону, всередині якого кріпиться керамічна труба. Між внутрішньою стінкою блоку та зовнішньою стінкою керамічної труби є канал, який відіграє роль вентиляційного каналу, чого немає у димарів інших видів. Блоки встановлюються один на інший, скріплюються спеціальним герметиком і монтуються в димар будь-якої конфігурації та висоти. Комплектація димоходу містить повний набір необхідних елементів для підключення котлових димоходів, для виведення димоходу через покрівлю і декоративного завершення труби. Чотири види модулів дозволяють споруджувати одноходові та двоходові димоходи або димоходи з окремими вентиляційними каналами. Це робить конструкцію димохідної системи універсальною та багатоваріантною. Внутрішня керамічна труба стійка до впливу високих температур та температурних коливань; кислотостійка (захищена від конденсату), герметична та міцна. Система проста в монтажі та не вимагає фахівців високої кваліфікації. Вартість ізольованої димохідної системи можна порівняти з вартістю димоходів. високого класуз нержавіючої сталі.

time-nn.ru

3.1.1. Зниження температури відпрацьованих газів

Підвищення енергоефективності (ККД) паливоспалювальної установки дозволяє досягти скорочення викидів CO2 за умови, що це покращення призводить до скорочення споживання палива. У цьому випадку викиди CO2 знижуються пропорційно до скорочення споживання палива. Однак результатом підвищення ККД може бути збільшення виробництва корисної енергії при незмінному витраті палива (підвищенняHp при незмінномуHf в Рівнянні 3.2). Це може призвести до збільшення продуктивності чи потужності виробничої одиниці з одночасним підвищенням енергоефективності. У цьому випадку відбувається скорочення питомих викидів CO2 (на одиницю продукції), але абсолютний обсяг викидів залишається незмінним (див. розділ 1.4.1).

Орієнтовні показники енергоефективності (ККД) та відповідні розрахунки для різних процесівспалювання палива наводяться у галузевих довідкових документах та інших джерелах. Зокрема, у документі EN 12952-15 містяться рекомендації щодо розрахунку ККД водотрубних котлів та відповідного допоміжного обладнання, а в документі EN12953-11-жаротрубних котлів.

Загальна характеристика

Одним із варіантів скорочення втрат теплової енергії в процесі згоряння є зниження температури димових газів, що викидаються в атмосферу. Це може бути досягнуто за допомогою:

Підбору оптимальних розмірів та інших характеристик обладнання, виходячи з необхідної максимальної потужності з урахуванням розрахункового запасу надійності;

Інтенсифікації передачі тепла технологічному процесу за допомогою збільшення питомого потоку тепла (зокрема за допомогою завихрювачів-турбулізаторів, що збільшують турбулентність потоків робочого тіла), збільшення площі або удосконалення поверхонь теплообміну;

Рекуперації тепла димових газів із використанням додаткового технологічного процесу (наприклад, виробництва пари за допомогою економайзера, див. розділ 3.2.5);

Установки підігрівача повітря чи води, чи організації попереднього підігріву палива з допомогою тепла димових газів (див. 3.1.1). Слід зазначити, що підігрів повітря може бути необхідний, якщо технологічний процес вимагає високої температури полум'я (наприклад, у скляному або цементне виробництво). Підігріта вода може використовуватися для живлення котла або у системах гарячого водопостачання (в т.ч. централізованого опалення);

Очищення поверхонь теплообміну від золи, що накопичується, і частинок вуглецю з метою підтримки високої теплопровідності. Зокрема, у конвекційній зоні можуть періодично використовуватися саджанці. Очищення поверхонь теплообміну в зоні горіння, як правило, здійснюється під час зупинки обладнання для огляду та ТО, однак у деяких випадках використовується очищення без зупинки (наприклад, нагрівачі на НПЗ);

Забезпечення рівня виробництва тепла, що відповідає існуючим потребам (що не перевищує їх). Теплову потужність котла можна регулювати, наприклад, за допомогою підбору оптимальної пропускної здатності форсунок для рідкого паливаабо оптимального тиску, під яким подається газоподібне паливо.

Екологічні переваги

Енергозбереження.

Вплив на різні компоненти довкілля

Зниження температури димових газів за певних умов може суперечити цілям забезпечення якості повітря, наприклад:

studfiles.net

Велика Енциклопедія Нафти та Газа

Сторінка 3

Температура димових газів на виході з печі повинна бути вищою за початкову температуру сировини, що нагрівається не менше, ніж на 150 С, щоб запобігти інтенсивному корозійне зносповерхонь труб у конвекційній камері.

Температура димових газів на виході з котла, температура нагрітого повітря на вході в топку, витратні та термодинамічні параметри перегрітої та проміжної пари, поживної води для заданого коефіцієнта навантаження вважаються незмінними.

Температура димових газів над перевальною стінкою є особливо важливою. Високій температурі газів на перевалі відповідає висока теплонапруженість поверхні радіантних труб, температура їх стінок і більша ймовірність коксоутворення. Відкладаючись на внутрішній поверхні труб, кокс ускладнює теплопередачу, що призводить до подальшого підвищення температури стінок і їх прогар.

Температура димових газів перед рекуператором нагрівальних печах досягає 1400 С.

Температура димових газів, що надходять у трубу, повинна підтримуватися не вище 500 С шляхом регулювання витрати охолоджуючого повітря, що подається в газохід вентилятором.

Температура димових газів на вході в теплообмінник пускового підігрівача не повинна перевищувати 630 - 650 С. Перевищення цієї температури може призвести до передчасного виходу його з ладу. Ще важливіше, щоб при роботі пускового підігрівача в міжтрубний простір теплообмінника завжди подавалося повітря або газ. При відключенні повітря або газу температура трубних дощок та труб різко підвищується і теплообмінник може вийти з ладу. В цьому випадку необхідно негайно зменшити температуру димових газів до 450 С.

Температура димових газів на вході в другу камеру підтримується рівною 850 С. Гази, що виходять з цієї камери з температурою 200 - 250 С надходять в першу (по ходу кислоти) камеру, де їх температура знижується до 90 - 135 С.

Температура димових газів, що залишають конвекційну камеру і йдуть у димову трубу, залежить від температури сировини, що надходить у піч, і перевищує її на 100 - 150 С. Однак, коли температура сировини з технологічних причин висока (печі для нагрівання мазуту, печі каталітичного риформінгу та ін. ), димові гази охолоджують, використовуючи їх тепло в пароперефевателі, воздухоподофевателе або для подофева кон-денсатної води та отримання водяної пари.

Температура димових газів над перевальною стінкою є одним із найважливіших показників. Висока температура димових газів над перевальною стінкою відповідає високій теплонапруженості радіантних труб, високій температурі їх стінок і ймовірності коксоотложения в трубах печі, а отже, можливості їх прогару. Висока швидкість нагрівається потоку сировини дозволяє здійснювати більший теплознімання, знижувати температуру стінок труб і, таким чином, працювати з більш високою температурою газів над перевалом і теплонапруженістю радіантних труб. Збільшення поверхні радіантних труб також сприяє зниженню їхньої теплонапруженості та зниженню температури димових газів над перевалом. Чистота внутрішньої поверхні труб змійовика є також найважливішим фактором, що впливає на температуру газів над перевальною стінкою. Температура газів над перевалом ретельно контролюється і зазвичай не перевищує 850 – 900°С.

