Что такое разрежение в газоходе
Что создает тягу в кирпичном дымоходе?
Тяга – это естественный аэродинамический процесс, который обеспечивает приток кислорода в камеру сгорания и вывод отработанных газов наружу. Простыми словами можно сказать, что
Тяга — это движение воздуха или газов в системе, которое обусловлено естественными факторами или обеспечивается принудительно за счет специальных устройств.
От показателей этой силы зависит эффективность и безопасность работы отопительных приборов.
При чрезмерно сильной тяге в топку будет поступать большое количество кислорода. Это может привести к повышению рабочей температуры. Продукты горения, выходящие через дымоход, также будут иметь высокую температуру. Подобное явление может иметь серьезные последствия, поскольку работа отопительного устройства не будет соответствовать пожарной безопасности. К тому же при сильной тяге топливо используется нерационально. Большое количество тепла уходит через трубу на улицу.
При недостаточной тяге возникает другая проблема. Система дымоудаления не будет справляться с отводом продуктов горения. Из-за этого дым буде проникать в помещение. Главная опасность подобного явления в том, что в дыме содержится угарный газ, отравление которым может стать смертельным для человека. Вот почему важно знать, что влияет на тягу и как ее регулировать для эффективной работы котла.
Как возникает разряжение в дымоходе?
Естественное разряжение воздуха или газов основано на силе Архимеда. При нагревании воздуха или газа его плотность становится меньше по сравнению с плотностью холодного воздуха. Из-за этого давление нагретого значительно ниже и он может поднимать наверх. Наибольшее разряжение в дымоходе возникает в нижней части, поскольку в этом месте самая большая разница давлений.
Чем выше разница давлений, тем лучше тяга. Когда естественное разряжение недостаточно сильное, прибегают к принудительной тяге. Чтобы обеспечить правильное движение продуктов горения, применяются дымососы. Тяга обеспечивается крутящимися лопастями, которые приводятся в движение электромотором. Разряжение обычно возникает при всасывании воздуха такими устройствами. Чем дальше воздушные массы от дымососа, тем меньше тяга. Главная их особенность заключается в возможность регулировать разряжение в топке котла и дымоходных трубах.
От чего зависит тяга?
На тягу оказывают влияние внутренние и внешние факторы. Разряжение и процесс горения взаимосвязаны. С одной стороны тяга обеспечивает приток кислорода, необходимого для горения. С другой стороны – чем интенсивнее горение, тем лучше тяга. В связи с этим на разряжение оказывают влияние следующие факторы:
количество людей, проживающих в доме;
наличие приборов, потребляющие кислород (например, калориферы, плиты и др.);
объем пространства внутри дома и частности помещения, в котором находится котел, если он изолирован от других комнат;
наличие вентиляции и других источников, обеспечивающих приток кислорода;
частота проветривания и др.
На тягу также влияют внешние факторы – погодные условия. Отвод продуктов горения ухудшается при повышенной влажности или высоком атмосферном давлении. Важную роль играет и температура окружающей среды. Чем больше разница между температурой в нижней и верхней точке дымохода, тем лучше тяга, поскольку обеспечивается огромная разница давлений. По этой причине тяга в морозные дни всегда лучше, чем в прохладные и дождливые дни.
Тяга в дымоходе также зависит от особенностей его конструкции:
Длина. Считается, чем больше дымоход, тем лучше тяга, поскольку в такой системе столб холодного воздуха с высоким давлением больше. В связи с этим рекомендуется устанавливать дымоходы длиной не менее 5 метров. Хотя чрезмерно длинная система будет плохо справляться с отведением отработанных газов, так как они будут остывать, не достигая верхней точки.
Расположения. Если большая часть дымохода проходит на улице, тогда требуется утепление. При отсутствии теплоизоляции в дымоходе будет образовываться конденсат из-за сильного перепада температур дыма и стенок системы. Наличие влаги в системе может ухудшить тягу.
Материал. Шероховатые стенки кирпичных дымоходов замедляют прохождение продуктов горения, а вот гладкие поверхности, наоборот, улучшают тягу.
Количество поворотов. Чрезмерное количество поворотов ухудшает отвод продуктов горения. В СНиП прописано, что система для удаления дыма должна иметь не более 3-х поворотов. Угол наклона и другие характеристики поворотов также регламентируются нормами.
Особенности регулировки тяги в газовых котлах
Регулировка тяги в твердотопливных котлах обычно осуществляется за счет заслонок и других подобных приспособлений. Они увеличивают или уменьшают приток воздуха, а также позволяют изменить диаметр прохода дымохода. С газовыми котлами дело обстоит сложнее. Слабая тяга может стать причиной затухания огня, а это может привести к аварийной ситуации. Чтобы этого не допустить устройство оснащается разными датчиками и приборами, которые работают в автоматическом режиме.
