Для чего нужен вентилятор острого дутья

Обновлено: 06.05.2024

Для снижения оксидов азота при сжигании углей наиболее часто используется нестехиометрическое (неравномерное распределение топлива и воздуха по горелкам) и ступенчатое (подача части воздуха через специально оборудованные сопла) сжигание топлива в объеме топки.

Комбинация ступенчатого сжигания и малотоксичных горелок позволяет достичь эффективности снижения оксидов азота на 74%.

При разнообразии реализуемых схем в зависимости от конструкции топочно-горелочных устройств и качества топлива общим в них является организации низких избытков воздуха и температур на стадии выхода и выгорания летучих вешеств для уменьшения топливных оксидов азота.

За рубежом ступенчатое (двухступенчатое по отечественной терминологии) сжигание в основном реализуется в виде схемы с подачей третичного воздуха выше зоны горения через расположенные здесь специальные сопла (схема OFA — over-fire air, воздух выше факела).

Определяющие факторы эффективности снижения оксидов азота:

Расход третичного воздуха на сопла

Выбросы NOx снижаются при увеличении доли третичного воздуха;

Ступенчатое сжигание не эффективно в плане снижения оксидов азота, если расход воздуха на горелки близок или немного

меньше количества, необходимого для сгорания летучих. Для топлив с низким выходом летучих обеспечить условия их сжигания с недостатком кислорода сложно, и ступенчатые схемы могут оказаться нэффективными. Другими словами при избытке первичного воздуха, который в процентном выражении выше содержания летучих в сжигаемом угле, процессы горения летучих и генерации топливных NOx протекают при избыточном локальном количестве воздуха. Поэтому образование топливных оксидов азота практически не зависит от организации ступенчатого сжигания угольной пыли при суммарном избытке воздуха на выходе из тангенциально направленных горелок, равном 0,75 — 0,90, особенно при его максимальном значении. В то же время уменьшение суммарного избытка воздуха ниже 0,70, например, путем повышения доли третичного дутья может привести к увеличению механического недожога и коррозии;

Расположение сопел третичного воздуха

При удалении от горелок эффект OFA возрастает.

Совместное влияние положения сопел третичного воздуха и его доли по результатам исследования на стенде одиночной горелки показаны на рисунке:

Совместное влияние положений сопел третичного воздуха и его доли на оксиды азота (а) и недожог (б) в опытах на стекле

Совместное влияние положений сопел третичного воздуха и его доли на оксиды азота (а) и недожог (б) в опытах на стекле:1 — Iт/Iф=1,67; 2 — Iт/Iф=2,33; 3 — Iт/Iф=3,0

Видно, что чем сильнее влияние одного из факторов на выбросы NOx, тем более сильное с обратным знаком влияние оказывает этот фактор на механический недожог;

Условия перемешивания за соплами третичного воздуха

При быстром смешении эффект уменьшения NO снижается.

Очевидно, что быстрое смешение, по сути, равноценно уменьшению расстояния до сопел третичного воздуха. Принцип увеличении расстояния до сопел третичного воздуха и штем организация быстрого смешения использован в так называемом оустерном двусту пе нчатом ежи гании.

Бустерное двухступенчатое сжигание — метод BOFA (Boosted OFA) отличается от обычного двухступенчатого сжигания расположением сопл третичного воздуха (они устанавливаются выше, почти на выходе из топки), а также интенсивностью перемешивания третичного воздуха с продуктами сгорания, поднимающимися от основной зоны горения. Для обеспечения этой интенсивности обычно требуется дополнительный дутьевой вентилятор, напор которого позволяет выбрать нужную скорость струи третичною воздуха.

В такой схеме двухступенчатого сжигания горение коксовых частиц происходит в ере пе с низким содержанием кислорода, что приводит к интенсификации восстановительных реакции на поверхности углерода. При этом третичный воздух используется только для дожигания газообразных продуктов неполного сгорания (догорание СО и Н2 не требует много времени, важно только обеспечить максимально полное перемешивание).