Температура димових газів на вході до радіаційної зони становить 1100 - 1200 С, на вході в конвективну 800 - 850 С.

Температура димових газів на виході із трубчастої печі дорівнює 900°С.

Температура димових газів перед рекуператором становитиме приблизно 1100 С.

Сторінки: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru

ПОШУК

Втрати тепла в атмосферу кладкою печі та ретурбентами залежать від поверхні печі, товщини та матеріалу кладки та склепіння. Вони становлять 6-10%. Втрати тепла стінками камери топки оцінюються величиною 2-6%, а в конвекційній камері в межах 3-4%. Втрати тепла димовими газами залежить від коефіцієнта надлишку повітря та температури газів, які у димову трубу. Визначити їх можна за рис. 177 (а і б), враховуючи, що температура димових газів при природній тязі повинна бути не нижче 250 ° С і на 100-150 ° С вище температури сировини, що надходить у піч. Використанням тепла відпрацьованих газів на підігрів повітря із застосуванням штучної тяги можна значно знизити втрати тепла дух і мати трубчасту піч з к. п. д. 0,83-0,88. Температура димових газів на перевалі, т. е. температура димових газів, що у конвекційну камеру. Зазвичай ця температура знаходиться в межах 700-900 ° С, хоча вона може бути і нижче. Температуру газів на перевалі не рекомендується надмірно підвищувати, оскільки це може спричинити коксування та прогар радіантних труб.

І тільки екрануванням камери згоряння і збільшенням її об'єму були створені нормальні умови для роботи змійовика. Було створено трубчасті печі радіантного типу. У ранніх конструкціях таких печей труби стельового екрану захищали від сильного впливу полум'я манжетами з вогнестійкого матеріалу. Гофрованими чавунними манжетами на трубах конвекційних підвищували поверхню нагріву в конвекційній камері печі. Внаслідок екранування стелі печі посилилася передача тепла радіацією, знизилася температура димових газів над перевалом та відпала потреба у захисних манжетах та рециркуляції димових газів. Для максимального використання тепла

Температура димових газів після кіт- 210 210 -

Нормами технологічного проектування передбачається зниження температури димових газів перед входом в димову трубу при природній тязі до 250 °З. За наявності спеціальних димососів температуру можна зменшити до 180-200 °С. Тепло димових газів, що мають температуру 200-450°С (середня цифра), може бути використане для підігріву на установці повітря, води, нафти та для виробництва водяної пари. Нижче наводяться дані про теплові ресурси димових газів на установці ЕЛОУ - АВТ із вторинною перегонкою бензину продуктивністю 3 млн. т/рік сірчистої нафти

Середня температурадимових газів у 293 305 310 -

Обмежується також температурний режим сировинних теплообмінників. Максимально допустима температура при тиску регенерації 3,0-4,0 МПа не повинна перевищувати 425 °С, у зв'язку з чим температура димових газів, що виходять з реакторів перед входом у сировинний теплообмінник, повинна бути знижена шляхом змішування з холодним теплоносієм.

Теплонапруженість труб, ккал/(м2-ч) радіантних конвекційних Температура димових газів,

Поверхня калориферів, Температура нагрівання повітря в калориферах, °С Температура димових газів, °С

Зазвичай автоматично регулюється температура димових газів на перевалі з корекцією за температурою продукту на виході з печі. Для здійснення контролю та регулювання трубчастих печей в їх обв'язці передбачають наступні елементи.

Витрата рідкого палива, кг/год. Температура димових газів на виході з печі, °С. . . . Об'єм димових газів при температурі газів на виході з 4000 3130 2200

Температура димових газів перед котлами, °С 375 400 410 -

У сушильних установках оброблюваний матеріал не знаходиться в безпосередній близькості від топки, як це має місце в топках для різного роду варильних, дистиляційних і тому подібних котлів. Тому температура в камері згоряння сушильної установки може бути значно вище, ніж температура в топках, яких розміщені апарати, що споживають тепло, однак і в даному випадку температура визначається властивостями матеріалу, що висушується, і вимогами, що диктуються якістю виробу, деякі види сировини не переносять високої температури, так що доводиться зменшувати температуру димових газів.

За кількістю тепла, що віддається даною кількістю димових газів у радіаційній системі, визначається температура димових газів, що надходять до конвективної системи.

У процесі експлуатації регенератора температура димових газів може перевищити нормальну внаслідок догоряння окису вуглецю. При своєчасному виявленні цього явища необхідно перерозподілити повітря по секціях, зменшуючи підведення era до тих секцій, де є надлишок кисню в димових газах, що виходять із секції, і збільшуючи його введення в секції, де недостатньо кисню. У разі різкого підвищення температури газів, що відходять, тимчасово припиняють подачу повітря в окремі або у всі секції.

Первинний риформінг природного газу з водяною парою здійснюють вертикально розташованих і обігріваються димовими газами трубах, нижні кінці яких вводять безпосередньо в реактор вторинного риформінгу метану. Частину димових газів подають через перфоровану пластину шар каталізатора вторинного риформінгу, що дозволяє отримувати газ, збагачений азотом. Температура димових газів - 815 ° С

На зміну печам кострового типу прийшли конвекційні печі, в яких змійовик труб відділений від камери згоряння перевальною стіною. При експлуатації таких печей було встановлено суттєві недоліки висока температура димових газів над перевальною стінкою, оплавлення та деформування цегляної кладки, прогар труб верхніх рядів змійовика. Для зниження температури в камері топки застосовували рециркуляцію димових газів і здійснювали горіння палива з підвищеним коефіцієнтом надлишку повітря. Однак підвищена витрата повітря знижувала к. п. д. печей і не зменшувала прогар труб.

Температура у пароперегрівача. У ряді випадків у конвекційній секції печі монтується змійовик для перегріву водяної пари, що подається в колони ректифікації для відпарювання легкокиплячих фракцій. Пароперегрівач розміщують там, де температура димових газів становить 450-550° З, тобто у середній чи нижній секції конвекційної камери. Температура перегрітої пари становить 350-400°.

Збільшення швидкості руху сировини, що нагрівається, в трубах печі підвищує ефективність відведення тепла, знижує температуру стінок труб і дозволяє, таким чином, працювати з більш високими теплонапруженістю радіантних труб і температурою димових газів на перевалі.

На типовій установці ЕЛОУ – АВТ (А-12/9) продуктивністю 3 млн. т/рік із вторинною перегонкою бензину встановлено п'ять печей сумарною тепловою потужністю 81 Гккал/год. У всіх печах за 1 год спалюється 11130 кг палива. Температура димових газів на виході із конвекційних камер печей 375-410 °С. Для використання теплової енергії димових газів перед введенням їх у димову трубу в печах встановлені виносні котли-утилізатори типу КУ-40.

Чим нижче температура димових газів, що відходять з конвекційної камери, тим більше тепла сприйнято нафтопродуктом, що нагрівається. Зазвичай приймають температуру димових газів після виходу з конвекційної камери на 100-150° вище температури сировини, що надходить у піч. Але так як температура сировини, що надходить у піч, буває досить високою, приблизно 160-200 ° С, а для деяких процесів досягає 250-300 ° С, то для утилізації тепла димових газів встановлюють повітропідігрівач (рекуператор), в якому підігрівається повітря, що йде в топку печі. За наявності повітропідігрівача та димососу можливе охолодження димових газів перед випуском їх у димову трубу до температури 150°С. При природній тязі ця температура не менше 250°С.

