какие факторы оказывают влияние на величину естественной тяги
Естественная и искусственная тяга
Внешняя сила, которая принуждает воздух поступать в топку, а газообразные продукты сгорания двигаться по газоходам и дымовой трубе в атмосферу, называется тягой.
Различают естественную и искусственную тягу. Естественная тяга обеспечивается дымовой трубой, а искусственная создается дымососом.
Действие дымовой трубы основано на законе сообщающихся сосудов. Вес атмосферного воздуха (см. рис.) больше веса такого же столба горячих продуктов сгорания в дымовой трубе. Вследствие этого наружный холодный воздух входит в топку, преодолевая сопротивление топки, газоходов, теплоиспользующих элементов.
Тяга, создаваемая дымовой трубой, зависит от высоты трубы и разности плотностей атмосферного воздуха и продуктов сгорания.
Схема естественной тяги
Естественная тяга тем больше, чем ниже температура атмосферного воздуха, выше температура продуктов сгорания, барометрическое давление и высота дымовой трубы.
Дымовые трубы выполняются стальными при высоте до 35 м, кирпичными — до 100 м, железобетонными — более 100 м.
Регулирование тяги
Регулирование тяги в схемах с искусственной тягой производится с помощью изменения угла поворотных лопаток осевого направляющего аппарата дымососа.
Недостаток тяги может быть причиной неполного сгорания газа из-за уменьшения количества поступающего в топку вторичного воздуха. При неполном сгорании топлива и недостатке тяги продукты неполного сгорания топлива могут попадать в помещение котельной и вызывать отравление обслуживающего персонала.
Излишне сильная тяга в топке приводит к большим присосам воздуха в топку и газоходы, в результате чего понижается температура в зоне горения, увеличиваются потери теплоты с уходящими газами. Кроме того, излишне сильная тяга в топке способствует отрыву пламени от горелки.
Причинами нарушения тяги являются:
а) увеличение присосов воздуха в топку и газоходы;
б) неисправность дымососа;
в) ветровой подпор и опрокидывание тяги в результате воздействия ветра из-за недостаточной высоты трубы;
г) частичное или полное обрушение газоходов;
д) охлаждение уходящих дымовых газов ниже точки росы.
Строй-справка.ру
Отопление, водоснабжение, канализация
Навигация:
Главная → Все категории → Обслуживание газового хозяйства предприятий
Необходимым условием для обеспечения нормальной работы котлов и печей или других установок, в которых производится сжигание газообразного топлива, является непрерывная подача в пх горелки и топки достаточного количества воздуха. Образующиеся при сгорании горючих газов продукты горения — дымовые газы, проходя по газоходам котла или пёчи, отдают значительную часть своего тепла их поверхностям нагрева и выходят по борову в дымовую трубу. Движение воздуха и газов в котельной или другой установке создается тягой.
Тяга может быть естественной или искусственной. Естественная тяга получается при помощи дымовых труб, которые бывают железными, кирпичными и бетонными. Естественная тяга создается вследствие того, что во время работы установки дымовая труба заполнена отходящими газами, которые при выходе из котла имеют температуру от 200 до 400 °С. Если за котлом установлен экономайзер или воздухоподогреватель, то температура отходящих газов при входе в трубу будет ниже. Как известно, газы при нагревании сильно расширяются и поэтому становятся значительно легче наружного воздуха. Отсюда следует, что вес столба отходящих газов в трубе всегда меньше веса такого же столба холодного воздуха. Вследствие этого наружный холодный воздух входит в топку, преодолевая сопротивление топки и дымоходов установки.
Сила тяги, создаваемая дымовыми трубами, зависит от их высоты и температуры отходящих газов. Чем больше высота трубы и выше температура дымовых газов в ней, тем легче будет их столб в трубе и тем меньше его давление против такого же столба наружного воздуха, тем с большей силой он будет вытеснять дымовые газы из трубы. Вследствие того, что отходящие газы, заполняющие дымовую трубу, легче воздуха, в нижней части ее больше будет сила тяги. Сила тяги измеряется при помощи приборов, называемых тягомерами, в мм вод. ст. Самый простой тягомер устроен так же, как и водяной манометр, о котором было сказано в главе первой. Если один конец тягомера соединить с дымоходом котла или печи, то уровень воды в этом колене тягомера поднимется, а в открытом колене опустится, так как атмосферное давление будет больше, чем давление дымовых газов в дымоходе. Разница между уровнями воды в тягомере покажет величину разрежения или величину силы тяги в дымоходе в мм вод. ст.