По оценкам специалистов Mitsui Babcock Energy Limited (MBEL, Великобритания), бустерное двухступенчатое сжигание дает больший эффект, чем обычное двухступенчатое сжигание. При работе котла с тангенциальной топкой на каменном угле определено более глубокое (на 10 %) снижение выбросов NОх по сравнению с традиционным двухступенчатым сжиганием.

Проблема использования системы OFА состоит в ряде случаев в чрезмерном увеличении коррозии. Некоторыми фирмами применяется дополнительное воздушное дутье (типа воздушной завесы), помимо сопел OFA. На рисунке ниже показана схема Babcock Hitachi ввода воздуха с высокой скоростью вдоль боковых стен (side stream иг injection system SSAP).

Схема расположения сопел ввода воздуха вдоль боковых стен котла

Схема расположения сопел ввода воздуха вдоль боковых стен котла

В топках фирмы Siemens сопла воздушного дутья (wing ports) располагают между отметками горелок и третичных сопел OFA по высоте и между горелками и стенами в горизонтальной плоскости. Расположение дополнительных воздушных сопел ниже сопел OPA, кроме того, увеличивает расстояние от ввода части воздуха по выходною окна топки и способствует снижению химического недожога СО, который для комбинации топок с фронтальные расположением горелок, горелок с низкими NOx и ступенатого сжигания достаточно большой вдоль боковых экранов.

На котлах ПК-39 Аксуской (ранее Ермаковской) ГРЭС для решения проблемы шлакования нижней части топки и снижения оксидов азота успешно внедрена система ввода третичного воздуха вдоль экранов ниже уровня основных горелок.

За рубежом и при реконструкции и разработке отечественных котлов с тангенциальной компоновкой горелок сопла третичного воздуха располагают выше горелок с направлением их осей таким образом, чтобы создавать крутку в противоположную по отношению к крутке основных горелок сторону. Считается, что такое решение улучшает перемешивание воздуха с потоком дымовых газов и уменьшает неравномерности газового потока.

Вентилятор одностороннего всасывания, из листовой углеродистой стали, предназначен для подачи горячего воздуха в топки паровых и водогрейных твердотопливных котлов малой и средней мощности со слоевым сжиганием топлива.

Допускается применение вентилятора острого дутья в технологических установках предприятий различных отраслей, требующих регулирования производительности, для перемещения чистого воздуха на санитарно-технические и производственные нужды. Вентилятор рекомендуется использовать в устройствах, где необходима высокая скорость потока выходящих газов. Вентилятор не предназначен для применения в системах вентиляции и воздушного отопления.

Характеристики вентилятора острого дутья

Типоразмер вентилятора
Вентилятор острого дутья
Номер чертежа компоновки (правое вращение) 00.8048.011
Диаметр рабочего колеса, м 0,41
Параметры э/двигателя:
частота вращения рабоч.колеса (синхронная), max, об/мин 3000
типоразмер 4А112М2
установл. мощность, кВт 7,5
Номинальные параметры в рабочей зоне* (для синхронной частоты вращения двигателя)
потребляемая мощность, кВт 3,5
производительность на всасывании, м 3 /ч 1800
полное давление, даПа 395,0
температура перемещаемой среды на всасывании, °С 20
КПД, max, % 66,0
Предельная запыленность перемещаемой среды, г/м 3 0,1
Предельная температура перемещаемой среды на всасывании, °С 70
Габариты поставочные с э/дв., LхВхH, мм 581х634х611
Масса с э/дв. (без э/дв.), кг 128 (72)
Угол разворота корпуса при поставке (монтаже) 0° (0°-270° через 90°)
ТУ ТУ 24.257-2005

Примечание:

* Аэродинамические параметры вентилятора (полное давление, производительность и потребляемая мощность) соответствуют работе вентилятора на тракте с характеристикой, проходящей через точку максимального КПД, атмосферном давлении 1013 гПа (760 мм.рт.ст.), температуре воздуха 20°C, плотности воздуха 1,2 кг/м3.