Конвекційні труби одержують тепло за рахунок конвекції димових газів, радіації від стінок кладки та випромінювання триатомних газів. Як було зазначено на початку глави, теплопередача в камері конвекції залежить від швидкості та температури димових газів, а також температури сировини, діаметра труб та їх компонування. Швидкість димових газів у конвекційній шахті зазвичай коливається в межах 3-4 м/сек, а в димарі 4-6 м/сек.

Рішення. Визначимо к. п. д. печі, якщо температура димових газів на виході з конвекційної камери

Температура димових газів на виході з печі 500 С. Теплоту димових газів утилізують у трубчастому триходовому (по воєдуху) повітропідігрівачі з поверхнею нагріву 875 м. Після повітропідігрівача димові гази при 250 С видаляються в атмосферу через димову трубу без застосування.

Задамося температурою відпрацьованих газів після нагрівальної секції камери радіації г, з = 850° С, а після реакційної секції ip. с = 750 ° С. Тепловміст димових газів та рис. 6. 1 при а = 1,1

Відмінною особливістю котлів-утилізаторів, як обладнання для генерації пари, є необхідність забезпечення пропуску великої кількості гріючих димових газів на одиницю водяної пари, що виробляється (Е1/д.г/С). Це ставлення є прямою функцією початкової на вході в апарат температури димових газів та їх витратою. Внаслідок порівняно невисокої температури димових газів для генерування пари їхня питома витрата в котлах-утилізаторах набагато вища (у 8-10 разів), ніж у звичайних топкових котлах. Підвищена питома витрата гріючих газів на одиницю пари, що виробляється, визначає конструктивні особливості котлів-утилізаторів. Вони мають великі габарити, високу металоємність. На подолання додаткового газодинамічного опору та створення необхідного розрідження в топці печі (на тягу) витрачається 10-15% еквівалентної електричної потужності утилізатора котла.

Заповнивши бункер висушеним каталізатором, відчиняють засувку під бункером і зсипають каталізатор у прокалочную колону. Об'єм бункера відповідає корисному об'єму колонки прокату, тобто одному завантаженню. Заповнивши колону каталізатором, розпалюють топку під тиском (на рідкому паливі), спрямовуючи димові гази в атмосферу. Потім, відрегулювавши горіння в топці, димові гази вводять у кожух колонки прокалки. Прогрів кожух і впевнившись у нормальному горінні палива, направляють димові гази в низ колонки прокалки в мінімальній кількості, необхідному лише для подолання опору шару каталізатора. Потім починають повільний підйом температури димових газів на виході з топки та розігрів каталізатора. Розігрів системи продовжують приблизно 10-12 год за цей час вводять таку кількість димових газів, щоб не було винесення каталізатора зверху. Досягнення температури внизу колони 600-650° З вважається початком прожарювання каталізатора. Тривалість прожарювання при цій температурі 10 год.

Потім поступово знижують температуру димових газів на виході з топки і при 250-300 С припиняють подачу палива, але

Температура газів на перевалі, теплова напруженість поверхні нагріву радіантних труб та коефіцієнт прямої віддачі топки взаємно пов'язані між собою. Чим більший коефіцієнт прямої віддачі, тим за інших рівних умов менша температура димових газів на п(зрілі і тим менше теплова напруженість поверхні нагріву радіантних труб і навпаки.

Трубчасті змійникові реактори. Трубчастий змійниковий реактор з вертикальним розташуваннямтруб був розроблений для виробництва бітумів по безперервної схемина вітчизняних НПЗ. Температурний режимреакторів. (Кременчуцького та Новогірківського НПЗ) підтримується за рахунок тепла димових газів, що надходять із форкамерної печі. Однак за такого рішення погано враховується специфіка екзотермічного процесу окислення. Дійсно, для прискорення нагріву реакційної суміші в перших по ходу потоку трубах реактора необхідно підвищити температуру димових газів, але в результаті перегрівається матеріал, що окислюється в наступних трубах, де реакція окислення і виділення тепла йдуть з високими швидкостями. Таким чином, доводиться підтримувати якусь проміжну температуру димових газів, невідомих, як для нагрівання реакційної суміші до температури реакцій, так і для подальшого підтримання температури на бажаному рівні. Для установок Ангарського, Киришського, Полоцького, Новоярославського та Сизранського НПЗ знайдено більше вдале рішеннясировина попередньо нагрівається в трубчастій печі, а надлишкове тепло реакції у разі необхідності знімають, обдуючи повітрям труби реактора, поміщені в загальний кожух (за проектом Омської філії ВНДПІнафти кожна труба реактора поміщена в окремий кожух).

Якщо температура димових газів на виході із загальних збірних колекторів регенератора перевищує 650°, це вказує на початок дощу окису вуглецю. Для припинення його необхідно різко зменшити подачу повітря у верхню частину регенератора.

З метою зниження температури димових газів над перевальною стіною в радпантно-конвекційних печах старої конструкції, особливо в печах термічного крекінгу, застосовують рециркуляцію димових газів. Холодніші димові гази з борова печі повертають у камеру згоряння, що призводить до перерозподілу тепла між камерами. У камері конвекції знижується теплова напруженість верхніх труб, але через збільшення обсягу димових газів швидкість їх збільшується, при цьому покращується теплопередача по всій камері конвекції. Коефіцієнт рециркуляції в трубчастих печах коливається не більше 1-3.

Недосконалість конструкції пальників печей та котлів для спалювання палива та недостатня герметичність топок не дозволяють поки працювати при малих надлишках повітря. Тому вважають, що температура трубок повітропідігрівачів повинна бути вищою за температуру точки роси агресивних димових газів, тобто не нижче 130 °С. Для цього застосовують попередній або проміжний підігрів холодного повітря або спеціальні схеми компонування поверхні пагріву. Є апарати, конструктивно оформлені так, що поверхня теплообміну з боку димових газів значно більша, ніж з боку атмосферного повітря, тому секції повітропідігрівачів компонують з труб з різним коефіцієнтом ребра, що збільшується до холодного кінця (до місця входу холодного повітря), і таким чином температура стінки труб наближається до температури відпрацьованих газів. За таким принципом сконструйовано повітронагрівачі Башоргенер-Гоннафти з чавунних ребристих і ребристо-зубчастих труб з хорошими експлуатаційними показниками.

Нагрів та прожарювання каталізатора проводять прямим контактом з димовими газами, що надходять з топки, в якій спалюється газоподібне або рідке паливо. Температуру димових газів автоматично підтримують на рівні 630-650 ° С, при цьому температура в зоні прожарювання становить 600-630 ° С. сам охолоджується до потрібної температури. На кінець переточноп трубки одягнений рухомий металевий стакан, положенням якого регулюють висоту шару каталізатора на розташованому нижче транспортері і, отже, швидкість вивантаження продукту. Стрічковим транспортером подають каталізатор, що вивантажується, в гуркіт для відсіву дрібниці. Далі його зсипають у металеві бочки та здають на склад готової продукції.