Сила тяги в установках расходуется на преодоление различных сопротивлений или препятствий, имеющихся на пути воздуха и дымовых газов при их движении от входа в топку до выхода в дымовую трубу. Такими сопротивлениями являются: сама топка, дымоходы установки, боров, шиберы и т. д. Наибольшее разрежение, или сила тяги, будет всегда в основании дымовой трубы, и наименьшее — в топке. Наличие достаточной силы тяги в установках, отапливаемых газообразным топливом, является особенно необходимым.
Рис. 1. Схема естественной тяги.
Рис. 2. Простой тягомер:
а — положение воды при открытых концах труб; б — положение уровня воды после присоединения тягомера по дымоходу. 1 — давление атмосферы; 2 — разность уровней жидкости; з — давление дымовых газов.
Недостаток тяги может быть также причиной неполного сгорания газа из-за недостатка вторичного воздуха. Образующаяся при неполном сгорании окись углерода сама по себе может быть причиной взрыва газов в дымоходах или борове в случае подсоса в них воздуха.
Котлы и печи, постоянно имеющие недостаток тяги, дымящие через неплотности в кладке, вообще не могут работать на газообразном топливе до переделки их тяговых устройств.
Разрежение в топках котлов и печей в зависимости от их мощности и нагрузки должно быть в пределах от 0,5 до 3 мм вод. ст. (наиболее часто 1—2 мм вод. ст.). За котлом перед шибером (дымовой заслонкой), которым регулируется сила тяги, разрежение может быть от 5 до 20 мм вод. ст. и более, в зависимости от мощности установки. У крупных котлов электростанций разрежение за установкой достигает нескольких десятков и даже сотен миллиметров водяного столба.
Согласно требованию правил Госгазтехпнспекции на котлах и печах и других агрегатах, работающих на газообразном топливе, для проверки наличия и силы тяги обязательна установка тягомеров за агрегатом перед его шибером.
Кроме этого тягомера, нужно иметь второй на фронте топки агрегата для постоянного наблюдения за разрежением в топке как во время разжига горелок, так и во время их работы.
Излишне сильная тяга в топке не нужна и даже вредна, так как способствует большим присосам в топку и дымоходы холодного воздуха, в результате чего работа топки будет происходить с большим избытком воздуха, чем это необходимо, и потеря тепла с отходящими газами в трубу увеличится, а температура в топке понизится. Кроме того, сильная тяга в топке способствует отрыву пламени от горелки.
Сильная тяга хороша только при проветривании (вентиляции) топок н дымоходов установки перед растопкой и в случае их за-газования. Так как часть воздуха, а иногда и весь воздух необходимый для сгорания газа, засасывается в горелки при помощи инжекции или подается в них вентилятором, то на долю тяги приходится обеспечение топки вторичным воздухом и удаление из установки отходящих газов. Поэтому на котлах и печах, работающих на газе, нет необходимости в поддержании в топке большого разрежения. Оно должно быть возможно меньшим, однако таким, чтобы обеспечить необходимую подачу вторичного воздуха для получения полного сгорания газа. В то же время оно не должно уменьшаться до нуля во избежание проникновения топочных газов в помещение котельной. Возможны даже случаи выбрасывания пламени из смотровых и других отверстий топок.
Работа с давлением в топке выше атмосферного, сопровождающаяся небольшим выбиванием пламени через неплотности, допускается, как исключение, в некоторых печах, оборудованных специальной вытяжкой, цеховой или местной вентиляцией с установкой зонтов и других вытяжных устройств. Величина давления, поддерживаемого в печи, предусматривается эксплуатационной инструкцией.
Регулирование силы тяги в топке путем изменения величины открытия шибера за установкой следует делать осторожно, наблюдая за пламенем горелок и показанием топочного тягомера, поддерживая в топке необходимое разрежение в 1—3 мм вод. ст.