Ключевая роль отводится датчику тяги. Он позволяет регулировать разряжение в топке и обеспечивать безопасную эксплуатацию котла. Основное назначение этого датчика – подача сигнала при недостаточной тяге. Он позволяет предупредить затухание огня и проникновение угарного дыма внутрь помещения.
В зависимости от типа котла принцип работы датчика может быть основан на изменении температур или давления. Главная его особенность в том, что при изменении установленных параметров давления или температуры происходит размыкание цепи, в результате чего закрывается клапан подачи топлива.
Если вы хотите обеспечить эффективную работу дымохода и улучшить тягу кирпичного дымохода, проведите гильзование ФруанФлексом. Поскольку полимерный чулок обеспечивает идеально гладкую поверхность, тяга повышается на 30%. Подробнее об особенностях материала и стоимости монтажа вы можете узнать у наших специалистов.
Что делать, если возникает обратная тяга в дымоходе частного дома. Причины возникновения и способы устранения
Как правильно собрать дымоход в частном доме, что учесть при его сборке и почему возникает «обратная тяга в дымоходе»? Ответы в нашей статье.
Что такое тяга
Соответственно, если взять трубу достаточного диаметра, в которой у воздуха есть возможность двигаться, и вытянуть ее высоко вверх, то воздух от земли начнет постоянно вытекать наверх. Это происходит потому что вверху ниже давление, а разрежение больше, и воздух стремится туда естественным образом. А на его место придет воздух с других сторон.
В системе «топка + дымоход» тяга действует даже если печь в частном доме не работает. При горении дров образуется повышенное давление во внутренней топочной камере и образующиеся при горении дымовые газы требуют выхода. Все топки и печи имеют конструкцию, выводящую дымовые газы в дымоход.
Высота каждого дымохода подобрана так, чтобы создалась тяга, создалось изначальное разрежение. При горении в топочной камере, выделяется тепло, газы и возникает избыточное давление. Газы движутся в дымоходе под воздействием тяги, стремятся идти из области повышенного в область пониженного давления. Работают законы созданные природой.
Почему возникает обратная тяга в печи или дымоходе?
Причинами становятся самые обыденные вещи: если в частном доме или помещении герметично, стоят стеклопакеты, а вместе с дымоходом работает вытяжка, вытягивающая воздух из помещения. Тут и создается пониженное давление относительно окружающей местности. Поэтому, при растопке, когда дымоход пока еще холодный, у воздуха в верхней части дымохода большее давление, чем в помещении. Дым конечно пойдет туда, куда ему легче. Это явление называют «холодный столб». При остывании дымохода, внутри образуется воздушная масса низкой температуры, которая давит вниз, возникает обратная тяга. Если давление в частном доме, не пониженное, то теплый воздух пойдет вверх, в дымоход.
Таким образом, если в доме нет кухонной вытяжки и он не герметичен, никакого застаивания холодного воздуха в топке не будет.
Проверьте: если зимой перед тем, как затопить камин, сперва поджечь газету и занести ее в трубу (минуя топочную часть), то огонь не пойдет в помещение, какой бы ни был столб холодного воздуха. Огонь будет гореть и выходить только в трубу. Это указывает на то, что давление в помещении не пониженное и теплый воздух нормально стремится вверх.
При растопке печи или камина в частном доме иногда дым идёт в помещение. Связано это с тем, что образующиеся дымовые газы при первоначальной растопке еще не успели нагреться, и, при подъёме вверх соприкасаясь с холодными стенками, сразу охлаждаются. После этого они, естественно, устремятся вниз. Снова возникает обратная тяга в вентиляции дымохода. Чтобы нормализовать тягу в печке, важно растапливать правильно, понимая происходящие там процессы.
Опрокидывание тяги
Еще один возникающий вопрос – это опрокидывание тяги. В каких случаях это происходит?
Если дымоход протяженный и холодный (зачастую кирпичный), а давление сниженное. Если соотношение размеров топки и сечения дымохода соответствуют, если в доме нормальное давление, все равно возникает ситуация, когда при растопке пламени не хватает силы и отходящие дымовые газы успевают охладиться в дымоходе и обрушиваются вниз. Почему нет тяги в дымоходе? Происходит подобное при пасмурной погоде, ветре. Бывает, что огонь нормально разгорается, но потом дым валит внутрь дома. Почему нет тяги в печи? Почему образуется обратная тяга в дымоходе? Воздух из дома забирается, и давление снижается, притока воздуха нет. А дымовые газы поднимаясь охлаждаются и обрушиваются вниз. Что надо знать в таких ситуациях? Приоткройте форточку, если помещение имеет стеклопакеты и герметично. Важна подготовка дров, их качество.