Чим вище температура сировини, що нагрівається в радіантних трубах і більша її схильність до коксоутворення, тим менше повинна бути теплонапруженість, а отже, нижче температура димових газів над перевалом. Для даної печі збільшення поверхні радіантних труб веде до зниження температури димових газів над перевалом та теплонапруженості радіантних труб. Забруднення внутрішньої поверхні труб коксовими або іншими відкладеннями може призвести до підвищення температури відпрацьованих газів над перевалом і до прогару перших рядів труб у конвекційній камері печі. Температура над перевалом ретельно контролюється і зазвичай не перевищує 850-900°.

Температура димових газів над перевальною стіною зазвичай підтримується 700-850 ° С, тобто досить висока для того, щоб передати частину тепла радіацією верхнім рядамтруби конвекційної камери. Але основна кількість тепла в камері конвекції передається за рахунок припудительної конвекції димових газів (димовий трубою або димососом, що створюється).

Частка відгону на виході з печі є = 0,4, щільність парів відгону = 0,86. густина залишку = 0,910. Діаметр труб у камері радіації 152 X 6 мм, у камері конвекції 127 X 6 мм, корисна довжина труб 11,5 м, кількість труб відповідно 90 та 120 штук. Склад палива і теоретична витрата повітря така ж, як у прикладах 6. 1і6. 2 теплоутримання димових газів при надлишку повітря а = 1,4 знайти за рис. 6. 1. Температура димових газів на перевалі

Загальна тривалістьгідротермальної обробки разом із розігрівом становить приблизно одну добу. Після початку падіння тиску в апараті температуру димових газів на виході з топки поступово знижують і гасять форсунку. Охолоджують апарат холодним повітрям з топки кожух. Висушені кульки вивантажують і направляють у бункер колони прокалки.

Відсмоктують пірометри. У практиці вимірювання високих температур димових газів використовують пірометри, що відсмоктують. Основними елементами пірометрів, що відсмоктують, є термопара, поміщена в охолоджуваний корпус, система екранів і пристрій для відсмоктування газів. Один від іншого і від захисного чохла термозлектроди ізольовані жорсткими елементами (трубочки соломка, намисто одно- та двоканальні) з кварцу (до 1100°С), з порцеляни (до 1200°С), з порцеляни з підвищеним вмістом глинозему (до 1350°С) ) керамічними матеріалами та склоемалями, що наносяться методами протяжки.

Коли закоксовуються нірозмійовики, відбувається постійне підвищення температури стінки труби, зростає перепад тиску, а в місцях перегріву труб можуть спостерігатися білі плями. Про утворення відкладень коксу в пірозмійниках судять і щодо зростання температури димових газів на перевалі печі. Закоксованість ЗІА характеризується зростанням гідравлічного опору системи з підвищенням температури продуктів піролізу після ЗІА. Збільшення гідравлічного опору в пірозмійниках та ЗІА супроводжується підвищенням тиску в пічному агрегаті і як наслідок цього зростає час контакту, знижується вихід нижчих олефінів.

Зниження температури димових газів може бути реалізовано за допомогою:

Рекуперації тепла димових газів із використанням додаткового технологічного процесу (наприклад, підігрів додаткової живильної води за допомогою економайзера);

. установки підігрівача повітря або води або організації попереднього підігріву палива за рахунок тепла димових газів. Слід зазначити, що підігрів повітря може бути необхідним, якщо технологічний процес вимагає високої температури полум'я (наприклад, у скляному чи цементному виробництві). Підігріта вода може використовуватися для живлення котла або у системах гарячого водопостачання (в т.ч. централізованого опалення);

Забезпечення рівня виробництва тепла, що відповідає існуючим потребам (що не перевищує їх). Теплову потужність котла можна регулювати, наприклад, шляхом підбору оптимальної пропускної здатності форсунок для рідкого палива або оптимального тиску, під яким подається газоподібне паливо.

Можливі проблеми

Попереднє підігрів повітря горіння призводить до підвищення температури полум'я і, як наслідок, до більш інтенсивного утворення NOx, що може призвести до перевищення встановлених нормативів викидів. Впровадження попереднього підігріву повітря на існуючих установкахможе виявитися скрутним або економічно неефективним через брак простору, необхідність встановлення додаткових вентиляторів, а також систем придушення освіти NOx (за наявності ризику перевищення встановлених нормативів). Слід зазначити, що метод придушення утворення NOx за допомогою впорскування аміаку або сечовини пов'язаний із ризиком потрапляння аміаку в димові гази. Запобігання цьому може вимагати установки дорогих датчиків аміаку та системи управління впорскуванням, а також у разі значних варіацій навантаження - складної системи впорскування, що дозволяє впорскувати речовину в область з належною температурою (наприклад, системи з двох груп інжекторів, встановлених на різних рівнях);

Системи газоочищення, включаючи системи придушення або видалення NOx та SOx, працюють лише у певному температурному діапазоні. Якщо встановлені нормативи викидів вимагають використання таких систем, організація їхнього спільного функціонування із системами рекуперації може виявитися складною та економічно неефективною;

У деяких випадках місцеві органи влади встановлюють мінімальну температуру димових газів на зрізі труби з метою забезпечення адекватного розсіювання димових газів та відсутності димового факелу. Крім того, компанії можуть з власної ініціативи застосовувати подібну практику для покращення свого іміджу. Широка громадськість може інтерпретувати наявність видимого димового смолоскипа як ознака забруднення навколишнього середовища, тоді як відсутність димового смолоскипа може розглядатися як ознака чистого виробництва. Тому за певних погодних умов деякі підприємства (наприклад, сміттєспалювальні заводи) можуть спеціально підігрівати димові гази перед викидом в атмосферу, використовуючи для цього природний газ. Це призводить до непродуктивної витрати енергії.

Енергоефективність

Чим нижча температура димових газів, тим вищий рівень енергоефективності. Однак зниження температури газів нижче за певний рівень може бути пов'язане з деякими проблемами. Зокрема, якщо температура виявляється нижчою від кислотної точки роси (температури, при якій відбувається конденсація води та сірчаної кислоти, як правило, 110-170оC залежно від вмісту сірки в паливі), це може призвести до корозії металевих поверхонь. Це може вимагати застосування матеріалів, стійких до корозії (такі матеріали існують і можуть застосовуватися на установках, що використовують як паливо нафту, газ або відходи), а також організації збору та переробки кислого конденсату.

Термін окупності може перебувати в діапазоні від п'яти до п'ятдесяти років залежно від безлічі параметрів, включаючи розмір установки, температуру димових газів і т.д.

Перелічені вище стратегії (крім періодичного очищення) вимагають додаткових інвестицій. Оптимальним для ухвалення рішення про їх використання є період проектування та будівництва нової установки. У той же час, можливе і впровадження цих рішень на існуючому підприємстві (за наявності необхідних площ для встановлення обладнання).

Деякі застосування енергії димових газів можуть бути обмежені внаслідок різниці між температурою газів та потребами у певній температурі на вході енергоспоживаючого процесу. Прийнятна величина зазначеної різниці визначається балансом між міркуваннями енергозбереження та витратами на додаткове обладнання, необхідне використання енергії димових газів.

Практична можливість рекуперації завжди залежить від можливого застосування чи споживача для отриманої енергії. Заходи щодо зниження температури димових газів можуть призводити до збільшення утворення деяких забруднюючих речовин.