Воздух, необходимый для горения топлива, поступая в топку, преодолевает сопротивление колосниковой решетки, слоя шлака и топлива, а при камерном сжигании топлива — сопротивление горелок. В целях создания более благоприятных условий для ор­ганизованного и интенсивного горения топлива в современных установках воздух подается в топку принудительно при помощи дутьевых устройств. С этой целью применяются: паро­вые и вентиляторные дутьевые устройства.

Как уже упоминалось ранее, паровое дутье осуществляется посредством засасывания и нагнетания воздуха за счет кинети­ческой энергии струи пара, вытекающего из сопла парового эжектора. Воздух при этом поступает под колосниковую решетку в смеси с дутьевым паром, т. е. увлажненным, что благоприятно сказывается при сжигании каменных углей и антрацитов, обла­дающих легкоплавкой золой. Паровое дутье полезно также при растопках котла и после чистки топки, когда требуется создать на решетке слой пористого шлака.

Однако использование парового дутья неэкономично, так как оно связано с расходом значительного количества пара, состав­ляющего до 3—5% от паропроизводительности котла. Поэтому всегда следует отдавать предпочтение вентиляторным дутьевым устройствам, имея простые пародутьевые приборы в качестве ре­зервных, а также на случай их комбинированного использования совместно с вентиляторным дутьем.

Установка для искусственного дутья состоит из вентиляторных агрегатов и воздуховодов, разводящих воздух в топки котлов. Обычно отопительно-производственная котельная снабжается не менее чем двумя дутьевыми вентиляторами, каждый из которых должен обладать возможностью работы с полными расчетными напором и производительностью. Один из этих вентиляторов обычно находится в резерве.

Котельные агрегаты, имеющие паропроизводительность свыше 4 т/час", целесообразно оборудовать индивидуальными дутье­выми устройствами. При наличии воздухоподогревателей дутье­вые вентиляторы следует располагать на холодной стороне воз­духоподогревателей для того, чтобы при их помощи воздух на­гнетался через воздухоподогреватели в топки.

Расчет дутьевой установки производится с целью выбора на­пора и производительности дутьевого вентилятора и определения сечений воздуховодов, подающих воздух от вентиляторов к топ­кам паровых котлов.

Производительность вентилятора подсчитывается по формуле:

Увент = Кпр вм3кс “Л • м&[час, (87)

Где: tв—температура воздуха, подаваемого вентилятором, в °С;

Ъ0—теоретическое количество воздуха, минимально необ­ходимое для сжигания 1 кг топлива, в нм31кг, опре­деляемое по формулам (14), (15) и (16); о. т—коэффициент избытка воздуха в топке, принимаемый по данным табл. 9;

В„акс—максимальный расход топлива в кг/час;

Кпр — коэффициент запаса по производительности, который обычно принимается:

Дополнительным оборудованием, используемым совместно с водогрейными котлами, являются дутьевой вентилятор (вентилятор поддува), и вентилятор дымосос. Дутьевые вентиляторы предназначены для нагнетания воздуха в топки котлов, работающих на жидком или твердом топливе, дымососы для котлов используются для отведения из их топки дымовых газов. Но фактическая область их применения не ограничивается одним отопительным оборудованием. В зависимости от конкретных условий дутьевой вентилятор и дымосос могут использоваться для перемещения газовоздушных смесей в любых технологических процессах, условия которых соответствуют их техническим характеристикам.