Как правильно собрать дымоход?
Существует мнение, что собирать по дыму правильнее. Объясняют тем, что на стыках труб остаются щели, куда забиваются выходящие в трубу дымовые газы. В противоположность этому, считается, что если собрать по дыму, то дым перестанет выходить.
Решить такой спор можно, если в действующей печи дома высверлить в любом месте дымохода отверстие и посмотреть, а что же произойдет. Наиболее интересно сделать это в нижней части. Отверстие высверлите любое, хоть сантиметр в диаметре. Что вы увидите? Из этого отверстия никакого дыма выходить не будет (если не закрывать плотно дымоход сверху).
Способы нормализации тяги
Главное – учесть то, что в каждом дымоходе дома возможно возникновение конденсата, особенно когда он еще холодный и теплые дымовые газы, поднимаясь сильно охлаждаются. На стенках может оседать конденсат, который стекает по трубе.
В чем измеряется тяга?
Что еще влияет на величину тяги?
В первую очередь, высота дымохода. Минимально необходимая высота – 5 метров. Этого достаточно для возникновения естественного разрежения и начала движения вверх. Чем выше дымоход, тем сильнее тяга. Однако, в кирпичном дымоходе сечением в среднем 140х140мм., при высоте свыше 10-12 метров, тяга уже не возрастает. Это происходит потому, что значение шероховатости стенок растет с увеличением высоты. Поэтому, избыточная высота не влияет на тягу. Подобный вопрос возникает у желающих использовать под дымоходы каналы в домах. Они бывают большой высоты и узкого сечения, поэтому серьёзный камин редко подсоединяют к такому дымоходу.
Причины влияющие на тягу:
Другие производители (как пример, фирма Supra) допускают, что возможны изменения. Некоторые вовсе не допускают. Поэтому руководствуясь инструкциями, не стоит забывать и о происходящих в дымоходе процессах.
Как измеряется тяга?
Вначале затопите печь или камин в доме. Топить не менее получаса, чтобы нормализовались процессы. Затем, проделав отверстие в трубе чуть выше дымового патрубка, вставьте туда специальный датчик депримометра и измерьте тягу. Проверьте, избыточна она или ее не хватает. Факторов, влияющих на тягу, много, рассмотрим еще несколько.
Роза ветров
Разряжение в топке котла
Приобретая частные дома, многие строят печи для отопления помещений. Печь или котел обязательно имеют топливник или топку. Это зона, в которой происходит горение материала. Если кислорода будет недостаточно, то отопление будет осуществляться с большими тепловыми потерями. Разряжение в топке котла или тяга – это один из важнейших параметров. Есть правила, по которым его измеряют, увеличивают, уменьшают при необходимости.
Тяга как физическое явление
Прежде чем рассматривать особенности конструкции топки, нужно понять, что такое разряжение в топке. Разряжение или тяга – это уменьшение давления продуктов сгорания, воздуха, благодаря которому обеспечивается приток среды по каналам сооружения в зону низкого давления. Принято различать два вида тяги: (См. также: Ремонт топки печи своими руками)
Чтобы контролировать процесс можно перекрывать отверстие, через которое поступает новый воздух. Очень часто в небольших домашних котлах и печах тяга естественная тяга настолько хороша, что даже требует уменьшения. Единственный недостаток в том, что чем выше температура окружающей среды, тем меньше разряжение. А также при плохой регулировке холодного воздуха будет так много внутри, что печь, не будет прогреваться;
Дымосос требует достаточно много электроэнергии, шумит при работе. Для небольших печей и котлов лучше выбирать варианты с вентиляторами. Обычно вместе с принудительной тягой в любой системе будет присутствовать и естественная, но они не всегда сонаправленны.
Габариты топки для отличного горения
При самостоятельной выкладке печи нужно знать, как правильно устроить топку. Также эти знания могут потребоваться при выборе топки. Топливник – это прямоугольная камера, внутри которой сгорает топливо. Там всегда очень высокие температуры, а потому нужно использоваться специальные материалы. Стандартными размерами считаются габариты 25х38 см. Высота около 80 см. Чаще всего камера используется для сжигания дров, торфа, угля.
