Называют электромеханическое устройство, предназначенное для удаления продуктов горения топлива. По сути, дымосос это вытяжной вентилятор, установленный в дымовой трубе.
Дымососы являются неотъемлемой частью промышленных паровых и водогрейных котлов. Применение дымососов в бытовых котлах практикуется только в том случае, если они предусмотрены производителем котлов.
В подавляющем большинстве случаев твердотопливные котлы работают на естественной тяге, создаваемой дымоходом. Для управления тягой используется шибер. При правильном расчете дымохода нужды в дымососе нет. О его установке речь заходит только в том случае, если котел на твердом топливе работает плохо, в дымоходе часто наблюдается опрокидывание тяги или она попросту недостаточна для удаления дыма и продукты горения уходят не в атмосферу, а в жилое помещение.
Только после этого возникает вопрос усиления тяги, подбора и установки дымососа. Действительно, создание дополнительного разрежения в дымоходе с помощью дымососа может обеспечить полный отвод дымовых газов, но все же, подобные действия только полумера. Все вопросы, связанные с работой дымохода нужно решать комплексно.
Для этого рассмотрим, какие устройства могут повлиять на тягу в дымоходе.
Самым простым и при этом самым распространенным видом вспомогательного оборудования для создания дополнительной тяги в дымоходе являются дефлекторы.
Дефлекторы: устройство и назначение
Дефлектором называют аэродинамическое устройство, предназначенное для отклонения воздушных потоков и усиления тяги в дымоходе за счет разрежения, создаваемого за счет падения давления при обтекании препятствия движущимся воздушным потоком. Проще говоря, боковой ветер, сталкиваясь с дефлектором, обтекает его, создавая разрежение на выходе из дымовой трубы, что в итоге, усиливает тягу в дымоходе. Если воздушный поток падает сверху, то созданию разрежения в дымоходе способствует отраженная от крыши часть воздуха, изменившее направление своего движения на противоположное.
Устанавливают дефлектор на трубе, в самой верхней ее части. Интересная особенность: в ветреную погоду дефлекторы отлично защищают от опрокидывания тяги, а вот в безветренную погоду они бесполезны.
Изначально дефлекторы были придуманы для вентиляционных систем, но со временем их стали широко использовать в качестве элементарного дымососа для печей и котлов. Основное различие между оборудованием для котлов и вентиляции состоит в выборе материалов: для твердотопливных котлов дефлекторы делают из нержавеющей стали и материалов, устойчивых к коррозии и воздействию высоких температур.
Конструкция дефлектора предельно проста, но эффективна. В комплекте с твердотопливным котлом можно использовать:
- Волпер-круглый дефлектор
- Шенард-дефлектор-звезда
- многоярусный дефлектор
- дефлектор Григоровича
Любой из них отлично справится с задачей, защитит от опрокидывания тяги, а при наличии ветра, усилит ее.
Турбовент или ротационная турбина
Турбовентом называют механическое устройство, вращающееся под напором ветра в одном направлении и создающее разрежение на выходе из дымовой трубы. особенность турбовента состоит в том, что степень создаваемого им разрежения в дымоходе прямо пропорциональна скорости ветра вне зависимости от его направления. В результате в ветреную погоду тяга в дымоходе может быть чрезмерной. В штиль турбовент бесполезен. Остается добавить, что конструкция турбовента представляет собой шар с лопастями, установка которого позволяет защитить дымоход от осадков.
Флюгаркой называют ветрозащитное устройство, способное устранить влияние ветра и при этом создать условия для хорошей тяги в дымоходе.
Устройство флюгарки предусматривает ее свободное вращение под порывами ветра и принятие положения, при котором исключается задувание дымохода. Установка флюгарки позволяет стабилизировать тягу, но в процессе эксплуатации этого устройства нужно следить за состоянием подшипников вращения.
Говоря о выборе дымососа для твердотопливного котла, нужно учесть, что дымосос не может заменить дымовую трубу для котла и используется только вместе с нею. Устанавливать дымосос можно только на исправном дымоходе, диаметр которого соответствует мощности печи.