В практике работы газифицированных котельных были случаи отравления персонала котельных окисью углерода (угарным газом), образовавшейся и проникшей из топки в помещение котельной из-за недостатка тяги вследствие недостаточного открытия шибера котла.
На силу естественной тяги оказывают свое влияние атмосферное давление и температура окружающего воздуха. Так, при понижении давления атмосферы, сопровождающемся ухудшением погоды, тяга становится хуже. При более высоком давлении атмосферы в хорошую погоду тяга улучшается. С другой стороны, зимой, в морозное время, тяга бывает значительно лучше, чем в жаркое время лета; это объясняется изменением разности температуры дымовых газов в трубе и наружного воздуха. Так, например, в зимнее время при температуре наружного воздуха, равной —20 °С, и температуре отходящих газов в дымовой трубе +200 °С разница температур будет в 220 °С, а летом при температуре воздуха +20 °С и такой же температуре в трубе разница температур будет только в 180° С.
Следовательно, в зимнее время разница между весом холодного воздуха и дымовых газов в трубе будет больше, чем летом, а поэтому и сила тяги зимой лучше. Величина силы естественной тяги уменьшается также от присосов воздуха в дымоходы и боров установки и в случае появления в борове сырости в результате Действия подпочвенных вод или подъема канализационных вод при неисправности канализации. Присос воздуха легко устранить замазыванием всех неплотностей в кладке глиной, асбесто-глиняной массой и т. д. Отыскание неплотностей можно сделать 1!о время работы агрегата при помощи пламени свечи, которое будет втягиваться при поднесении его к местам возможных неплотностей — трещинам в кладке, изъянам и т. д.
Борьба с поступлением влаги в боров в дымоходы более сложна и производится различными способами в зависимости от местных условий — при помощи устройства различного типа дренажей для отвода вод, бетонирования дымоходов и т. д. На ухудшение тяги дымовых труб может оказать влияние ветер, который в некоторых случаях в небольших установках может вызвать опрокидывание тяги, т. е. такое явление, когда движение газов в трубе направится в обратную сторону. В таком случае возможно прекращение горения газа и попадание его в помещение установки. Для предотвращения влияния ветра на тягу необходимо, чтобы дымовые трубы были выше окружающих их зданий, деревьев и т. д.; небольшие дымовые трубы следует оборудовать защитными колпаками.
Если дымовые трубы проходят в стенах зданий, то наружная часть их должна выводиться выше конька крыши здания не менее чем на 0,5 м при расположении ее на расстоянии в 1,5 м от него или на одном уровне с коньком крыши при удалении от него на расстояние в 3 м и более. Учитывая указанные выше возможности ухудшения естественной тяги и опасность работы на газообразном топливе при плохой тяге, персонал котельных никогда не должен приступать к разжигу горелок, не убедившись в наличии достаточной тяги.
Навигация:
Главная → Все категории → Обслуживание газового хозяйства предприятий
Факторы, влияющие на величину естественной тяги
Теория естественной тяги была разработана М.В. Ломоносовым, который в своей работе «О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном», писал, что зимой более тяжелый, холодный наружный воздух входит в штольню (рисунок 13), а более легкий, нагретый поднимается по стволу и выходит на поверхность.
На удельный вес воздуха а, следовательно, и на величину естественной тяги оказывают влияние температура, химический состав и влажность воздуха.
Основное влияние на удельный вес воздуха оказывает его температура. Наружный воздух, почти всегда имеет положительную температуру, т.к. в зимнее время поступающий воздух, как указывалось выше, нагревается калориферами до + 2ºС, а летом имеет температуру атмосферного воздуха.
Рисунок 13 – Естественная тяга
Естественная вентиляция (аэрация) осуществляется в заранее заданных объемах и регулируется в соответствии с внешними метеорологическими условиями, т. е. температурой наружного воздуха, скоростью и направлением ветра.
При значительной температуре наружного воздуха и определенной скорости ветра воздухообмен в зданиях может достигать нескольких миллионов кубических метров в час. Осуществление таких воздухообменов путем устройства механической вентиляции потребовало бы больших первоначальных затрат, расходов энергии.