Конструкция такова, чтобы разряжение в топке котла было равномерным. Топка имеет обязательную часть – колосниковая решетка, а также поддувало. Решетка располагается немного ниже дверцы для закладки топлива. На ней будут лежать дрова, торф, горючие материалы. В ней проделаны отверстия, чтобы обеспечить приток воздуха. Поддувало – это отверстие в печи ниже топки, которое нужно для улучшения тяги. Нижняя часть топки под колосниковой решеткой – зольник, где будут собираться отходы. (См. также: Как увеличить тягу в дымоходе)
Есть три тонкости, определяющие размеры топки печи:
Измерение разряжения
В котельных аварийные ситуации крайне нежелательны, так как от них многое зависит, могут быть жертвы среди обслуживающего персонала. Но даже в небольшом доме печь или котел должны работать исправно. Множество датчиков постоянно отслеживают работу устройства. Существует датчик разряжения в топке. Есть несколько разных конструкций датчика, главное, чтобы он исправно работал.
Датчик может измерять разрешение, или реагировать на превышение определенного значения. На предприятиях от датчика сигнал передается на устройство оповещения: световое, звуковое, электромагнитное. И сотрудники или автоматика принимают меры для стабилизации ситуации. Например, может быть уменьшен приток воздуха или топлива. Принимаемые меры зависят от конструкции конкретного котла или топки.
Первая топка печи и проверка тяги
После того как была сложена печь, нужно сделать две вещи: дать ей просохнуть и определить качество тяги. Для просушки печи должна пройти неделя. На этот период оставляют открытыми все дверцы, поддувало печи. Можно жечь бумагу и щепки в небольшом количестве. Если не дать ей качественно высохнуть, возможно, растрескивание материала в дальнейшем.
Чтобы узнать, сколько тепла даст печь, проводят проверку тяги. Она зависит от:
Пробные топки проводят не спеша. Сначала всегда жгут бумагу и щепки, а после уже поджигают дрова. Может возникнуть задымление помещения. Это свидетельствует о не очень хорошей тяге. Иногда проблему решает сжигание в дымоходе бумаги или щепок. Багровое пламя свидетельствует о неполном сгорании топлива. Будет образовываться много копоти, оседающей в дымоходе и сужающей отверстие.
Если же огонь соломенно-желтого цвета и дым бесцветных, то печь сложена правильно. Проверить тягу можно с помощью специального устройства. Если его нет в наличии, то можно использовать обычную бумагу. Лист или полоску бумаги аккуратно подносят к открытой дверце топке. Если она потоком воздуха отклониться к топке, будет затягиваться внутрь, то проблем нет. Хорошо сложенную печь могут украсить часы каминные. Она будет не только нагревать помещение, но и быть эстетически привлекательной.
Готовые топки
Чтобы не мучить себя вопросом подбора размера топки для хорошей тяги, можно приобрести готовые варианты. Сегодня рынок представляет большой ассортимент подобной продукции. Преимущество такой топки в том, что она сделана по всем правилам, надежна, легко монтируется.
От группы МЕТА
Целых четыре варианта топок для каминов выпускает компания МЕТА:
От компании Keddy
Шведские инженеры славятся свое способностью работать с чугуном. Топки Кедди отличает качество используемого чугуна в первую очередь. Технологии его производства и обработки засекречены. Уже очень давно они освоили тонкости работы с этим материалом. По этой причине каждое их изделие отличает:
Логический итог
Разряжение в топке обеспечивает равномерный нагрев помещения. Это обычный физический процесс, которого достаточно для устройства отопления в небольших домах. Качество тяги в большой степени определяется формой и габаритами топки. Ее можно как сложить вручную, так и купить готовую. Преимущества готовой в том, что ее конструкция разработана так, чтобы максимизировать КПД. В зависимости от предполагаемого топлива может меняться конструкция печи.
Предварительная топка нужна для того, чтобы определить качество тяги. В дальнейшем, если требуется постоянный контроль данного параметра, используют специальные датчики. В зависимости от типа котла или печи используют датчики разной конструкции.
Когда камин или печь готовы, их нужно украсить. Сегодня это не просто устройство для отопления, но и часть интерьера. Очень часто приобретают каминные часы из фарфора. Это долговечный материал, которому не страшна высокая температура вблизи камина.
Разряжение в топке котла что это такое?
Что такое разрежение в топке котла
Разрежение в топке котла – это снижение в ней давления под влиянием разницы температур, вследствие чего в топочную камеру естественным путем осуществляется приток свежих воздушных масс, а продукты сгорания вытесняются через дымоход.
Схематическое изображение процесса разрежения в топке котла.