Таблиця. Б.2

t,  C	, кг/м3	, Дж/(кг·K)	, [Вт/(м·К)]	, м2 /с	Pr
100	0,950	1068	0,0313	21,54	0,690
200	0,748	1097	0,0401	32,80	0,670
300	0,617	1122	0,0484	45,81	0,650
400	0,525	1151	0,0570	60,38	0,640
500	0,457	1185	0,0656	76,30	0,630
600	0,505	1214	0,0742	93,61	0,620
700	0,363	1239	0,0827	112,1	0,610
800	0,330	1264	0,0915	131,8	0,600
900	0,301	1290	0,0100	152,5	0,590
1000	0,275	1306	0,0109	174,3	0,580
1100	0,257	1323	0,01175	197,1	0,570
1200	0,240	1340	0,01262	221,0	0,560

Завдання № 5. Теплообмін випромінюванням

Стінка трубопроводу діаметром d= …[мм]нагрітадо температури t1 = ... [° С]і має коефіцієнт теплового випромінювання. Трубопровід поміщений у канал перетином bхh[мм]поверхня якого має температуру t2 = ... [° С]та коефіцієнт променевипускання c2 = … [Вт/(м2 ·K4 )] .Розрахувати наведений коефіцієнтпроменевипускання та втрати теплоти Qтрубопроводом за рахунок променистого теплообміну.

Умови задачі наведені у таблиці 5.

Значення коефіцієнта теплового випромінювання матеріалів наведено в таблиці В.1 додатка В.

Варіанти завдань

Таблиця. 5

№завдання	d, [мм]	t1 , [°С]	t2 , [°С]	c2 ,[Вт/(м2 ·K4 )].	bхh, [мм]	Матеріал труби
1	400	527	127	5,22	600х800	сталь окислена
2	350	560	120	4,75	480х580	алюмінійшорсткий
3	300	520	150	3,75	360х500	бетон
4	420	423	130	5,25	400х600	залізо лите
5	380	637	200	3,65	550х500	латунь окислена
6	360	325	125	4,50	500х700	мідь окислена
7	410	420	120	5,35	650х850	сталь полірована
8	400	350	150	5,00	450х650	алюміній окислений
9	450	587	110	5,30	680х580	латунь полірована
10	460	547	105	5,35	480х600	мідь полірована
11	350	523	103	5,20	620х820	сталь шорстка
12	370	557	125	5,10	650х850	чавун обточений
13	360	560	130	4,95	630х830	алюміній полірований

Продовження таблиці. 5

14	250	520	120	4,80	450х550	латунь прокатна
15	200	530	130	4,90	460х470	сталь полірована
16	280	540	140	5,00	480х500	чавун шорсткий
17	320	550	150	5,10	500х500	алюміній окислений
18	380	637	200	3,65	550х500	латунь полірована
19	360	325	125	4,50	500х700	мідь полірована
20	410	420	120	5,35	650х850	сталь шорстка
21	400	350	150	5,00	450х650	чавун обточений
22	450	587	110	5,30	680х580	алюміній полірований
23	460	547	105	5,35	480х600	латунь прокатна
24	350	523	103	5,20	620х820	сталь окислена
25	370	557	125	5,10	650х850	алюмінійшорсткий
26	450	587	110	5,30	450х650	бетон
27	460	547	105	5,35	680х580	залізо лите
28	350	523	103	5,20	480х600	латунь окислена
29	370	557	125	5,10	620х820	мідь окислена
30	280	540	140	5,00	480х500	сталь полірована

Сусідні файли у предметі [НЕСОРТОВАНЕ]

Джерело: https://StudFiles.net/preview/5566488/page:8/

7. Газоповітряний тракт, димові труби, очищення димових газів

Газовик - промислове газове обладнання Довідник ГОСТ, СНиП, ПБ СНиП II-35-76

7.1. При проектуванні котельних тягодуттьові установки (димососи та дутьові вентилятори) слід приймати відповідно до технічними умовамизаводів-виробників. Як правило, тягудутьові установки повинні передбачатися індивідуальними до кожного котлоагрегату.

7.2. Групові (для окремих груп котлів) або загальні (для всієї котельні) тягодутьєві установки допускається застосовувати при проектуванні нових котелень з котлами продуктивністю до 1 Гкал/год і при проектуванні котелень, що реконструюються.

7.3. Групові або загальні тягудутьові установки слід проектувати з двома димососами та двома дутевими вентиляторами. Розрахункова продуктивність котлів, для яких передбачаються ці установки, забезпечується паралельною роботою двох димососів та двох дутьових вентиляторів.

7.4. Вибір тягодутьевих установок слід проводити з урахуванням коефіцієнтів запасу за тиском та продуктивністю згідно з дод. 3 до цих норм та правил.

7.5. При проектуванні тягодутьевих установок для регулювання їх продуктивності слід передбачати напрямні апарати, індукційні муфти та інші пристрої, що забезпечують економічні способи регулювання та комплектно комплектуючі з обладнанням.

7.6.* Проектування газоповітряного тракту котелень виконується відповідно до нормативного методу аеродинамічного розрахунку котельних установок ЦКТІ ім. І. І. Ползунова.
Для вбудованих, прибудованих та дахових котелень у стінах слід передбачати отвори для подачі повітря на горіння, розташовані, як правило, у верхній зоні приміщення. Розміри живого перерізу отворів визначаються виходячи із забезпечення швидкості повітря в них не більше 1,0 м/с.

7.7. Газовий опір котлів, що серійно випускаються, слід приймати за даними заводів-виробників.

7.8. Залежно від гідрогеологічних умов та компонувальних рішень котлоагрегатів зовнішні газоходи повинні передбачатися підземними або надземними. Газоходи слід передбачати цегляними чи залізобетонними. Застосування надземних металевих газоходів допускається як виняток, за наявності відповідного техніко-економічного обґрунтування.

7.9. Газовоздухопроводи всередині котельні допускається проектувати сталевими, круглими перерізами. Газові повітряпроводи прямокутного перерізудопускається передбачати у місцях примикання до прямокутних елементів обладнання.

7.10. Для ділянок газоходів, де можливе скупчення золи, повинні передбачатись пристрої для очищення.

7.11. Для котелень, що працюють на сірчистому паливі, при можливості утворення в газоходах конденсату слід передбачати захист від корозії внутрішніх поверхонь газоходів відповідно до будівельних норм та правил захисту будівельних конструкційвід корозії.

ДИМОВІ ТРУБИ

7.12. Димові труби котелень повинні споруджуватися за типовими проектами. При розробці індивідуальних проектів димарів необхідно керуватися технічними рішеннями, прийнятими в типових проектах.

7.13. Для котельні необхідно передбачати спорудження однієї димової труби. Допускається передбачати дві труби і більше за відповідного обґрунтування.

7.14.* Висота димових труб при штучній тязі визначається відповідно до Вказівок з розрахунку розсіювання в атмосфері. шкідливих речовин, що містяться у викидах підприємств та Санітарними нормамипроектування промислових підприємств Висота димових труб при природній тязі визначається на підставі результатів аеродинамічного розрахунку газоповітряного тракту та перевіряється за умовами розсіювання в атмосфері шкідливих речовин.

При розрахунку розсіювання в атмосфері шкідливих речовин слід приймати максимально допустимі концентрації золи, оксидів сірки, двоокису азоту та окису вуглецю. При цьому кількість шкідливих викидів, що виділяються, приймається, як правило, за даними заводів виробників котлів, за відсутності цих даних - визначається розрахунковим шляхом.

