РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
КОТЛЫ ПАРОВЫЕ СТАЦИОНАРНЫЕ
ВЫБОР И РАСЧЕТ СОПЛОВЫХ УСТРОЙСТВ АППАРАТОВ ОБДУВКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ
РТМ 24.030.51-75
Издание официальное
РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Центральным научно-исследовательским н проектно-конструкторским котлотурбинным институтом им. И. И. Пол-зунова
Директор Н. М. МАРКОВ
Заведующий базовым отраслевым отделом стандартизации К. А. СУПРЯДКИН
Заведующий котельным отделом Н. В. ГОЛОВАНОВ
Руководитель работы и исполнитель И. Е. ДУБОВСКИЯ
ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ Главным управлением атомного машиностроения и котлостроения Министерства тяжелого, анергетиче-ского и транспортного машиностроения
Главный инженер В. Д. ЗОРИЧЕВ
УТВЕРЖДЕН Министерством тяжелого, внергетического и транспортного машиностроения
Заместитель министра П. О. СИРЫЯ
УДК 621.187.322(083.70)
руководят HR ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
КОТЛЫ ПАРОВЫЕ СТАЦИОНАРНЫЕ ВЫБОР И РАСЧЕТ СОПЛОВЫХ УСТРОЙСТВ АППАРАТОВ ОБДУВКИ РТМ 24.030.51 — 75
ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ
Указанием Министерства тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения от 28 мая 1976 г. Me ПС-002 6876 введен как рекомендуемый.
|
Настоящий руководящий технический материал (РТМ) содержит методику выбора и расчета сопловых устройств обдувочных аппаратов для котельных агрегатов при применении в качестве обдувающего агента перегретого или насыщенного пара. РТМ дает возможность определять:
— динамические напоры, создаваемые обдувочной струей на поверхности, при различных углах атаки струи;
— дистанцию эффективной обдувки;
— оптимальные схемы и режимы обдувки с точки зрения защиты поверхностей нагрева от пароэолового износа;
— оптимальные величины размеров сопл обдувочного аппарата и параметров обдувающего пара.
Настоящий РТМ рекомендуется для применении заводами и проектными организациями при проектировании системы обдувки поверхностей нагрева котлоагрегатов.
1. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
а—угол между осью сопла и обдуваемой поверхностью— угол атаки, град;
(^, d7—диаметр сопла Лаваля соответственно в суженном и выходном сечениях, мм;
Rx— расстояние по оси струи от какой-нибудь точки до выходного сечения сопла, мм;
/?, — расстояние от выходного сечения сопла до места пересечения оси струи с обдуваемой поверхностью, мм ;
Rao, — расстояние от точки на поверхности до оси обдувочного аппарата, мм: Rnon — R» cos и;
s — расстояние по нормали от оси выходного сечения сопла до обдуваемой поверхности или вылет сопла, мм;
H'f* —динамический напор на оси струи на рас-тоянии Rx от выходного сечения сопла, кге/м2;
их — скорость струи на оси, м/с; |
Рх—плотность струи на оси. кг-с2/м<;
Hf* — динамический напор на оси струн в месте пересечения оси с поверхностью, кге/м*; /^««.—динамический напор струи в какой-либо точхе поверхности, кге/м*;
У —расстояние по нормали от точки в поперечном сечении струи до ее оси, мм;
Р\лРг—давление пара соответственно перед соплом и в выходном сечении сопла, кге/ом2; v„v7—удельным объем пара соответственно перед соплом и в выходном сечении сопла, м*/хт; Л. — энтальпия пара соответственно перед соплом и в выходном сечении сопла, ккал/кт; —динамический напор в выходном сечении сопла, кге/м2;
г—радиус необдуваемого пространства вблизи аппарата, мм;
Рок?—давление окружающей среды (в газоходе), кпе/м2;
а — коэффициент структуры струи (безразмерный).
2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБДУВОЧНЫХ АППАРАТОВ И ПАРАМЕТРЫ ПАРА ДЛЯ ОБДУВКИ
2.1. Обдувочные аппараты применяются для очистки от шлакоэоловых отложений радиационных, ширмовых и конвективных поверхностей нагрева, а также регенеративных вращающихся воздухоподогревателей .
Эффект обдувки основан на динамическом и частично термическом воздействии на шлако-золовые отложения струи, вытекающей со сверхзвуковой скоростью из сопла обдувочного аппарата.
В качестве обдувочного агента используется перегретый пар давлением (перед соплами) 13— 25 кгс/см2.