Простыми словами, плотность воздуха зависит от температуры: чем она выше, тем плотность воздуха меньше. Отсюда и термин «разрЕжение», который часто путают с «разрЯжением». Соответственно, к зоне низкой плотности (топке котла) осуществляется приток воздуха из зоны более высокой плотности (помещения), поскольку давление там выше. Нагретые воздушные массы и продукты сгорания стремятся вверх и дополнительно вытесняются свежими воздушными массами через дымоход. Иными словами явление называют естественной тягой котла.
Способы и единицы измерения
Единицы измерения разряжения в топке котла – Паскали (Па). Измеряется показатель приборами, принцип работы которых основан на чувствительности жидкостного или пружинного датчика давления: манометром или вакуумметром. Также применяются анемометры, измеряющие непосредственно силу естественной тяги.
Для бытового водогрейного котла с традиционным вертикальным дымоходом нормой считаются показатели 10-20 Па.
Габариты топки для отличного горения
При самостоятельной выкладке печи нужно знать, как правильно устроить топку. Также эти знания могут потребоваться при выборе топки. Топливник – это прямоугольная камера, внутри которой сгорает топливо. Там всегда очень высокие температуры, а потому нужно использоваться специальные материалы. Стандартными размерами считаются габариты 25х38 см. Высота около 80 см. Чаще всего камера используется для сжигания дров, торфа, угля.
Конструкция такова, чтобы разряжение в топке котла было равномерным. Топка имеет обязательную часть – колосниковая решетка, а также поддувало. Решетка располагается немного ниже дверцы для закладки топлива. На ней будут лежать дрова, торф, горючие материалы. В ней проделаны отверстия, чтобы обеспечить приток воздуха. Поддувало – это отверстие в печи ниже топки, которое нужно для улучшения тяги. Нижняя часть топки под колосниковой решеткой – зольник, где будут собираться отходы. (См. также: Как увеличить тягу в дымоходе)
Есть три тонкости, определяющие размеры топки печи:
Причины падения разрежения в топке котла и способы решения проблемы
Критическим считается падение ниже минимального порога 9-10 Па, при нем могут наблюдаться проблемы с горением, попадание в помещение недожженного топлива, продуктов его сгорания. Если исключить ошибки в конструкции топочной камеры и самого котла, причины падения разрежения в топке котла обычно просты и легко исправимы:
Оптимальная высота дымохода согласно СНиП 41-01-2003.
Также важно понимать, что разрежение может быть нестабильным и недостаточным, если разница температур в топочной камере и атмосфере не столь существенна, например, в относительно теплые времена вне отопительного сезона при работе котлоагрегата в минимальном температурном режиме.
Регулирование с помощью датчика
В бытовых целях постоянный контроль тяги не оправдан в виду дороговизны контрольно-измерительных устройств. В современных отопительных котлах для контроля показателя применяются представляющие собой несколько иное устройство датчики тяги. Однако в промышленных масштабах устанавливаются специальные датчики разрежения: АДР-0,125.4.1 или АДР-0,25.4.1; Метран-100-ДИВ-1310. Стоимость датчиков начинается от 5 тыс. руб.
Разрежение в топочной камере является основным и наиболее важным явлением, на котором строится функционирование котлов с естественной тягой через дымоход. При недостаточном разрежении горение сильно затрудняется или прекращается вовсе, в помещение попадают токсичные продукты сгорания. При чрезмерном – происходит перерасход топлива.
В бытовых целях постоянный контроль тяги не оправдан в виду дороговизны контрольно-измерительных устройств. В современных отопительных котлах для контроля показателя применяются представляющие собой несколько иное устройство датчики тяги. Однако в промышленных масштабах устанавливаются специальные датчики разрежения: АДР-0,125.4.1 или АДР-0,25.4.1; Метран-100-ДИВ-1310. Стоимость датчиков начинается от 5 тыс. руб.
Регулирование разряжения в топке котла — современный подход
В статье рассматривается вопрос построения системы автоматического регулирования разряжения в топке котла на базе современных микропроцессорных средств автоматизации с использованием в контуре регулирования частотного преобразователя-инвертора. Предлагается способ поэтапного перехода от существующей системы к предлагаемой.
Реализация данной системы позволит значительно снизить потребление электроэнергии на привод дымососа котельного агрегата, работающего большую часть времени в регулирующем режиме.
Данное решение предлагается для внедрения на котельных агрегатах малой и средней мощности.
Как возникает разряжение в дымоходе?
Естественное разряжение воздуха или газов основано на силе Архимеда. При нагревании воздуха или газа его плотность становится меньше по сравнению с плотностью холодного воздуха. Из-за этого давление нагретого значительно ниже и он может поднимать наверх. Наибольшее разряжение в дымоходе возникает в нижней части, поскольку в этом месте самая большая разница давлений.