Правильная организация аэрации в рабочих помещениях возможна лишь при рациональной компоновке производственного оборудования, выделяющего тепло, надлежащем оформлении зданий в его строительной части.
При естественном воздухообмене воздух в помещении движется за счет разности давлений воздуха снаружи и внутри помещения (рисунок 14).
Аэрация под действием ветра. При обтекании здания воздухом при ветре (рисунок 15) с наветренной стороны создается повышенное давление воздуха, так как ветер, встречая на своем пути препятствие в виде стены здания, затормаживается, и направление его изменяется в противоположную сторону. На подветренной стороне здания и обычно над кровлей образуется пониженное давление. Из-за разности давлений наружный воздух поступает в здание через все открытые проемы с наветренной его стороны и выходит через открытые отверстия с противоположной, подветренной стороны.
В связи с особенностями движения потоков под влиянием ветра при действии ветра и разности температур воздуха задача аэрации производственного здания значительно усложняется.
Для обеспечения рационального действия ветра и движения воздуха вследствие разности температур необходима такая организация потоков внутри здания, при которой воздух поступал бы практически равномерно на все участки в нижней части здания. Для этого надо закрыть отверстия с наветренной стороны здания, открыть полностью нижние и верхние отверстия на подветренной стороне и лишь частично открыть отверстия в нижней части здания с наветренной стороны.
Рисунок 14 – Схема давлений в помещении при аэрации.
Рисунок 15 – Схема обтекания здания воздухом при ветре
Регулирование аэрации. При направлении ветра поперек продольной оси здания в теплый период года необходимо, чтобы воздух поступал через нижние проемы 1и 2(рисунок 16,а).
С наветренной стороны створки открываются частично (на 1/3 или 1/4), а с подветренной – полностью.
Воздух выходит из здания через полностью открытую створку 3, створка 4 при этом закрыта.
В холодный период года воздух поступает в здание через верхние проемы 5 и 6 (рисунок 16, б), а выходит через створку 3.
Рисунок 16 – Схемы движения воздуха в помещении при действии ветра и тепла
При безветрии естественный воздухообмен происходит только под действием давления, создаваемого за счет разности температур. В этом случае в теплый период года воздух поступает в здание (рисунок 17, а) через полностью открытые проемы 1 и 2.
В холодный период года воздух поступает через верхние проемы 5и 6 (рисунок 17, б), а выходит через обе створки 3и 4.
Рисунок 17 – Схемы движения воздуха в помещении при действии источников тепла
Вентиляторные установки
Описание выпускаемых в России вентиляторов, их классификация и технические характеристики приведены в соответствующих каталогах и справочниках. Отметим здесь вкратце лишь некоторые особенности.
Как известно, осевые вентиляторыхарактеризуются относительно малыми давлениями при большой производительности. Этими свойствами определяется область их применения в промышленной вентиляции.
Преимущественное назначение осевых вентиляторов вытяжные системы общеобменной вентиляции. Крупные осевые вентиляторы работают иногда и в качестве приточных.
Установка малых осевых вентиляторов непосредственно в рабочих помещениях недопустима, так как они создают значительный шум, затемняют помещение при установке их в оконных проемах, портят фасад здания и из-за больших диаметров выхлопных труб затрудняют выброс удаляемого воздуха выше кровли здания.
Если осевые вентиляторы устанавливаются в изолированных помещениях-камерах, то никаких противопоказаний к их применению нет. Осевые вентиляторы вполне приемлемы в случае установки их в вытяжных шахтах на кровле, разумеется, при условии их доступности для обслуживания. Общеобменная вентиляция горячих и сварочных цехов, гаражей и т. п. вполне может базироваться на осевых вентиляторах.
Крышные вентиляторы, предназначенные для установки на кровле зданий. Эти вентиляторы выполняются как с центробежными, так и с осевыми колесами. Рабочие колеса вращаются в горизонтальной плоскости на вертикальных валах. Крышные вентиляторы изготовляются с непосредственной посадкой колеса на вал электродвигателя и с ременной передачей.