Устройство

Дутьевой вентилятор и дымосос устроены одинаково и состоят из следующих основных узлов:

  • Корпус. Выполнен в форме улитки, имеет два фланцевых патрубка – всасывающий (в центре, на одной оси с рабочим колесом) и нагнетательный (на периферии).
  • Рабочее колесо центробежного типа.
  • Привод. Состоит из электродвигателя, на вал которого посажено рабочее колесо, или включает в себя промежуточный вал с подшипниковым узлом, передающим вращение от двигателя к рабочему колесу через муфтовое соединение или через ременную передачу. Наличие промежуточного вала позволяет менять подшипники без съема рабочего колеса.
  • Рама. Служит для крепления машины к основанию. Может быть общей или отдельной для двигателя и корпуса вентилятора.

Спиральный корпус вентилятора (дымососа) может поворачиваться в пределах от 0 до 270° с фиксированным значением через каждые 15°. Точкой отсчета угла служит горизонтальная плоскость.

В зависимости от направления вращения рабочего колеса вентиляторы могут быть правого вращения (для дутьевого вентилятора: движение по часовой стрелке, если смотреть со стороны всасывающего патрубка, для дымососа: движение по часовой стрелке, если смотреть со стороны двигателя) или левого вращения (для дутьевого вентилятора: движение против часовой стрелки, если смотреть со стороны всасывающего патрубка, для дымососа: движение против часовой стрелки, если смотреть со стороны двигателя). Направление вращения обозначается стрелкой на корпусе вентилятора. При выборе вентилятора важно правильно определить направление вращения и угол положения корпуса.

Положение корпуса вентилятора

При работе в качестве котельного оборудования, вентиляторы в обязательном порядке оснащаются регулирующими шиберами. Шибером на дутьевом вентиляторе регулируется количество воздуха подаваемого на котел, а шибером дымососа регулируется величина тяги топке и газоходах.

Некоторые модели вентиляторов (ВДН, в частности) опционально могут комплектоваться направляющим устройством, крепящимся к всасывающему патрубку. Оно представляет собой круглый короб с поворотными лопатками, которые направляют входящий поток по ходу вращения рабочего колеса, снижая тем самым аэродинамическое сопротивление.

Вентилятор дутьевой: устройство и примеры

(ВД) — это промышленный центробежный вентилятор, также имеется и другое название, тягодутьевые машины. Для обозначения типа установок принято использовать буквы, например, Д — дутьевой; М — мельничный; У — узкое рабочее колесо (крыльчатка); В — вентилятор; у — унифицированный; Г — вентиляторы горячего дутья; А — индексы аэродинамической схемы. Они обеспечивают непрерывную тягу в топку котла.

Другими словами, их задача, подача чистого и свежего воздуха в различные промышленные технологические устройства. Это могут быть на пример, тепловые электростанции, печи, газомазутные и пылеугольные котлы или простые котельные. Вентиляторы такого типа используются в отраслях народного хозяйства не только для подачи свежего воздуха, но и в качестве дымососов. Агрегат состоит из таких узлов как, ходовая часть, рабочее колесо, улиткообразный корпус, нагнетательные и всасывающие патрубки и направляющий аппарат. Температура при работе такого устройства должна варьироваться от -30 до +40 градусов по Цельсию.

Принципы работы и как устроен (ВД)

Развивается нужное, для сопротивления всего потока воздуха давление и самих горелок соответственно. Поскольку воздух преодолевает сопротивление лишь подогревателя, то у остальной его части давление понижается путем дросселирования перед входом. Это происходит по тому что, энергия, затраченная на сжатие, несколько теряется.

Устройство транспортирует часть как горячего, так и холодного воздуха. В результате этого работают не высокие температуры. Это дает отсутствие влияния каких-либо особенных условий. В итоге агрегат отличается высокой экономичностью.