Чем выше разница давлений, тем лучше тяга. Когда естественное разряжение недостаточно сильное, прибегают к принудительной тяге. Чтобы обеспечить правильное движение продуктов горения, применяются дымососы. Тяга обеспечивается крутящимися лопастями, которые приводятся в движение электромотором. Разряжение обычно возникает при всасывании воздуха такими устройствами. Чем дальше воздушные массы от дымососа, тем меньше тяга. Главная их особенность заключается в возможность регулировать разряжение в топке котла и дымоходных трубах.
Введение
Призывы правительства к бережному отношению к энергоресурсам и внедрению энергосберегающих технологий выглядят по меньшей мере странными для страны, ставшей на рельсы рыночной экономики. Рыночная экономика, основанная на жесткой конкуренции, предполагает такой подход «по умолчанию». Однако братья славяне, упорно придерживаясь принципа «пока гром не грянет:», ждут своего часа. Наконец, он настал («не было бы счастья :»). Сразу появились призывы к срочным действиям, уже организовываются летние семинары в Ялте и т.д. Однако, некоторые решения лежат на поверхности. Как говорил мой давний знакомый — изобретатель: «Когда я хожу по территории завода (цеха…), то мне кажется, что я хожу по ассигнациям». Быстрого результата в сфере теплоэнергетики можно достичь, уделив должное внимание контуру регулирования разряжения в топке котельного агрегата.
Еще в технической литературе 30-летней давности в качестве одного из возможных способов регулирования разряжения в топке котла предлагалось скоростное регулирование либо изменением числа оборотов дымососа с помощью гидравлических муфт, либо посредством изменения частоты вращения электропривода. Показано, что такой способ наиболее экономичен.
Появление на рынке частотных преобразователей-инверторов создали условия для реализации давней технической идеи в жизнь.
Автоматическая система регулирования разряжения
1.1. Характеристика участка регулирования
Объект регулирования по разряжению представляет собой последовательно расположенные топку (камеру сгорания) и газоходы до всасывающих патрубков дымососа. Наличие небольшого разряжения 2-3 мм. вод. ст.(20-30 Па) в верхней части топочного пространства необходимо для устойчивости факела в зоне горения, предотвращения выбивания продуктов горения из котла и косвенно характеризует материальный баланс между воздухом-окислителем топлива и отходящими газами-продуктами горения. Входное регулирующее воздействие-расход отсасываемых дымовых газов, определяемый производительностью дымососа. Внешнее возмущающее воздействие-изменение расхода воздуха, подаваемого в топку при изменении тепловой нагрузки котельного агрегата. Внутренние возмущения — нарушения газовоздушного режима.
Динамические свойства объекта регулирования характеризуются отсутствием запаздывания, малой инерционностью (постоянная времени порядка 5-10 сек), самовыравниванием. Особенностью являются колебания регулируемой величины около среднего значения с амплитудой 3-4 мм. вод. ст.(30-40 Па) с частотой несколько герц. Такие низкочастотные колебания обусловлены, в частности, пульсациями расходов топлива и воздуха, кроме того, процесс горения сам является источником высокочастотных колебаний(100-150 Гц), отдельные низкочастотные моды которых могут резонировать.
1.2. Способы регулирования
Регулирующее воздействие можно осуществлять путем изменения производительности дымососа:
Из графиков видно, что при нагрузках отличных от 100%-ной наиболее экономичным является скоростной способ реализации регулирующего воздействия.
С точки зрения структуры контура регулирования наибольшее распространение получила одноконтурная схема с импульсным регулирующим блоком, который совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости реализует ПИ-закон в импульсном режиме.
Однако стоит отметить, что контуры регулирования соотношения топливо-воздух и разряжения физически связаны через объект регулирования, поэтому при работе котла в регулирующем режиме (т.е.при частом изменении нагрузки котла) изменение расхода воздуха для поддержания соотношения с топливом нарушает баланс материальных потоков и для предотвращения такой ситуации вводят упреждающий исчезающий сигнал от регулятора воздуха (реальное дифференцирования выходного сигнала регулятора воздуха).
1.3. Существующие технические средства регулирования разряжения
Как правило для котлов малой и средней мощности используются следующие средства автоматизации:
В случае необходимости осуществить динамическую связь между контурами соотношения топливо-воздух и разряжения используется комплект динамической связи КДС (МЗТА).
Как видим весь комплекс технических средств производится в России. Живучесть такого комплекса обусловлена не только консервативностью эксплуатационников, но и наличием мощного рынка так называемых «неликвидов», сроки существования которого предопределены.