Крышные вентиляторы предназначаются для децентрализованной общеобменной вытяжки из верхней зоны помещений, непосредственно под кровлей. Как правило, крышные вентиляторы работают с непосредственным забором воздуха из помещения без воздуховодов.
Наиболее применимы крышные вентиляторы для вытяжки из цехов, не имеющих значительных тепловыделений, например для сварочных цехов, гаражей и т. п. Применение крышных вентиляторов целесообразно и для помещений с тепловыделениями при одновременном газовыделении. Крышные вентиляторы вполне применимы в цехах химической промышленности, в литейных и плавильных цехах.
Кроме общеобменной вытяжки, крышные вентиляторы могут использоваться для удаления воздуха из некоторых местных укрытий, например завес или емких зонтов
Во всех случаях установки крышных вентиляторов необходимо обеспечить их удобное обслуживание. Обычно эти вентиляторы обслуживаются с кровли, для чего должны быть предусмотрены соответствующие выходы на кровлю, переходы и ограждения.
Для вентиляции боксов с малыми воздухообменами и большим сопротивлением при отсутствии малопроизводительных вентиляторов предлагается следующая схема.
Обычно у центробежных вентиляторов шибер устанавливается на напорной стороне, непосредственно у выхлопного отверстия. Это конструктивно, но в ряде случаев недопустимо по санитарным соображениям.
Даже лучшие конструкции клапанов и шиберов имеют неплотности, иногда весьма значительные. Через эти неплотности в помещении, где установлен вентилятор, выбрасывается воздух. Если в удаляемом вытяжной вентиляцией воздухе нет сильно токсических веществ, выброс части воздуха в помещение может быть допущен. При наличии же в воздухе токсических веществ возможны отравления.
Во всех случаях удаления токсических веществ (циан, мышьяк, селен, теллур, свинец, ртуть и т. п.) рекомендуется устанавливать шиберы или дроссель – клапаны на всасывающей стороне, независимо от места нахождения вентилятора, и заботиться о полной герметизации напорных воздуховодов.
Из-за опасности проникновения токсических веществ запрещается прокладка напорных воздуховодов через рабочие помещения. В крайнем случае, такая прокладка допустима с принятием особых мер предосторожности в части максимальной герметизации воздуховодов и защиты их от коррозии.
Центробежные вытяжные вентиляторы, обслуживающие системы с факельным выбросом (а также с мокрой очисткой воздуха), обязательно должны снабжаться устройством для удаления воды из кожуха. Обычно это сифонная трубка диаметром 20 – 50 мм с глубиной водяного затвора 200 мм. Удаляемую через сифон воду желательно отводить в канализацию через трап. В больших вытяжных камерах устройство трапа в полу обязательно.
При установке вентилятора вне помещения устройство сифона невозможно. В этом случае отвод воды из кожуха может быть осуществлен обычным патрубком. Однако при этом надо помнить о возможном выбивании токсических вредностей.
При правильной эксплуатации вентиляторы редко выходят из строя, поэтому, как правило, они не дублируются. Только в особых случаях, когда недопустима даже кратковременная остановка вентиляции, дублирование вентиляторов диктуется необходимостью
Дублирование вентиляторов приточных систем, как правило, не применяется. Исключением являются центральные приточные камеры, обслуживающие несколько зданий. В этом случае необходим резервный приточный вентилятор.
Во многих случаях бывает полезно предусматривать при проектировании так называемый «холодный резерв», т. е. иметь на складе запасные агрегаты (вентилятор и электродвигатель), которые можно быстро установить взамен выбывших из строя.
Установка резервных приточных вентиляторов применяется почти повсеместно при вентилировании зданий без окон и фонарей.
Вентиляция помещений вытяжных камер может быть искусственной или естественной.
Предусматривать в вытяжных камерах естественную вентиляцию при помощи дефлекторов желательно во всех случаях, независимо от степени вредности удаляемых вентиляцией веществ. Естественной вытяжкой из помещения камеры удаляются избыточные тепловыделения от электродвигателей и вентиляторов, а также случайные газовыделения через неплотности в напорной части систем. При естественной вытяжке воздух удаляется из верхней зоны, где обычно газовая концентрация наибольшая.