Основные узлы

  1. Электродвигатель. Вентиляторы оснащены много типовыми асинхронными двигателями, имеющие одну или две скорости. Что дает экономичность при работе благодаря возможности регулировки.
  2. Направляющий аппарат. Им комплектуется (ВД), позволяющий регулировать мощность. В нем находятся так называемые лапотки, которые устанавливаются внутри каркаса, благодаря им можно изменять разрез отверстия, обеспечивающее всасывание воздуха.
  3. Рама — каркасная конструкция.
  4. Улитка — металлическая часть корпуса, которая имеет форму спирали, этот узел создает вихревой поток.
  5. Ходовая часть — с помощью которого осуществляется передача на крыльчатку.

Изготовление тягодутьевых устройств промышленного типа не является сложным производственным процессом, поэтому практически каждая область на территории РФ имеет свой завод по производству таких агрегатов. Вот несколько основных изготовителей и поставщиков, как отечественных, так и зарубежных, продукцией которых является (ВД) на ряду с другими подобными устройствами.

(ВД) осевые и радиальные, в чем разница

Примеры:

Дутьевой вентилятор ВДН 19


  • Мощность эл. дв. кВт — 160
  • Частота вращ. об/мин — 750
  • Эл. двигатель — 315В8
  • Производительность. м3/час — 78000
  • Полное давление, Па — 3300
  • Сумарный уровень звуковой мощности дБ — 115
  • Масса без эл. дв. кг — 3150
  • Цена — от 622165 RUR без НДС
  • Производитель (Россия) г. Санкт-Петербург

Дутьевой вентилятор ВДН 8


  • Мощность эл. дв. кВт — 11
  • Частота вращ. об/мин — 1000
  • Эл. двигатель — 160S6
  • Производительность. м3/час — 6500
  • Полное давление, Па — 62
  • Сумарный уровень звуковой мощности, дБ — 91
  • Масса без эл. дв. кг — 316
  • Цена — от 13800 RUR без НДС
  • Производитель (Россия) Удмурдская республика г. Ижевск

Основные преимущества

Конечно использование дымососа при отоплении не является новым решением. В промышленности в теплосиловых установках давно используются дутьевые машины. Эффективность горения при сжигании большого количества топлива играет большую роль. Есть ряд преимуществ применения тягодутьевых вентиляторов, а именно:

  1. Имеется возможность управлять процессом сжигания;
  2. Благодаря дымососу исключается вероятность попадания дыма в помещение;
  3. В разы повышается эффективность работы печи;
  4. Делается возможным максимально точная регулировка теплоносителя;
  5. Достигается стабилизация устойчивой работы прибора при плохой тяге в дымоходе.

Тягодутьевые агрегаты с успехом используются для подачи воздуха в различных процессах на производстве. Без них не обходятся электростанции, котельные цеха и другие крупные промышленные тепловые установки. Если же (ВД) используется не в помещении, а такое вполне допускается, то во избежание попадания воды в установку следует установить надежную защиту.

Принцип работы

По своему типу дутьевые вентиляторы и дымососы относятся к центробежным машинам, поэтому их принцип действия аналогичен принципу действия центробежных насосов. Работают они следующим образом. Вращение двигателя приводит в движение рабочее колесо. Вращаясь, последнее создает разряжение в центре, под воздействием которого через всасывающий патрубок в корпус насоса втягивается воздух или дымовые газы. Отбрасываемый лопатками колеса на периферию, он поступает по спиральному корпусу в нагнетательный патрубок, создавая в нем повышенное давление.

В зависимости от вида сжигаемого топлива нагнетательный патрубок дутьевого вентилятора подсоединяется к горелке (если отопление производится газом или жидким топливом) или к вводу подачи первичного воздуха в котел – под колосники (если используется твердое топливо). Проходя через зольную и топочную камеру, воздух снабжает топку достаточным количеством кислорода, необходимого для полного сжигания топлива.

Вентиляторы (дымососы) предназначены для эксплуатации при наружной температуре -40… +40 °С. Допустимая температура перекачиваемых газов для вентиляторов зависит от модификации и составляет -30…200 °С (для моделей ВД) или -30..80 °С (для ВДН). Работа дымососов допускается при температуре отсасываемых газов до 250 °С.