Дело в том, что при сжигании твердого топлива особенно велик риск образования угарного газа, а, значит, и требованиям безопасности уделяется особое внимание.
Дымосос бытового твердотопливного котла используется только как вспомогательное оборудование, предназначенное для улучшения процесса сжигания топлива. Это значит, что и без него котел должен исправно работать.
По сути, дымосос это вентилятор, предназначенный для эксплуатации в условиях высокой температуры (200-250С)
В зависимости от конструкции дымососы бывают двух видов:
- Рабочее колесо вентилятора посажено на вал двигателя. Устройство отличается компактностью и экономичностью, но при этом нуждается в контроле и техническом обслуживании
- Рабочее колесо посажено на вал привода. Устройство более «габаритно», но характеризуется надежностью и долговечностью
Независимо от конструктивных особенностей дымососы являются энергозависимым оборудованием и работают только при наличии источника электрической энергии, что в разрезе использования именно твердотопливных котлов, особенно распространенных в районах с ограниченным доступом к электрическим сетям, может стать «камнем преткновения».
Основным показателем в работе дымососа является разрежение, создаваемое им в дымовой трубе.
Выбирают дымосос по его техническим характеристикам:
- разрежению в дымоходе,
- частоте вращения рабочего колеса
- объему удаляемых дымовых газов
- по габаритным размерам устройства
Проще всего сопоставить номинальный объем удаляемых дымовых газов дымососа и номинальный объем дымовых газов котла и выбрать подходящее устройство.
Подведем итоги
Главным условием эксплуатации твердотопливного котла является наличие исправного дымохода, обеспечивающего полное удаление дымовых газов и безопасность сжигания топлива. При исправном дымоходе в ветреную погоду может наблюдаться процесс задувания и опрокидывания тяги.
Для защиты от непогоды можно использовать различные механические устройства: специально предназначенные для систем отопления дефлекторы, флюгарки и турбовенты.
Электрические дымососы устанавливают только на дымоходы, предназначенные для котлов, работающих по задумке производителей с принудительным удалением продуктов горения. Подбирают дымососы по производительности и габаритным размерам.
Все вопросы с тягой в дымоходе решают только комплексно!
Дымосос подбирается ещё на этапе проектных работ над предприятием и рассчитывается на длительный срок службы. Переустановка дымососа может понадобиться при реконструкции здания или технологического переоборудования производства. Сама конструкция этого оборудования также подвергается непрерывному усовершенствованию. Устаревшие модели могут уже не отвечать требованиям времени, и запасных частей для них может просто не существовать. При выходе их из строя, если линия дымоотвода не изменяется, нужно выбирать устройство по эксплуатационным параметрам аналогичное заменяемому: размерами, весом, мощностью, температурными характеристиками и т. д.
Температурная характеристика
Важнейшим параметром дымососа является максимальная величина рабочей температуры. Если газы в дымоходе на объекте не нагреваются выше 250˚С, то достаточно использовать компактные конструкции со встроенным двигателем. Например, это дымососы производства завода Дальэнергомаш Д-3,5 и ДН (с модификациями от 6,3 до 12,5У). Эти устройства рассчитаны на откачку дымовых газов с температурой, не превышающей 200˚С. Их можно применять и для воздухоподачи. При таком режиме минимальная температура воздуха должна быть 30˚С с содержанием примесей в твёрдой фазе не более 1 г/м³.
В производствах с температурой дымовых газов до 400-450˚С при подборе дымососов нужно ориентироваться на оборудование с отдельной ходовой частью. Вынесенный двигатель не подвергается отрицательному воздействию рабочей среды. Все детали самого вентилятора, взаимодействующие с горячими газами и дымовыми частицами: корпус (улитка), рабочее колесо и направляющий аппарат на входе выполняются из нержавеющей стали. Основное, на что при выборе дымососа необходимо обращать внимание, – производительность и газодинамические характеристики.
| ← Аэродинамическое сопротивление газового и воздушного тракта | Содержание | Расчет рассеивания вредных примесей в атмосфере и выбор высоты дымовой трубы → |
Расчетная \(\)производительность (м 3 /ч)
\({Q}_{р}={\beta }_{1}V\frac{\text{101080}}{{h}_{б}}\text{3600}\),(6.2.27)
где V – расход продуктов сгорания, определяемый по формуле (6.2.17) для дымососа, или расход воздуха, определяемый по формуле (6.2.24) при t в = 30 °С для дутьевого вентилятора; 1 – коэффициент запаса по производительности, принимаемый из табл. 6.2.9; h б – барометрическое давление в месте установки дымососа или вентилятора.
Расчетное полное давление (мм вод. ст.), которое должен создавать дымосос (вентилятор), определяется по формуле
\({H}_{р}={\beta }_{2}{\mathit{\Delta H}}_{п}/\mathrm{9,}\text{81},\) (6.2.28)
где 2 – коэффициент запаса по напору, принимается из табл. 6.9; H п – перепад полных давлений в газовом тракте, определяемый для дымососа по формуле (6.2.22), а для вентилятора по формуле (6.2.25).
Таблица 6.2.9
Коэффициенты запаса при выборе дымососов и дутьевых вентиляторов, рекомендуемые СНиП II-35-76
В связи с тем, что напорные характеристики машин, приводимые в каталогах, составлены для работы на воздухе при абсолютном давлении 101 080 Па, необходимо полное расчетное давление привести к условиям, указанным в каталоге, по формуле (мм вод. ст.)
\({H}_{р}^{\text{пр}}=\frac{\mathrm{1,}\text{293}}{{\rho }_{0}}{H}_{р}\frac{\text{273}+t}{\text{273}+{t}_{\text{хар}}}-\frac{\text{101}\text{080}}{{h}_{б}}\) ,(6.2.29)
где 0 – плотность перемещаемых газов при 0 °С и 101 080 Па, кг/м 3 ; t – температура продуктов сгорания (воздуха) перед машиной, °С; t хар – температура, для которой составлена приведенная в каталоге напорная характеристика.
Выбор дымососа (вентилятора) следует производить так, чтобы точка с параметрами Q p и \({H}_{р}^{\text{пр}}\) располагалась на напорной характеристике, приведенной в каталоге, в зоне КПД не меньше 90% максимального значения.
Мощность (кВт), потребляемая дымососом (вентилятором), определяется по формуле
\(N=\frac{{Q}_{р}{H}_{р}^{\text{пр}}}{{\eta }_{э}3\text{670}}\frac{{\rho }_{0}}{\mathrm{1,}\text{293}}\frac{\text{273}+{t}_{\text{хар}}}{\text{273}+t}\frac{{h}_{б}}{\text{101}\text{080}}\),(6.2.30)
где э – КПД машины в рабочей точке, определяемый по напорной характеристике, приведенной в каталоге, %.
Расчетная мощность электродвигателя (кВт) определяется по потребляемой мощности с коэффициентом запаса 3 = 1,05\[{N}_{\text{дв}}=N{\beta }_{3}\]. (6.2.31)
Электродвигатель выбирается по мощности N дв из перечня двигателей, рекомендованных заводом-изготовителем.
Согласно [ 2 ] при проектировании котельных тягодутьевые установки (дымососы и дутьевые вентиляторы) следует принимать в соответствии с техническими условиями заводов-изготовителей. Как правило, тягодутьевые установки должны предусматриваться индивидуальными к каждому котлоагрегату.
Групповые (для отдельных групп котлов) или общие (для всей котельной) тягодутьевые установки допускается применять при проектировании новых котельных с котлами производительностью до 1 Гкал/ч и при проектировании реконструируемых котельных.
Групповые или общие тягодутьевые установки следует проектировать с двумя дымососами и двумя дутьевыми вентиляторами. Расчетная производительность котлов, для которых предусматриваются эти установки, обеспечивается параллельной работой двух дымососов и двух дутьевых вентиляторов.
При проектировании тягодутьевых установок для регулирования их производительности следует предусматривать направляющие аппараты, индукционные муфты и другие устройства, обеспечивающие экономичные способы регулирования и поставляемые комплектно с оборудованием.
Для встроенных, пристроенных и крышных котельных в стенах следует предусматривать проемы для подачи воздуха на горение, расположенные, как правило, в верхней зоне помещения. Размеры живого сечения проемов определяются, исходя из обеспечения скорости воздуха в них не более 1,0 м/с.
Выбор вентилятора и дымососа должен обеспечивать подачу необходимого для горения топлива воздуха в топку и удаление продуктов его сгорания из котла при всех режимах его работы, поддерживая заданное постоянное разрежение или давление в топке. При этом на привод вентилятора и дымососа должно расходоваться минимально возможное количество электроэнергии.
Основными параметрами, определяющими выбор вентилятора и дымососа, являются требуемая их подача и давление при номинальной нагрузке котла. Необходимая подача вентилятора, м 3 /ч, определяется по формуле
а подача дымососа, м 3 /ч, по формуле
где В р - расчетный расход топлива, кг/ч или м 3 /ч; Ув - теоретический расход воздуха, м 3 /кг или м 3 /м 3 ; V r - объем продуктов сгорания топлива при α т, м 3 /кг или м 3 /м 3 ; α ст, ∆α в, ∆α Вп, ∆α пл - коэффициент избытка воздуха в топке, увеличение α в за счет присосов в газоходах, увеличение α Вп за счет потерь воздуха в воздухоподогревателе, уменьшение α пл за счет поступления воздуха в топку из системы пылеприготовления; t x.в и t r - температуры воздуха, поступающего в вентилятор, и газов, поступающих в дымосос, °С; β 1 - коэффициент запаса по подаче, принимаемый равным 1,05; р рц - доля рециркулирующего воздуха при подаче части горячего воздуха из воздухоподогревателя в вентилятор.
Правильный выбор вентилятора и дымососа дает необходимое полное давление - перепад полных давлений во входном и выходном их патрубках, Па, определяется по формуле
где ∆р п - перепад полных давлений по воздушному или газовому тракту котла, Па; р 2 - коэффициент запаса по давлению, принимаемый равным 1,1.
Мощность на валу вентилятора или дымососа, кВт, определяется по формуле
где ȵ в - КПД вентилятора (или дымососа); Q - подача вентилятора или дымососа, м/с. Для современных машин ȵ в = 0,74-0,75. Заводами-изготовителями характеристика вентилятора и дымососа, т. е. связь между подачей и полным давлением, дается для воздуха при температуре 20 °С и давлении его 102- 103 Па (760 мм рт. ст.,), поэтому при выборе машины подачу и давление необходимо привести к заводским условиям.
В процессе работы котла возникает необходимость регулирования подачи вентилятора и дымососа в соответствии с нагрузкой котла с целью обеспечения заданного коэффициента избытка воздуха. Характеристики работы центробежного вентилятора в зависимости от способа регулирования показаны на рис. 11.4.
При изменении частоты вращения характеристика машины изменяется примерно по следующим соотношениям:
и, соответственно, затрачиваемая мощность машины при неизменном КПД при различных режимах изменяется по соотношению
Здесь Q 1 и Q 2 - подача при I и II режимах, м 3 /ч; р 1 и р 2 - полные давления при I и II режимах, Па; n 1 и n 2 - частоты вращения при I и II режимах, об/мин; N 1 и N 2 - мощности при I и II режимах, кВт. При применении асинхронных электродвигателей с реостатами в цепи ротора или гидромуфты с учетом возникающих дополнительных потерь потребляемая мощность пропорциональна примерно квадрату отношения частот вращения.
При регулировании направляющим аппаратом изменение характеристики машины сопровождается дополнительными потерями в ней и снижением ее КПД. Снижение КПД зависит от конструкции машины и направляющего аппарата, глубины регулирования и положения направляющих лопаток при данном режиме. Однако благодаря простоте конструкции направляющего аппарата и несложности его обслуживания при относительно высокой экономичности такой способ регулирования является наиболее распространенным. Мощность на валу машины при полностью открытом направляющем аппарате определяется по формуле (11.25). При всех прочих режимах мощность на валу машины, кВт, определяется по формуле
где Q - подача вентилятора или дымососа при данном режиме, м 3 /с; ∆р п - перепад полных давлений тракта, Па; ȵ э - эксплуатационный КПД машины приданном режиме. При регулировании направляющим аппаратом
где ȵ рег - КПД регулирования, зависящий от глубины регулирования, конструкции машины и направляющего аппарата, а также от положения исходного режима на характеристике машины, т. е. от характеристики тракта; ȵ исх - КПД вентилятора или дымососа при номинальной нагрузке.
Установленная мощность электродвигателя, кВт, для привода вентилятора или дымососа определяется по формуле
где β р - коэффициент запаса мощности электродвигателя, равный 1,1; Q p - подача машины при расчетном режиме, м 3 /с; Р р - расчетное полное давление машины, Па; ȵ т э - эксплуатационный КПД машины при расчетном режиме.
При регулировании направляющим аппаратом ȵ т э определяется по формуле (11.29) или по характеристике машины. При этом область рабочих режимов машины должна быть в пределах значений КПД не ниже 90 % оптимального ею значения.
Расчет параметров дымососа
Теоретические объемы продуктов сгорания топлива
Теоретические объемы продуктов сгорания Азота,
Теоретические объемы продуктов сгорания трехатомных газов
Теоретические объемы продуктов сгорания водяных паров
откуда, =7,67+1,058+2,16+1,016(1,02-1)9,74=12,89
Объем присосов за пределами котла с учетом присосов в системе золоулавливания и газоходах,
где, присосы в золоуловителях = 0
присосы в газоходах при длине в 70 метров, принимаем =0,07
=(0+,07)9,74=0,68
Объемная производительность дымососа, /
где, температура газов перед дымососом =145
Объем уходящих газов из котла, м 3
Присос воздуха после котла в золоуловителях и газоходах
где, -теоретический объем газов, образующихся при горении топлива, м 3
Коэффициент избытка воздуха в уходящих газах
коэффициент избытка воздуха принимаем = 1,02
присос воздуха в конвективной шахте для ГП котлов = 0
присос в двух трубчатых подогревателях = 0,06
Расчетная производительность дымососа, / принимается с коэффициентом запаса. Количество дымососов при производительности котла более 500 / пара принимаем Z=2
Напор дымососа принимаем =4,0 кПа
где коэффициент запаса=1,2
Выбор дымососа
Определяем эффективную мощность на валу ДС, кВТ
Мощность на валу берется с коэффициентом запаса
По найденным расчетным значениям производительности /c=614844/ и напора =4,8 кПа=489,46кгс/ по справочным данным определяем типоразмер ДС. Выбираем центробежный дымосос, одностороннего всасывания ДОД-28,5 с техническими характеристиками:
Диаметр рабочего колеса, мм - 2850
Маховой момент ротора, кгс·м 2 - 20000
Производительность, тыс.м 3 /ч - 680
Полное давление, кПА - 5,1
Температура, °С - 140
Частота вращения, об/мин - 595
Максимально допустимая частота вращения, об/мин - 600
Максимальный КПД, % - 83
Выбор электродвигателя ДС по параметрам
Выбираем асинхронный трехфазный электродвигатель ДА302 1859-10У1 с техническими характеристиками:
Мощность, кВт - 1250
Напряжение, В - 6000
Частота вращ., об/мин - 600
Дымосос ДОД-28,5, разработанный ПО «Сибэнергомаш», является осевой двухступенчатой машиной. Основными узлами дымососа (рис.2) являются: всасывающий карман, корпус, направляющий аппарат, ходовая часть, рабочие колеса, диффузор. Всасывающий карман предназначен для присоединения дымососа к газоходу и создания оптимальных условий дымовых газов в дымосос. Всасывающий карман состоит из камеры коробчатой формы и всасывающей воронки и имеет разъем на верхнюю и нижнюю половины. Нижняя половина всасывающего кармана имеет 2 опорные лапы и лаз для доступа в проточную часть машины, верхняя половина присоединяется к газоходу. Корпус для удобства изготовления, транспортировки и ремонта выполнен разъемным. В 1 части корпуса помещается первая ступень повышения давления. Во 2 части - вторая ступень повышения давления, в 3 части - спрямляющий аппарат. В состав корпуса входит также так называемый «кок», соединенный с обтекателем 1 части корпуса. Все три части корпуса и кок имеют общий продольный разъем в горизонтальной осевой плоскости, разделяющий их на нижнюю и верхнюю половины. Каждая из трех частей корпуса состоит из внешнего цилиндра и цилиндрического обтекателя, соединенных между собой вваренными в 1и 2 частях корпуса носовыми частями лопаток соответственно первой и второй ступеней направляющего аппарата и в 3 части лопатками спрямляющего аппарата. Внутренняя поверхность цилиндров корпуса защищена от абразивного износа сменными броневыми листами из углеродистой стали б=10 мм.
Направляющий аппарат, с помощью которого осуществляется регулирование производительности дымососа, включает в себя первую и вторую ступени (соответственно входной и промежуточной направляющей аппарат), состояние их различных по профилю лопаток. Каждая лопатка обеих ступеней состоит из неподвижной носовой части и закрылка, который может поворачиваться вокруг своей оси на + 30градусов против направления вращения ротора и на - 80градусов по направлению вращения ротора. Минимальная производительность дымососа при регулировании «вниз» по квадратичной параболе составляет 15-20% от производительности режима максимального регулирования «вверх». Поворот всех закрылков обеих ступеней направляющего аппарата осуществляется синхронно от общего механизма привода с одним поворотным кольцом, которое с помощью тяги соединено с электроисполнительным механизмом.
Ходовая часть состоит из цельнокованого вала, двух подшипниковых узлов, тормоза с тормозным шкивом, двухвенцовой зубчатой муфты, соединяющей вал с электродвигателем, и двух фланцевых втулок для установки на них рабочих колес. В опорном подшипниковом узле установлен радиальный двухрядный сферический роликоподшипник, воспринимающий только радиальные рабочие нагрузки и имеющий свободу осевого перемещения для компенсации теплового удлинения вала. Тормоз двухколодочного типа с ручным винтовым приводом предназначен для стопорения ротора во время остановок машины, чтобы исключить возможность произвольного вращения под действием самотяги дымовой трубы ТЭЦ, а также для экстренной остановки ротора. Чтобы предотвратить рассоединение винтовой пары в механизме привода тормоза, а также трение колодок о тормозной шкив при работе дымососа, на раме тормоза имеются два регулируемых винтовых упора, в которые должны упираться лапки разведенных тормозных рычагов. Ходовая часть в сборе с рабочими колесами образует ротор.
Каждое из двух рабочих колес состоит из втулки и приваренных к ней 18 рабочих лопаток. Втулка образована ободом и двумя приваренными к ободу и склепанными между собой в центре штампованными дисками тарельчатой формы. Рабочие лопатки вдоль радиуса колеса имеют клиновидную форму с утолщением к ободу. Колеса крепятся к фланцевым втулкам ходовой части с помощью болтовых соединений. Конструкция присоединительной части колеса позволяет производить их замену без снятия подшипников, тормозного шкива, муфты и др. деталей с вала. Оба колеса взаимозаменяемы. Диффузор состоит из конуса, цилиндрического обтекателя, укрепленного в конусе специальными плоскими ребрами, двух труб для прохода маслопроводов и воздухопроводов и овального лаза. Лаз предназначен для доступа к опорному подшипнику ходовой части дымососа.
Смазка подшипников дымососа производится циркулирующим жидким маслом от специальной маслостанции (одной на два дымососа).
1-ходовая часть; 2-всасывающий карман; 3-корпус; 4-входной направляющий аппарат; 5-рабочее колесо первой ступени; 6-промежуточный направляющий аппарат;7-рабочее колесо второй ступени; 8-стрямляющий аппарат; 9-диффузор.
Рисунок 2-Компоновочная схема двухступенчатых дымососов типа ДОД