Висота гирла димових труб для вбудованих, прибудованих і дахових котелень повинна бути вищою за межу вітрового підпору, але не менше 0,5 м вище даху, а також не менше 2 м над покрівлею вищої частини будівлі або найвищої будівлі в радіусі 10 м.

7.15.* Діаметри вихідних отворів сталевих димових труб визначаються за умови оптимальних швидкостей газів на підставі техніко-економічних розрахунків. Діаметри вихідних отворів цегляних та залізобетонних труб визначаються на підставі вимог п. 7.16 цих норм та правил.

7.16. З метою запобігання проникненню димових газів у товщу конструкцій цегляних та залізобетонних труб не допускається позитивне статичний тискна стінки газовідвідного ствола. Для цього повинна виконуватися умова R1 слід збільшити діаметр труби або застосувати трубу спеціальної конструкції (з внутрішнім газонепроникним газовідвідним стволом, з протитиском між стволом і футеруванням).

7.17. Утворення конденсату в стовбурах цегляних та залізобетонних труб, що відводять продукти спалювання газоподібного палива, за всіх режимів роботи її допускається.

7.18.* Для котелень, що працюють на газоподібному паливі, допускається застосування сталевих димових труб за економічної недоцільності підвищення температури димових газів.
Для автономних котелень димові труби повинні бути газощільними, виготовлятися з металу або негорючих матеріалів. Труби повинні мати, як правило, зовнішню теплову ізоляцію, для запобігання утворенню конденсату та люки для огляду та чищення.

7.19. Отвори для газоходів в одному горизонтальному перерізі стовбура труби або склянки фундаменту повинні розташовуватися рівномірно по колу.
Сумарна площа ослаблення в одному горизонтальному перерізі не повинна перевищувати 40 % загальної площі перерізу для стовбура залізобетонного або склянки фундаменту і 30 % - для стовбура цегляної труби.

7.20. Підводять газоходи в місці примикання до димаря необхідно проектувати прямокутної форми.

7.21. У парі газоходів з димовою трубою необхідно передбачати температурно-осадові шви або компенсатори.

7.22. Необхідність застосування футеровки та теплової ізоляції для зменшення термічних напруг у стовбурах цегляних та залізобетонних труб визначається теплотехнічним розрахунком.

7.23. У трубах, призначених для видалення димових газів від спалювання сірчистого палива, при утворенні конденсату (незалежно від відсотка вмісту сірки) слід передбачати футерування з кислототривких матеріалів по всій висоті ствола. За відсутності конденсату на внутрішній поверхні газовідвідного ствола труби при всіх режимах експлуатації допускається застосування футеровки з глиняної цеглидля димових труб або звичайної глиняної цегли пластичного пресування марки не нижче 100 з водопоглинанням не більше 15 % на глиноцементному або складному розчині марки не нижче 50.

7.24. Розрахунок висоти димової труби та вибір конструкції захисту внутрішньої поверхні її ствола від агресивного впливу середовища повинні виконуватися виходячи з умов спалювання основного та резервного палива.

7.25. Висота та розташування димаря повинні узгоджуватися з місцевим Управлінням Міністерства цивільної авіації. Світлове огородження димових труб та зовнішнє маркувальне забарвлення повинні відповідати вимогам Настанови з аеродромної служби в цивільній авіації СРСР.

7.26. У проектах слід передбачати захист від корозії зовнішніх сталевих конструкційцегляних та залізобетонних димових труб, а також поверхонь сталевих труб.

7.27. У нижній частині димаря або фундаменті слід передбачати лази для огляду труби, а в необхідних випадках - пристрої, що забезпечують відведення конденсату.

ОЧИЩЕННЯ ДИМОВИХ ГАЗІВ

7.28. Котельні, призначені для роботи на твердому паливі (вугілля, торфі, сланці та деревних відходах), повинні бути обладнані установками для очищення димових газів від золи у випадках, коли

Примітка. При застосуванні твердого палива як аварійне встановлення золоуловлювачів не потрібно.

7.29. Вибір типу золоуловлювачів проводиться залежно від обсягу газів, що очищаються, необхідного ступеня очищення та компонувальних можливостей на підставі техніко-економічного порівняння варіантів установки золоуловлювачів різних типів.
Як золоуловлювальні пристрої слід приймати:

блоки циклонів ЦКТІ або НДІОГАЗ - при обсязі димових газів від 6000 до 20000 м3/год.
батарейні циклони - при обсязі димових газів від 15000 до 150000 м3/год,
батарейні циклони з рециркуляцією та електрофільтри - при обсязі димових газів понад 100000 м3/год.

«Мокрі» золоуловлювачі з низькокалорійними трубами Вентурі з краплеуловлювачами можуть застосовуватися за наявності системи гідрозолошлаковидалення та пристроїв, що виключають скидання у водойми шкідливих речовин, що містяться в золошлаковій пульпі.
Обсяги газів приймаються за їх робочої температури.

7.30. Коефіцієнти очищення золоуловлюючих пристроїв приймаються за розрахунком і повинні бути в межах, встановлених дод. 4 до цих норм та правил.

7.31. Установку золоуловлювачів необхідно передбачати на всмоктувальній стороні димососів, як правило, на відкритих майданчиках. При відповідному обґрунтуванні допускається встановлення золоуловлювачів у приміщенні.

7.32. Золовловлювачі передбачаються індивідуальні до кожного котлоагрегату. В окремих випадках допускається передбачати на кілька казанів групу золоуловлювачів або один секційований апарат.

7.33. При роботі котельні на твердому паливі індивідуальні золоуловлювачі не повинні мати обвідних газоходів.

7.34. Форма та внутрішня поверхня бункера золоуловлювача повинні забезпечувати повний спуск золи самопливом, при цьому кут нахилу стінок бункера до горизонту приймається 600 і в обґрунтованих випадках допускається не менше 550.
Бункери золоуловлювачів повинні мати герметичні затвори.

7.35. Швидкість газів у підводному газоході золоуловлювальних установок слід приймати не менше 12 м/с.

7.36. «Мокрі» іскрогасники слід застосовувати у котельнях, призначених для роботи на деревних відходах, у випадках коли АРВ≤5000. Після золоуловлювачів іскрогасники не встановлюються.

Джерело: https://gazovik-gas.ru/directory/add/snip_2_35_76/trakt.html

Конденсат у димарі та точка роси

14.02.2013

A. Бацулін

Для розуміння процесу утворення конденсату в димарях печей важливо розібратися з поняттям точки роси. Точка роси - температура при якій водяні пари, що містяться у повітрі, конденсуються у воду.

При кожній температурі в повітрі може бути розчинено трохи більше певної кількості водяної пари. Ця кількість називається щільністю насиченої пари для даної температури і виражається в кілограмах за метр кубічного простору.

На рис. 1 зображено графік залежності щільності насиченої пари від температури. Праворуч відзначені парціальні тиски, що відповідають цим значенням. За основу взято дані цієї таблиці. На рис. 2 зображено початкову ділянку того ж графіка.

Мал. 1.

Тиск насиченої водяної пари.

Мал. 2.

Тиск насиченої водяної пари, інтервал температур 10 - 120 * С

Пояснимо як користуватися графіком на простому прикладі. Візьмемо каструлю з водою та накриємо кришкою. Через якийсь час під кришкою встановиться рівновага між водою та насиченою водяною парою. Нехай температура каструлі дорівнюватиме 40*С, тоді щільність пари під кришкою складе близько 50 г/м3. Парціальний тиск водяної пари під кришкою згідно з таблицею (і графіком) складе 0,07 атм, решта 0,93 атм складе тиск повітря.

(1 бар = 0,98692 атм). Почнемо повільно нагрівати каструлю, і при 60 С щільність насиченої пари під кришкою складе вже 0,13 кг/м3, а його парціальний тиск - 0,2 атм. При 100 С парціальний тиск насиченої пари під кришкою досягне однієї атмосфери (тобто зовнішнього тиску), а це означає, що повітря під кришкою вже не буде. Вода почне кипіти, а пара йти з-під кришки.

При цьому щільність насиченої пари під кришкою становитиме 0,59 кг/м3. Тепер закриємо кришку герметично (тобто перетворимо її на автоклав) і вставимо в неї запобіжний клапан, наприклад, на 16 атм, а саму каструлю продовжимо нагрівати. Кипіння води припиниться, а тиск і щільність пари під кришкою зростатимуть, і при досягненні 200*С тиск досягне 16 атм (див. графік). При цьому вода знову закипить, а пара виходитиме з-під клапана.

Тепер густина пари під кришкою складе 8 кг/м3.

У разі розгляду випадання конденсату з димових газів (ДГ) цікавить лише частина графіка до тиску 1 атм, тому що піч повідомляється з атмосферою і тиск в ній дорівнює атмосферному з точністю до декількох Па. Очевидно, що точка роси ДГ нижче 100*С.

водяної пари в димових газах

Для визначення точки роси димових газів (тобто температури, за якої з ДГ випадає конденсат) необхідно знати щільність водяної пари в ДГ, яка залежить від складу палива, його вологості, коефіцієнта надлишку повітря та темпераратури. Щільність пари дорівнює масі водяної пари, що міститься в 1 м3 димових газів при даній температурі.

Формули для обсягу ДГ було виведено у цій роботі, розділ 6.1, формули П1.3 - П1.8. Після перетворень отримаємо вираз для щільності пари в димових газах у залежності від вологості деревини, коефіцієнта надлишку повітря та температури. Вологість вихідного повітря вносить невелику виправлення, і в цьому виразі не враховується.

У формули простий фізичний зміст. Якщо домножити чисельник великого дробу на 1/(1+w), то отримаємо масу води в ДГ, кг на кг деревини. Якщо ж домножити знаменник на 1/(1+w), то отримаємо питомий обсяг ДГ в нм3/кг. Множник з температурами служить для переведення нормальних кубічних метрів у реальні за температури Т. Після підставлення чисел отримаємо вираз:

Тепер можна визначити точку роси димових газів графічним методом. Накладемо графік густини пари в ДГ на графік густини насиченої водяної пари. Перетин графіків відповідатиме точці роси ДГ за відповідної вологості та надлишку повітря. На рис. 3 та 4 представлений результат.

Мал. 3.

Точка роси димових газів при надлишку повітря одиниця та різної вологості деревини.

З рис. 3 слід, що за найнесприятливішому випадку, при горінні деревини з вологістю 100% (половина маси зразки становить вода) без надлишку повітря конденсація водяної пари почнеться приблизно за 70*С.

За типових для періодичних печей умов (вологість деревини 25% та надлишок повітря близько двох) конденсація розпочнеться при охолодженні димових газів до 46*С. (Див. рис. 4)

Мал. 4.

Точка роси димових газів при вологості деревини 25% та різних надлишках повітря.

З рис. 4 добре видно, що надлишок повітря значно знижує температуру випадання конденсату. Підмішування надлишкового повітря в димар - один із способів усунення конденсату в трубах.

Виправлення на мінливість складу палива

Всі вищенаведені міркування справедливі у випадку, якщо склад палива залишається незмінним за часом, наприклад, в толивнику спалюється газ або подаються безперервно пелети. У разі горіння закладки дров у печі періодичної дії склад димових газів змінюється з часом. Спочатку вигорають леткі та випаровується волога, а потім згоряє вугільний залишок. Очевидно, що в початковий період вміст водяної пари в ДГ буде значно вищим за розраховане, а на етапі горіння вугільного залишку - нижче. Спробуємо приблизно оцінити температуру точки роси у початковий період.

Нехай летючі вигоряють із закладки в першу третину процесу протопки, також і вся волога, що міститься в закладці, випаровується за цей час. Тоді концентрація водяної пари в першій третині процесу буде втричі вищою за середню. При 25% вологості деревини та 2-кратному надлишку повітря щільність пари складе 0,075*3 = 0,225 кг/м3. (див РІС, синій графік). Температура конденсації у своїй буде 70-75*С. Це приблизна оцінка, тому що невідомо, як насправді змінюється склад ДГ у міру прогорання закладки.

Крім того, з димових газів разом із водою конденсуються недогорілі летючі, що, мабуть, дещо підвищить точку роси ДГ.

Конденсат у димарях

Димові гази, піднімаючись по пічні трубипоступово охолоджуються. При охолодженні нижче за точку роси на стінках димоходу починає випадати конденсат. Швидкість охолодження ДГ в димарі залежить від прохідного перерізу труби (площі її внутрішньої певерхности), матеріалу труби та її засадженості, а також інтенсивності горіння. Чим вище швидкість горіння, тим більше потік димових газів, а це означає, що за інших рівних умов охолоджуватимуться гази повільніше.

Утворення конденсату в димарях печей або печі-каміна періодичної дії має циклічний характер. У початковий момент, поки труба ще не прогріта, на її стінках випадає конденсат, а в міру прогрівання конденсат випаровується. Якщо вода з конденсату встигає повністю випаруватися, то поступово просочує цегляну кладку димоходу, і на зовнішніх стінках з'являються чорні смолисті відкладення. Якщо це відбувається на зовнішній ділянці димаря (на вулиці або в холодному горищному приміщенні), то постійне зволоження кладки взимку призведе до руйнування пічної цегли.

Падіння температури в димарі залежить від його конструкції та величини потоку ДГ (інтенсивності горіння палива). У цегляних димарях падіння Т може досягати 25*С на погонний метр. Цим обґрунтовується вимога мати температуру ДГ на виході з печі («на юшці») 200-250*С, з тією метою, щоб на оголовку труби вона склала 100-120*С, що свідомо вище за точку роси. Падіння температури в утеплених димоходах типу сендвіч становить лише кілька градусів на метр, і температура на виході з печі може бути знижена.

Конденсат, утворюючись на стінках цегляного димоходу, вбирається в кладку (через пористість цегли), а потім випаровується. У димарях з нержавіючої сталі (сендвіч) навіть невелика кількість конденсату, що утворився в початковий період відразу починає стікати вниз, Тому, щоб уникнути затікання конденсату в утеплювач димоходу, внутрішні трубизбираються в такий спосіб, щоб верхня труба вставлялася в нижню, тобто. "по конденсату".

Знаючи швидкість горіння дров у печі та переріз димаря можна оцінити зниження температури в димарі з розрахунку на погонний метр за формулою:

q - коефіцієнт теплопоглинання стінок цегляного димоходу, 1740 Вт/м2 S - площа теплосприймаючої поверхні 1 м димоходу, м2c - теплоємність газів, що відходять, 1450 Дж/нм3*СF - потік відхідних газів, нм3/год V - питомий об'єм ДГ, при 25 деревини та 2х кратному надлишку повітря, 8 нм3/кгBгод - годинна витрата палива, кг/год

Коефіцієнт теплопоглинання стін димаря умовно взятий 1500 ккал/м2год, т.к. для останнього газоходу печі у літературі наводиться значення 2300 ккал/м2год. Розрахунок має орієнтовний характер і покликаний показати загальні закономірності. На рис. 5 представлений графік залежності падіння температури в димарях перетином 13 х 26 см (п'ятерик) та 13 х 13 см (четвірок) залежно від швидкості горіння дров у паливнику печі.

Мал. 5.

Падіння температури в цегляній димарі в розрахунку на погонний метр залежно від швидкості горіння дров у печі (потоку відхідних газів). Коефіцієнт надлишку повітря прийнятий рівним двом.

Цифрами на початку та наприкінці графіків зазначена швидкість ДГ у димарі, розрахована виходячи з потоку ДГ, наведеного до 150*С, та перерізу димоходу. Як бачимо, для рекомендованих ГОСТ 2127-47 швидкостей поряка 2 м/с падіння температури ДГ становить 20-25*С. Також зрозуміло, що застосування димоходів з перетином більше необхідного може призвести до сильного охолодження ДГ і, як наслідок, випадання конденсату.

Як випливає з рис. 5, зменшення годинної витрати дров призводить до зменшення потоку газів, що відходять, і, як наслідок, до значного падіння температури в димарі. Іншими словами - температура газів, що відходять, наприклад, в 150 * С для цегляної печіперіодичної дії, де дрова активно горять і для печі повільного горіння (тліє) зовсім не те саме. Якось довелося спостерігати таку картину, рис. 6.

Мал. 6.

Конденсат у цегляному димарівід печі тривалого горіння.

Тут піч тліючого горіння була підключена до цегляну трубуперетином в цеглу. Швидкість горіння у такій печі дуже мала - одна закладка може горіти 5-6 годин, тобто. швидкість горіння становитиме близько 2 кг/годину. Гази в трубі охолодилися нижче точки роси і в димарі почав утворюватися конденсат, який просочив трубу наскрізь, і при топці печі краплями стікав на підлогу. Таким чином, печі тривалого горіння можна підключати тільки до утеплених димоходів типу «сендвіч».

С.В. Головатий, інженер;
А.В. Лісових, старший викладач;
д.т.н. К.А. Штим, професор, заступник завідувача кафедри з наукової роботи, кафедра теплоенергетики та теплотехніки Інженерної школи, Далекосхідний федеральний університет, м. Владивосток

Димові труби працюють у складних умовах: при перепадах температури, тиску, вологості, агресивному впливі димових газів, вітрових навантаженнях та навантаженнях від власної маси. В результаті механічних (силових та температурних), хімічних та комбінованих впливів виникають пошкодження конструкцій димових труб.

Однією з проблем переведення теплових джерел на спалювання природного газу є можливість конденсації водяної пари димових газів у димових трубах. У свою чергу, утворення конденсату на внутрішній поверхні димових труб та наслідки цього негативного процесу (такі, як намокання несучих конструкцій, збільшення коефіцієнта теплопровідності стінок, розморожування тощо) призводять до наступних найбільш поширених пошкоджень конструкцій:

1) руйнування захисного шару залізобетонних труб, оголення та корозія арматури;

2) руйнування цегли цегляних труб;

3) інтенсивна сульфатна корозія внутрішньої поверхні бетону стовбура залізобетонних труб;

4) руйнація теплоізоляції;

5) пустошівка в кладці футерування, зниження газощільності та міцності футерування;

6) руйнування цегляної кладки футеровки залізобетонних та цегляних димових труб щілинами (поверхневе руйнування, відшаровування. - прим. ред.);

7) знижена міцність монолітного футерування залізобетонних труб.

Багаторічний досвід експлуатації димових труб підтверджує зв'язок вищеописаних пошкоджень з конденсатоутворенням: наприклад, у процесі візуального огляду внутрішньої та зовнішньої поверхоньстволів димових труб різних котелень були виявлені такі характерні ушкодження: глибокі ерозійні ушкодження практично по всій висоті труби; у зонах активної конденсації водяної пари спостерігається руйнування цегли на глибину до 120 мм, хоча при цьому поверхня ствола знаходиться у працездатному стані.

Необхідно відзначити, що для різних видів палива вміст водяної пари в димових газах буде різним. Так, найбільша кількістьвологи міститься в димових газах природного газу, а найменша кількість водяної пари міститься в продуктах згоряння мазуту та вугілля (таблиця).

Таблиця. Склад газів при спалюванні природного газу.

Об'єктом дослідження є цегляна димова труба заввишки H=80 м, призначена для видалення димових газів 5 парових казанів ДЕ-16-14. Для даної димаря проводилися вимірювання при температурі зовнішнього повітря -5 О С і швидкості вітру 5 м/с. На момент проведення вимірювань у роботі перебували два котли, ДЕ-16-14: ст. № 4 з навантаженням 8,6 т/год (53,7% номінальною) та ст. № 5 із навантаженням 9,5 т/год (59,3% від номінальної), параметри роботи яких використовувалися для завдання граничних умов. Температура газів склала 124 ОС на котлі ст. № 4 і 135 ОС - на котлі ст. № 5. Температура газів, що відходять на вході в димову трубу склала 130 О С. Коефіцієнт надлишку повітря на вході в димову трубу склав α=1,31 (Про 2 =5%). Сумарна витрата димових газів – 14,95 тис. м 3 /год.

На підставі результатів вимірювань було здійснено моделювання різних режимів роботи димової труби. Виміряні склад та температура димових газів враховувалися при розрахунку характеристик потоку димових газів. У розрахунку враховувалися метеорологічні та кліматологічні умови на момент проведення вимірів (температура зовнішнього повітря, швидкість вітру). У процесі моделювання для аналізу були розраховані режими роботи теплоджерела при навантаженнях та кліматичних умовахна момент вимірів. Як відомо, температура конденсації водяної пари газів, що йдуть, в димових трубах починається при температурах внутрішньої поверхні 65-70 О С.

За результатами розрахунку утворення конденсату при режимі роботи теплоджерела, на момент вимірювань температура димових газів на внутрішній поверхні труби становила 35-70 О С. За цих умов на всій поверхні труби можливе утворення конденсату водяної пари. Для запобігання утворенню конденсату водяної пари на внутрішній поверхні димової труби було підібрано режим роботи обладнання котельні, який забезпечить достатню витрату димових газів та температуру на внутрішній поверхні димової труби не нижче 70 О С. Для виключення утворення конденсату на внутрішній поверхні димової труби необхідно вести роботу з трьома котлами на номінальному навантаженні D ном при -20 °С і двома котлами при +5 °С.

На малюнку наведена залежність витрати газів, що йдуть (з температурою 140 О С) через димову трубу від температури зовнішнього повітря.

Література

1. Використання вторинних енергетичних ресурсів/О. Л. Данилов, В. А. Мунц; УГТУ-УПІ. - Єкатеринбург: УДТУ-УПІ, 2008. - 153 с.

2. Робочі процеси та питання удосконалення конвективних поверхонь котелень/ Н.В. Ковалів; Держенерговидав, 1958. – 17 с.