Дымососы и дутьевые вентиляторы не должны использоваться для перекачки взрывоопасных и агрессивных газовоздушных сред, смесей, имеющих повышенную запыленность, или/и содержащих клейкие, волокнистые или абразивные вещества.

Основные характеристики

Основными характеристиками определяющими работу центробежного вентилятора являются:

  • производительность, то есть способность вентилятора перекачать определенное количество газовоздушной смеси в единицу времени, м³/час;
  • полное давление, давление создаваемое вентилятором на его выходе, с учетом давления на входе.

Выбор вентилятора

Дутьевой вентилятор подбирается меньшей производительности чем вентилятор дымоудаления, так как количество продуктов сгорания превышает необходимое количество подаваемого воздуха, и топка котла должна быть под разряжением (тяга создаваемая дымососом превышает избыточное давление создаваемое вентилятором дутья. Выбор вентилятора для дымоудаления зависит от мощности котла с которым он будет использоваться, от сечения и длины дымовых труб, от вида топлива применяемого на котельной установке.

Варианты исполнения тягодутьевых машин

Различают 5 вариантов исполнения тягодутьевых машин, в зависимости от монтажной схемы (способа соединения с двигателем, типа рамы и основания). В некоторых случаях для снижения вибрации используется виброоснование. Особенности монтажной схемы для каждого исполнения приведены в таблице ниже.

Вентиляторы горячего дутья типа ВГД и ВГДН

Вентиляторы горячего дутья типа ВГД и ВГДН центробежные одностороннего всасывания предназначены для подачи горячего воздуха в топку или его .

255° (0°-270° через 15°)

Устройство и принцип работы

Конструкция вентиляторов горячего дутья ВГДH-15

Конструкция вентиляторов горячего дутья выполнена по типу дутьевых вентиляторов типа ВДН.

Вентилятор состоит из следующих основных узлов: рабочего колеса, спирального корпуса, ходовой части с крыльчаткой охлаждения, осевого направляющего аппарата и рамы под ходовую часть.

Рабочее колесо вентиляторов ВГДH-15 представляет собой сварную конструкцию, состоящую из крыльчатки и ступицы. Крыльчатка состоит из 16 листовых назад загнутых лопаток, расположенных между основным (коренным) и коническим (покрывающим) дисками. Лопатки крыльчатки и конический диск штампованные. Ступица, выполненная из стального литья, приваривается к основному диску крыльчатки.

Ходовая часть вентиляторов ВГДH-15 состоит из кованого вала, подшипников качения, расположенных в общем корпусе, имеющем горизонтальный разъем, крыльчатки охлаждения, узла уплотнения и упругой втулочно-пальцевой муфты, соединяющей вал машины непосредственно с валом электродвигателя.

Крыльчатка охлаждения устанавливается на участке вала между корпусом ходовой части и улиткой и служит для уменьшения передачи тепла, распространявшегося в процессе эксплуатации машин вдоль вала от рабочего колеса в сторону подшипников.

Улитка вентиляторов ВГДH-15 сварная из листовой и профильной стали. Для создания необходимой жесткости улитки торцевые стенки усиливаются оребрением из полос.

Принимая во внимание повышенную температуру перекачиваемого газа воздушной смеси, крыльчатка рабочего колеса, входной патрубок и направляющий аппарат производится из низкоуглеродистой молибденовой стали типа 12Х18Н9Т или 12ХМ.

Условия эксплуатации вентиляторов горячего дутья ВГДH-15:

Вентиляторы горячего дутья ВГДH-15 предназначены для долговременной работы на открытом воздухе и в помещении (вне здания под защитой от атмосферных осадков) в условиях умеренного климата (исполнение У, категория размещения 2). Разрешается температура окружающей среды не ниже -30°С. Предельная температура воздуха перед вентагрегатом не должна превышать 400°С.

Читайте также: