ZAŘÍZENÍ K DOPRAVĚ VZDUCHU A SPALIN KOTLEM

ZAŘÍZENÍ K DOPRAVĚ VZDUCHU A SPALIN KOTLEM

Průběh tlaku ve vzducho-spalinovém traktu a) práškový podtlakový kotel se dvěma ventilátory b) práškový přetlakový kotel s jedním vzduchovým ventilátorem

spaliny z kotle nesmějí pronikat do prostoru kotelny => ohniště velkých kotlů jsou převážně řešena jako podtlaková podtlak v kotli je vytvářen účinkem spalinového (sacího) ventilátoru u malých zařízení tahovým účinkem komína

pro dopravu vzduchu do kotle slouží vzduchový (dmýchací) ventilátor

Regulace podtlaku v kotli konstantní podtlak se obvykle udržuje v nejvýše položeném bodě kotle (20 až 200 Pa) od tohoto bodu podtlak roste v důsledku tlakových ztrát konvekčních ploch příliš velký podtlak způsobuje přisávání falešného vzduchu netěsnostmi změní se kvalita spalování, zvýší se komínová ztráta kotle, zhorší se účinnost u sirnatých paliv se podporuje vznik SO3 místo SO2 => korozní důsledky

Podtlak komína = užitečný tah komína ∆pst závisí na celkovém statickém podtlaku ∆pstc na dynamickém tlaku ∆pd při proudění spalin komínem na tlakových ztrátách ∆pz při proudění spalin komínem

Funkce komína vyvození statického podtlaku a tím docílení odvodu horkých spalin a případného nasávání vzduchu postačující pouze u malých kotlů u kotlů s velkými aerodynamické odpory a při zařazení filtrů a odsíření spalin pozbývá na významu

rozptylování spalin a tím tuhých i plynných škodlivých exhalací do většího prostoru, takže dojde k jejich zředění a tím snížení jejich škodlivého účinku v bezprostředním okolí kotelny

Podtlak komína celkový statický podtlaku ∆pstc by nastal při zastavení proudění (w = 0)

H(m) je výška komína od vstupu spalin až ke koruně (kg/m3) střední hodnoty měrné hmotnosti vzduchu a spalin podél výšky komína pro střední teploty vzduchu a spalin

střední hodnota teploty spalin po délce komína

1

Tlaková ztráta komína

Podtlak komína zpravidla je známa jen tS1 tS2 se musí určit z tepelné bilance ochlazování spalin v komíně

určí se výpočtem pomocí grafu

S (m2) je vnější povrch komína k (W·m-2·K-1) součinitel prostupu tepla ze spalin do vzduchu pro plechové komíny bývá k = 3 až 5 W·m-2·K-1 pro zděné k = 1 až 3 W·m-2·K-1

∆tstř (°C) střední teplotový spád mezi spalinami a vzduchem po celé délce komína se obvykle přibližně volí ∆tstř = tS – tV

Výtokový průřez v koruně komína (m3/s)

se určí z průtoku spalin VS při plném výkonu části kotelny napojené na komín tak, aby rychlost spalin nepřekročila u přirozeného tahu zpravidla hodnotu w2 = 10 m/s u umělého tahu hodnotu w2 = 30 m/s (vyšší se volí jen výjimečně)

Sací spalinové ventilátory při volbě spalinového ventilátoru je třeba znát celkový statický podtlak před ventilátorem ∆ps st celkový dopravní přetlak za ventilátorem ∆ pv st dynamický tlak ∆ pd = ∆ ps d + ∆ pv d potřebný k vyvození rychlostní výšky potřebné k proudění

indexy s a v značí tlak v sání a výtlaku, indexy st a d značí tlak statický a dynamický

musí se kontrolovat i minimální rychlost ve výstupním průřezu koruny komína w2min w2min nemá u přirozeného tahu klesnout pod 2,5 m/s a při umělém tahu pod 4 m/s

jednotlivé tlakové ztráty se určí při aerodynamickém výpočtu kotle zvýšení aerodynamických odporů v důsledku zanesení se doporučuje kompenzovat zvětšením celkového tlaku o 10 až 30 %, což vyjadřujeme součinitelem xP = 1,1 až 1,3