Если ориентироваться на реальные цены новых средств автоматизации, то получим следующее:
Таким образом замена приборов(а они рано или поздно выйдут из строя окончательно) в рамках старой схемы регулирования обойдется примерно в 7000 грн., при этом ни шагу не будет сделано в сторону получения каких либо экономических дивидендов.
Регулирование разряжения в топке котла
Топки котлов должны работать под небольшим разрежением, равным 20-40 Па в верхней части топочной камеры. Этим достигаются отсутствие выбивания топочных газов в помещение котельной через неплотности в обмуровке и минимальные присосы. Поддержание разрежения в топке в заданных пределах возлагается на регулятор разрежения. Регулятор разрежения РР получает контрольное воздействие по разрежению в верхней части топки Sт и воздействует на органы, регулирующие отвод продуктов сгорания. Схема регулирования показана сплошными линиями.
При изменениях нагрузки котла изменяются расходы воздуха и топлива, соответственно изменяется и количество образующихся продуктов сгорания. Для улучшения работы регулятора разрежения на него от регулятора воздуха РЗ через устройство динамической связи ДС вводят дополнительное воздействие, возникающее лишь в момент включения регулятора воздуха.
Дополнительное воздействие от РВ на РР показано пунктиром. Если изменится нагрузка котла, то одновременно с изменением подачи воздуха подается дополнительное воздействие от регулятора воздуха через устройство динамической связи на регулятор разрешения, приводящее к соответствующему изменению отвода продуктов сгорания и уменьшению отклонений разрешения в топке в переходных режимах. Регулятор разрежения воздействует на органы, изменяющие количество отводимых продуктов сгорания, дроссельные заслонки (самый дешевый метод), направляющие аппараты, или на устройства, изменяющие частоту вращения дымососа (например, на гидромуфту).
Рис. Схемы регулирования: а) разряжения в топке; б) подачи первичного воздуха в шахтную мельницу.
Для котлов с шахтными мельницами, когда приготовленная в мельницах пыль непосредственно вдувается в топку, регулятор тепловой нагрузки воздействует на подачу топлива в мельнице. Если нагрузка котла, например, возрастает и давление пара начинает падать, то регулятор тепловой нагрузки увеличивает подачу топлива в мельницу.
Однако если количество воздуха, вентилирующего мельницу, не изменяется, то вынос пыли из неё в топку и нагрузка котла увеличиваются медленно, так как требуется определённое время для размола дополнительно поступившего топлива. Это вызывает большие колебания давления пара и затрудняет автоматизацию процесса горения.
Если одновременно с увеличением подачи топлива увеличить расход первичного воздуха, вентилирующего мельницу, то вынос пыли из мельницы увеличится быстрее и будет более точно соответствовать расходу топлива, поступавшего в мельницу. Это улучшает динамические свойства мельницы и учитывается при построении системы регулирования.
Регулятор тепловой нагрузки РТН котла воздействует на подачу топлива в шахтные мельницы и одновременно подает импульсы на регуляторы первичного воздуха РПВ. Последний получает обратное воздействие по регулируемому им расходу первичного воздуха. Таким образом, регулятор первичного воздуха поддерживает соотношение расхода топлива и воздуха, подаваемых в мельницу. С ростом расхода топлива увеличивается скорость воздуха, вентилирующего мельницу, и тонина помола ухудшается.
Энергосбережение в котельных. Основные энергосберегающие мероприятия для промышленных котельных установок в целях уменьшения потерь теплоты с уходящими газами. Преимущества перевода паровых котлов в водогрейный режим. Определение КПЛ парового и водогрейного котлов.
Среди факторов, увеличивающих расход топлива в котельных, можно выделить:
— физический и моральный износ котельных установок; отсутствие или плохую работу системы автоматики;
— несовершенство газогорелочных устройств; несвоевременную наладку теплового режима котла;
— образование отложений на поверхностях нагрева;
— неоптимальную тепловую схему;
В зависимости от типа котельной установки расход условного топлива на 1 Гкал отпущенной тепловой энергии составляет 0,159-0,180 т у.т., что соответствует КПД котла (брутто), равному 80-87 %. При работе котельных установок средней и малой мощности на газе КПД (брутто) может быть увеличен до 85-92 %.
Номинальный КПД (брутто) водогрейных котельных установок мощностью менее 10 Гкал/ч, используемых в том числе и в муниципальном секторе теплоэнергетики, при работе на газе составляет 89,8-94,0%, при работе на мазуте — 86,7-91,1 %.
Основные направления энергосбережения в котлах становятся очевидными при рассмотрении их тепловых балансов.
Анализ тепловых балансов существующих паровых и водогрейных котлов показывает, что наибольшие потери теплоты (10-25 %) происходят с уходящими дымовыми газами:
Снижению потерь с уходящими газами способствуют:
— поддержание оптимального коэффициента избытка воздуха в топке котла ат (рис. 6.10) и снижение присосов воздуха по его тракту.
— поддержание чистоты наружных и внутренних поверхностей нагрева, что позволяет увеличить коэффициент теплопередачи от дымовых газов к воде;
— увеличение площадей хвостовых поверхностей нагрева;
— поддержание в барабане парового котла номинального давления, обеспе-чивающего расчетную степень охлаждения газов в хвостовых поверхностях нагрева;
— поддержание расчетной температуры питательной воды, определяющей температуру уходящих после экономайзера дымовых газов;
— перевод котлов с твердого или жидкого топлива на природный газ и др.
Очевидно, что изменение температуры уходящих газов на 20 °С в рассматриваемых условиях приводит к изменению КПД котла на 1 % (рис. 6.11).
Особенности глубокой утилизации теплоты дымовых газов (с конденсацией содержащихся в них водяных паров) рассмотрены ниже (см. гл. 8), Ниже также представлены некоторые из энергосберегающих мероприятий, приводящих к снижению затрат энергии в источниках теплоты, связанные со схемными изменениями и режимами эксплуатации.
В ряде случаев является целесообразным перевод паровых котлов в водогрейный режим, что позволяет существенно повысить фактические КПД паровых котлов типов ДКВр, ДЕ и др.
Работа паровых котлов на низких (около 0,1-0,3 МПа) давлениях отрицательно сказывается на устойчивости циркуляции, из-за снижения температуры насыщения и увеличения доли парообразования в экранных трубах наблюдается интенсивное образование накипи и увеличивается вероятность пережога труб. Кроме того, если в котельной установке используется чугунный водяной экономайзер, то при работе котла на давлении 0,1-0,3 МПа из-за низкой температуры насыщения его необходимо отключать, так как в нем может наблюдаться недопустимое парообразование. Эти и другие особенности приводят к тому, что КПД этих паровых котлов не превышает 82 %, а в некоторых случаях, когда трубы сильно загрязнены, КПД котла уменьшается до 70-75 %.
Переведенные на водогрейный режим паровые котлы в эксплуатации не уступают специализированным водогрейным котлам, а по ряду показателей и возможностям превосходят их, например в отношении:
— доступности для внутреннего осмотра, контроля, ремонта, улавливания шлама и очистки, благодаря наличию барабанов;
— возможности более гибкого регулирования теплопроизводительности в допустимых пределах (качественного по температуре сетевой воды и количественного по ее расходу);
— повышения КПД при переводе на водогрейный режим на 1,5-12,0 %.
Перевод на водогрейный режим требует внесения изменений в конструкцию котла.
Перевод котлов с твердого или жидкого топлива на природный газприводит к снижению избытка воздуха в топке и уменьшению наружного загрязнения теплопередающих поверхностей. Снижаются затраты энергии на подготовку топлива. При переводе на газ котлов, работающих на мазуте, отпадает необходимость в затратах теплоты на распыление последнего с помощью паровых форсунок. При замене твердого топлива на газ удается избежать потерь с механическим недожогом и с теплотой шлаков.
Данное мероприятие применяется, если это целесообразно по экономическим и экологическим показателям.
При эксплуатации энергосбережению способствует рациональное распределение нагрузки между несколькими одновременно работающими котлами.
В состав котельной установки, как правило, входят несколько котлов, которые могут различаться по своим характеристикам, сроку службы и физическому состоянию.
С падением нагрузки ниже номинальной уменьшается температура уходящих газов, а значит, снижаются потери теплоты с уходящими газами. При малых нагрузках уменьшаются скорости истечения газа и воздуха, ухудшается их смешение и могут возникнуть потери с химической неполнотой сгорания. Абсолютные потери теплоты через обмуровку остаются практически неизменными, а относительные (отнесенные на единицу расхода топлива), естественно, возрастают. Это приводит к тому, что существуют режимы, которым соответствует максимальное значение КПД.
Поскольку зависимости КПД котлов, расходов условного топлива от производительности индивидуальны для различных типов, конструкций котлов, сроков их эксплуатации, то рациональным распределением нагрузки между двумя и более котлами можно влиять на суммарные энергозатраты котельной.
Для водогрейной котельной в качестве нагрузки принимают часовую теплопроизводительность Q, а для паровой — часовую выработку пара D.