ZAŘÍZENÍ K DOPRAVĚ VZDUCHU A SPALIN KOTLEM

Transkript

1 ZAŘÍZENÍ K DOPRAVĚ VZDUCHU A SPALIN KOTLEM spaliny z kotle nesmějí pronikat do prostoru kotelny => ohniště velkých kotlů jsou převážně řešena jako podtlaková podtlak v kotli je vytvářen účinkem spalinového (sacího) ventilátoru u malých zařízení tahovým účinkem komína pro dopravu vzduchu do kotle slouží vzduchový (dmýchací) ventilátor Průběh tlaku ve vzducho-spalinovém traktu a) práškový podtlakový kotel se dvěma ventilátory b) práškový přetlakový kotel s jedním vzduchovým ventilátorem Regulace podtlaku v kotli konstantní podtlak se obvykle udržuje v nejvýše položeném bodě kotle (20 až 200 Pa) od tohoto bodu podtlak roste v důsledku tlakových ztrát konvekčních ploch příliš velký podtlak způsobuje přisávání falešného vzduchu netěsnostmi změní se kvalita spalování, zvýší se komínová ztráta kotle, zhorší se účinnost u sirnatých paliv se podporuje vznik SO 3 místo SO 2 => korozní důsledky Funkce komína vyvození statického podtlaku a tím docílení odvodu horkých spalin a případného nasávání vzduchu postačující pouze u malých kotlů u kotlů s velkými aerodynamické odpory a při zařazení filtrů a odsíření spalin pozbývá na významu rozptylování spalin a tím tuhých i plynných škodlivých exhalací do většího prostoru, takže dojde k jejich zředění a tím snížení jejich škodlivého účinku v bezprostředním okolí kotelny Podtlak komína = užitečný tah komína p st závisí na celkovém statickém podtlaku p stc na dynamickém tlaku p d při proudění spalin komínem na tlakových ztrátách p z při proudění spalin komínem Podtlak komína celkový statický podtlaku p stc by nastal při zastavení proudění (w = 0) H(m) je výška komína od vstupu spalin až ke koruně (kg/m 3 ) střední hodnoty měrné hmotnosti vzduchu a spalin podél výšky komína pro střední teploty vzduchu a spalin střední hodnota teploty spalin po délce komína 1

2 Podtlak komína zpravidla je známa jen t S1 t S2 se musí určit z tepelné bilance ochlazování spalin v komíně určí se výpočtem pomocí grafu Tlaková ztráta komína S (m 2 ) je vnější povrch komína k (W m -2 K-1 ) součinitel prostupu tepla ze spalin do vzduchu pro plechové komíny bývá k = 3 až 5 W m-2 K-1 pro zděné k = 1 až 3 W m-2 K-1 t stř ( C) střední teplotový spád mezi spalinami a vzduchem po celé délce komína se obvykle přibližně volí t stř = t S t V Výtokový průřez v koruně komína se určí z průtoku spalin V S (m 3 /s) při plném výkonu části kotelny napojené na komín tak, aby rychlost spalin nepřekročila u přirozeného tahu zpravidla hodnotu w 2 = 10 m/s u umělého tahu hodnotu w 2 = 30 m/s (vyšší se volí jen výjimečně) při volbě spalinového ventilátoru celkový statický podtlak před ventilátorem p s st celkový dopravní přetlak za ventilátorem p v st dynamický tlak p d = p s d + p v d potřebný k vyvození rychlostní výšky potřebné k proudění musí se kontrolovat i minimální rychlost ve výstupním průřezu koruny komína w 2min w 2min nemá u přirozeného tahu klesnout pod 2,5 m/s a při umělém tahu pod 4 m/s indexy s a v značí tlak v sání a výtlaku, indexy st a d značí tlak statický a dynamický jednotlivé tlakové ztráty se určí při aerodynamickém výpočtu kotle zvýšení aerodynamických odporů v důsledku zanesení se doporučuje kompenzovat zvětšením celkového tlaku o 10 až 30 %, což vyjadřujeme součinitelem x P = 1,1 až 1,3 skutečný průtok spalin dopravovaných ventilátorem možné zvětšení průtoku spalin se respektuje součinitelem x o = 1,05 až 1,15 příkon sacího ventilátoru se určí z rovnice η v je účinnost ventilátoru u odstředivých ventilátorů η v = 0,5 až 0,65 u osových η v = 0,6 až 0,8 x v je součinitel respektující druhy ventilátoru pro osové x v = 1,1, pro odstředivé x v = 1,15 až 1,36; vyšší hodnoty pro běžná kola s lopatkami zahnutými dopředu µ ( (kg/ kg) je koncentrace popílku ve spalinách kde X ú [-] je poměrný úlet popílku hmotnost spalin G S [kg/kg] se určí podle vztahu 2

3 příkon na svorkách hnacího elektromotoru s účinností motoru η m a účinností převodu η p je Vzduchové dmýchací ventilátory Celkový tlak vzduchových ventilátorů sestává z odporů sacího a výtlačného potrubí z odporů ohříváku vzduchu a vzduchovodů z odporu spalovacího zařízení, zmenšeného o hodnotu podtlaku, který panuje v ohništi a je vyvozen sacím ventilátorem o statický tah, který je vyvozen rozdílem geometrických výšek a hustot teplého a studeného vzduchu ve vzduchovodu Tlakové zajištění se u vzduchového ventilátoru volívá x P = 1,05 Celkový průtok vzduchu vyvozený ventilátorem závisí na přebytku vzduchu v ohništi α s respektováním ztrát netěsnostmi ohříváku vzduchu a přisáváním do ohniště Příkon na hřídeli dmýchacího ventilátoru Příkon na svorkách elektromotoru vzduchového ventilátoru se určí jako u sacího ventilátoru Volba výkonu motoru pro pohon ventilátoru výpočet příkonu motoru přímo ze štítkových údajů ventilátoru (V max a p cmax ) vede ke zbytečnému předimenzování elektromotoru nebere se zřetel na průběh tlakové charakteristiky ventilátoru Postup : pro několik bodů tlakové charakteristiky ventilátoru (tj. pro několik vzájemně korespondujících dvojic hodnot V a p c ) se vypočte P m graficky se vynese závislosti P m = f(v) z grafu se odečte P m max V kotelnách se používají ventilátory odstředivé osové rovnotlaké přetlakové Poloha výstupního hrdla u odstředivých ventilátorů se volí vzhledem k nejvýhodnější dispozici Odstředivý spalinový ventilátor 3

4 Lopatky oběžného kola odstředivého ventilátoru se volí a) radiální b) dopředu zahnuté c) dozadu zahnuté Osové ventilátory přetlakové nebo rovnotlaké s hřídelem vodorovným nebo svislým natáčivé rozváděcí lopatky umožňují bez tlakových ztrát regulovat nasávané množství vzduchu nebo spalin tlakovou charakteristiku ventilátoru p = f(v) odporovou charakteristiku vzduchovodů, spalinovodů a celého kotle p z =f(v) charakteristiku spotřeby energie P = f(v) křivku statické účinnosti ventilátoru η v = f(v) 4

5 Regulace dodávaného množství média pracovní bod = průsečík odporové charakteristiky kotle s tlakovou charakteristikou ventilátoru regulaci lze provádět škrcením natáčením lopatek změnou otáček Vzduchový ventilátor Štítek motoru kouřového ventilátoru 5