Sací spalinové ventilátory

Sací spalinové ventilátory

skutečný průtok spalin dopravovaných ventilátorem

xv je součinitel respektující druhy ventilátoru pro osové xv = 1,1, pro odstředivé xv = 1,15 až 1,36; vyšší hodnoty pro běžná kola s lopatkami zahnutými dopředu

možné zvětšení průtoku spalin se respektuje součinitelem xo = 1,05 až 1,15

µ ( (kg/ kg) je koncentrace popílku ve spalinách

příkon sacího ventilátoru se určí z rovnice kde Xú [-] je poměrný úlet popílku hmotnost spalin GS [kg/kg] se určí podle vztahu

ηv je účinnost ventilátoru u odstředivých ventilátorů ηv = 0,5 až 0,65 u osových ηv = 0,6 až 0,8

2

Sací spalinové ventilátory příkon na svorkách hnacího elektromotoru s účinností motoru ηm a účinností převodu ηp je

Vzduchové dmýchací ventilátory Celkový tlak vzduchových ventilátorů sestává z odporů sacího a výtlačného potrubí z odporů ohříváku vzduchu a vzduchovodů z odporu spalovacího zařízení, zmenšeného o hodnotu podtlaku, který panuje v ohništi a je vyvozen sacím ventilátorem o statický tah, který je vyvozen rozdílem geometrických výšek a hustot teplého a studeného vzduchu ve vzduchovodu

Tlakové zajištění se u vzduchového ventilátoru volívá xP = 1,05

Sací spalinové ventilátory Celkový průtok vzduchu vyvozený ventilátorem

závisí na přebytku vzduchu v ohništi α s respektováním ztrát netěsnostmi ohříváku vzduchu a přisáváním do ohniště

Příkon na hřídeli dmýchacího ventilátoru

Příkon na svorkách elektromotoru vzduchového ventilátoru se určí jako u sacího ventilátoru

Používané typy ventilátorů V kotelnách se používají ventilátory

Volba výkonu motoru pro pohon ventilátoru výpočet příkonu motoru přímo ze štítkových údajů ventilátoru (Vmax a ∆pcmax) vede ke zbytečnému předimenzování elektromotoru – nebere se zřetel na průběh tlakové charakteristiky ventilátoru Postup : pro několik bodů tlakové charakteristiky ventilátoru (tj. pro několik vzájemně korespondujících dvojic hodnot V a ∆ pc) se vypočte Pm graficky se vynese závislosti Pm = f(V) z grafu se odečte Pm max

Používané typy ventilátorů Odstředivý spalinový ventilátor

odstředivé osové rovnotlaké přetlakové

Poloha výstupního hrdla u odstředivých ventilátorů se volí vzhledem k nejvýhodnější dispozici

3

Používané typy ventilátorů Lopatky oběžného kola odstředivého ventilátoru se volí a) radiální b) dopředu zahnuté c) dozadu zahnuté

Volba vhodného ventilátoru je třeba znát tlakovou charakteristiku ventilátoru ∆p = f(V)

Volba vhodného ventilátoru je třeba znát charakteristiku spotřeby energie P = f(V)

Používané typy ventilátorů Osové ventilátory přetlakové nebo rovnotlaké s hřídelem vodorovným nebo svislým natáčivé rozváděcí lopatky umožňují bez tlakových ztrát regulovat nasávané množství vzduchu nebo spalin

Volba vhodného ventilátoru je třeba znát odporovou charakteristiku vzduchovodů, spalinovodů a celého kotle ∆pz=f(V)

Volba vhodného ventilátoru je třeba znát křivku statické účinnosti ventilátoru ηv = f(V)

4

Volba vhodného ventilátoru

Regulace dodávaného množství média pracovní bod = průsečík odporové charakteristiky kotle s tlakovou charakteristikou ventilátoru regulaci lze provádět škrcením natáčením lopatek změnou otáček

Vzduchový ventilátor

Štítek motoru kouřového ventilátoru

5