В обдувочных аппаратах применяются укороченные сопла Лаваля; угол раскрытия сопла (на |
|
сторону) р-6,5+ 7,5°. Угол атаки а (черт. 1) изменяется в пределах 0—15°.
2.2. Для очистки радиационных поверхностей нагрела топки служит обдувочный аппарат типа ОПР-5-58 с вращательным движением сопловой головки (частота вращения п — 37,5 об/мин). |
гается за счет регулирующего клапана аппарата. Благодаря повышению давления пара по мере выдвижения сопловой головки обеспечивается приблизительно одинаковый динамический напор на обдуваемой поверхности экрана.
2.3. Глубоковыдлижные аппараты тина ОГ |
Число оборотов сопловой головки на позиции обдувки устанавливается по реле времени и может изменяться от 5 до 20 с в зависимости от рода сжигаемого топлива (свойств отложений).
Необходимое давление перед обдувочными аппаратами при обдувке перегретым паром обеспечивается установкой на линии отбора пара из котла регулирующего клапана, редуцирующего давление до заданного. Применение насыщенного мара по условиям эрозии труб поверхностей нагрева нежелательно.
С 1971 г. завод «Мльмарине» выпускает аппараты типа ОМ-0,35 (взамен типа ОПР-5-58). Время обдувки аппарата ОМ-0,35 (черт. 2), устанавливаемое по реле времени, может изменяться в тех же пределах, что в аппарате ОПР-5-58, частота вращения обдувочной трубы л=16 об/мин (1,3]. Аппараты типов ОПР-5-58 и ОМ-0,35 снабжаются двумя соплами диаметром d0-20 мм (Л«25,8 мм), угол атаки струн 0 и 4°. Давление пара перед соплами Pi—18 кгс/см*, температура t\ = 400->450°С. Вылет сопла в топку (от оси сопла до образующих экранных труб) S —70 мм. Для очистки топочных экранов при сжигании высокозольных топлив типа эстонских сланцев завод «Ильмарине» выпускает обдувочные аппараты типа ОГРЭ (черт. 3), характеризующиеся вращательно-поступательным движением сопловой головки в топку. Глубина выдвижения 600 мм. частота вращения сопловой трубы л—16 об/мин. Диаметр сопла </0 = 20 мм (2 шт.). Оси оопл направлены в сторону экрана. Угол атаки а =15°. В процессе выдвижения сопловой головки в топку давление пара перед соплами повышается от 3,0 до номинального Pi-25 кгс/см*, что дости- |
(черт. 4) предназначены для очистки ширмоеых и конвективных перегревателей с коридорным расположением груб. Аппарат типа ОГ характеризуется вращательно-поступательным движением сопловой трубы, частота вращения л —16 об/мин, скорость поступательного движения ш— 1,5 м/мин. Сопловая головка снабжена двумя соплами с do=16 мм (</2«22 мм); угол атаки струи а-0. Давление пара перед соплами pi-13+15 кгс/см3. Обдувка поверхности аппаратами ОГ производится при прямом и обратном ходе сопловой трубы.
При сжигании многозольных топлив (типа эстонского сланца) для очистки ширмовых перегревателей применяются обдувочные аппараты типа ОГП с вращательно-поступательным движением сопловой трубы. В отличие от аппарата ОГ в аппарате ОГП сопла диаметром d0=\2 мм направлены на поверхность ширм (одно сопло--вперед, одно—назад) при угле атаки а—12°.
При приближении сопловой головки к ширме на расстоянии 200— 250 мм давление пара перед соплами снижается («отсечка» пара) до pi—3 + •4-4 кгс/см*. для этой цели аппараты снабжецы поршневым и импульсным клапанами. Дистанция отсечки устанавливается с помощью кулачков на балке аппарата. После прохождения сопловой головкой плоскости ширмы восстанавливается первоначальное давление пара р, (на расстоянии 200— 250 мм от ширмы).
2.4. Для очистки конвективных пучков с коридорным расположением труб в зоне температур газов не выше 600° С применяется певыдвижной вращающийся аппарат типа ОН (черт. 5). |
J — cMMia геми f-иули Muj&aii ? — KlTHt^ 1-г«тд«И метаном
Черт 2
e о*э tt-iWK Mid
Annifir облушка ОГРЭ
М|ЫМ 1-РЫЧАЯЛШ» J - клуио 4 - П9€м»жут*ч*лш I- * - *мсам и(мИ. г-4мм: 1-*ии 1ИМ*м. f-уш Mtuuiia
UU4U" •»>*••- //-«ими r«*«u « fnjMMRH HKi»» II- tbAy+y* m«f. и-и«и ер. »uhi«ii < флааасм: N - **•»»♦«■
Черт 3
Ааяцат обдуим гд)6одмыднайо1 тмд ОГ
Ampai *6д)вм1 fi«a OH
*00
Черт 5
К <-era"i« У-<4|»*Я1и тр»Л*
Черт 6
Частота «ращения обдувочной трубы п = = 16 об/мин. Обдувочная труба снабжена укорочен* ными соплами Лаваля диаметром do-б мм, число сопл на трубе —до 50. Давление пара перед аппаратом устанавливается в пределах 13—20 кгс/см2.
2.5. Для очистки регенеративных воздухоподогревателей применяется обдувочный аппарат типа ОП (черт. 6). Обдувочная труба качающегося типа снабжается сопловой готовкой, диаметр сопла d0 = 18 мм, dj—31 мм.
Давление перегретого пара перед аппаратом />1 = 20 кгс/см2, его температура 400 425° С. Сопло устанавливается на расстоянии 200 мм от поверхности набивки, спорость перемещения сопла 0,0277 рад/мнн (10 град/мин).
2.6. Для обдувки поверхности нагрева может также применяться сжатый воздух давлением pi — = 15-5-25 кгс/см2 перед обдувочным аппаратом. Однако сжатый воздух для целей обдувки не нашел пока применения в СССР в связи с тем, что промышленность не выпускает воздушных компрессоров большой производительности, необходимых для обдувки.
3. ЗАВИСИМОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ НАПОРОВ ОБДУВАЮЩИХ СТРУП ИА ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА
3.1. При истечении струи из сопла с сверхзвуковыми скоростями расширение струи и падение скорости вдоль ее оси являются менее резкими, чем в случае расширения дозвуковой струи.
При истечении схолодной» немзотермической струи в более «горячук» среду скорости на ее оси их получаются выше скорости на оси изотермической струи, плотность на оси р, ниже плотности струи в начальном сечении, а динамический
?х“1
напор на оси —я— практически одинаков для
изотермической и неизотермической струи.
По опытным данным ЦКТИ, динамический напор на оси свободной меизотермичесжой струи, вытекающей из сопла обдувочного аппарата с сверхзвуковой скоростью, в зависимости от динамического напора в устье сопла Н3 и относительного расстоя-
О
ния от точки до выходного сечения сопла равен (2]
месте пересечения оси струи с поверхностью определяется по формуле
При выходе струи из сопла вблизи поверхности коэффициент структуры струи несколько выше, чем для свободной струи, и равен а = 0,049 -5-0.050 при Pi >А>нр; а-0,054 + 0,049 соответственно при р2 — — (0,5+>1,0)роир.
Развитие струи вблизи поверхности сопровождается небольшим искривлением се оси (приближением струи к поверхности).
Расстояние от устья сопла до места пересечения струи с поверхностью /?. связано с величиной вылета сопла от поверхности s следующей зависимостью:
R.
где Д—поправка на искривление оси струи, равная 1—2° при углах атаки соответственно 15—-8°.
3.3. При обдувке поверхности с помощью сопл, расположенных параллельно поверхности (при угле атаки а=0) и на близком от нее расстоянии ($— = 50 + 200 мм), динамические майоры в ее поперечных сечениях убывают по экспоненциальному закону и зависят от обобщенного параметра
При касании струей поверхности расстояние y—s. При обдувке поверхности с углом атаки а = 0 максимальный динамический напор на поверхности достигается на расстоянии /?,-« от устья сопла, зависящем от вылета сопла.
Величина максимального динамического напора струи на поверхности мри а—0 определяется по формуле
//."?в= Н“*<? кге/м2, (5)
где а — коэффициент структуры струи, характеризующий степень ее расширения за соплом. При давлении в выходном сечении сопла ниже окружающего pi— (0,5-5-1,0)р<жр коэффициент структуры изменяется соответственно в пределах 0.050— 0,046. Выражение (1) проверено опытными данными при относительных расстояниях на оси струи
j-» 25+120. При р| >р„нр, а *0.046.
3.2. По опытным данным ЦКТИ, при направлении струи на поверхность с положительным углом атаки в пределах 8—15° динамический напор в
Коэффициент структуры струи в формуле (6) принимается а«0,050 и величина Н** определяется по формуле (2). Для графического определения коэффициента ф в зависимости от параметра
служит черт. 7.
3.4. Динамический напор в выходном сечении сопла Лаваля
H:=2jfk кгс/и2. (7)
Скорость пара на выходе из сопла
с, = 91,5 V lx — ii м/с- (8)
При адиабатическом истечении параметры пара <1. «а и t>a определяются по / — S диаграмме, для