В холодный период года теплоизбытки в вытяжных камерах наблюдаются не всегда. Естественная вытяжка, даже с использованием ветра, становится ненадежной.
При наличии токсических веществ в удаляемом воздухе, а также взрывоопасных и сильно пахучих веществ следует применять механическую вытяжку из помещений вытяжных камер. При сильно токсических веществах циане, свинце, ртути – механическая вентиляция помещений вытяжных камер обязательна.
Приточные установки рекомендуется располагать на той же отметке, на которой находятся обслуживаемые ими помещения, или ниже их. Это особенно существенно при вредных и взрывоопасных выделениях. Если приточная установка расположена выше обслуживаемого ею помещения, то при ее бездействии вследствие естественной тяги возможно попадание в систему загрязненного воздуха.
Высота подъема выхлопных труб над коньком здания иногда лимитируется эстетическими соображениями. Действительно, пучок труб над кровлей – это некрасиво. Для подобного случая рекомендуется выводить трубы через кровлю сосредоточенно и декорировать их путем устройства общего короба.
При расположении воздухоприемного отверстия над кровлей здания при наличии только общеобменной вытяжки (при выбросе воздуха, очищенного от пыли) возможно, располагать воздухозабор на одном уровне с вытяжкой при условии соблюдения разрыва, по горизонтали превышающего 10 эквивалентных по площади диаметров выхлопной трубы, но не менее 10 м.
Думается, что такое взаиморасположение мест забора и выхлопа воздуха допустимо в лучшем случае лишь для вспомогательных зданий промпредприятий и для зданий непромышленных.
При удалении же общеобменной вытяжкой токсических или пахучих веществ следует поднимать выхлоп воздуха не менее чем на 3 м выше воздухозабора, а горизонтальный разрыв принимать не менее 12 м.
Располагать воздухоприемные отверстия над кровлей здания при наличии над ней выбросов воздуха, удаляемого местными отсосами, вообще не рекомендуется. И совеем недопустимо располагать воздухозабор над кровлей здания при наличии в выбрасываемом воздухе сильнотоксических вредностей.
Как исключение это возможно лишь при благоприятном направлении господствующего ветра, при факельном выбросе и расположении устья выхлопной трубы выше воздухозаборного отверстия на 6 – 8 м и при разрыве по горизонтали не менее 15 м.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Естественной тяги
Естественной тягой называется движение воздуха под действием естественных причин: различной плотности воздуха, скоростного давления ветра, движения воды. Разность давлений, обусловленная этими причинами, называется депрессией естественной тягиhe. Естественная тяга в шахтах возникает при наличии нескольких выходов на поверхность; она может проявляться и в отдельных выработках.
Различная плотностьвоздуха в двух стволах может быть обусловлена различием в температуре, влажности, давлении, химическом составе воздуха. Основным фактором, влияющим на изменение плотности воздуха в шахтах, является температура. По этой причине депрессия естественной тяги в значительной степени зависит от годовых колебаний температуры (рис. 16.1). Влияние давления воздуха на величину естественной тяги незначительно, а влияние изменения химического состава воздуха в нормальных условиях – практически не ощутимо. Зависимость he от химического состава воздуха может проявляться при суфлярных выделениях и внезапных выбросах газа, а также (в тупиковых выработках) при остановке ВМП. За счет депрессии естественной тяги по выработке может циркулировать до 100÷150 м 3 /мин воздуха.
 |
1
2
0
I III VII IX XIМесяцы
Рисунок 16.1 – Сезонное изменение депрессии естественной тяги
1– в глубоких шахтах;
2, 3 – в шахтах небольшой глубины соответственно
при отсутствии и при наличии калорифера
Ветерможет вызывать движение воздуха в шахте при вскрытии месторождений штольнями. Величина hе в этом случае равна скоростному давлению ветра.
Капеж воды в воздухоподающем стволе может способствовать увеличению поступающего в шахту количества воздуха за счет эжектирующего и охлаждающего действия падающей воды. Капеж в воздухоподающих стволах затрудняет проветривание и может даже кратковременно опрокидывать вентиляционную струю в стволе.
С увеличением глубины шахты величина естественной тяги возрастает.