Расчёт тяги котельной: формула, совместный подбор дымосос и дутьевой вентилятор
«Тягу котельной рассчитывают по сумме сопротивлений газового тракта — дымосос должен преодолеть их с запасом +20% по СП 89.13330.»
Тяга котельной — разрежение, которое дымосос создаёт в газовом тракте (топка → дымоходы → труба) для надёжного отвода продуктов сгорания. Расчёт ведётся в два этапа: определение расхода дымовых газов (м³/ч) и суммарного сопротивления тракта (Па). По СП 89.13330.2016 разрежение в топке при уравновешенной тяге — 5–20 Па. Дымосос и дутьевой вентилятор подбираются в паре, иначе баланс давления в топке нарушится.
- Расход дымовых газов: Gг = B × Vг × (1 + t_ух / 273), для газа Vг ≈ 10,5 нм³/нм³
- Разрежение в топке по норме: 5–20 Па ниже атмосферного (СП 89.13330.2016)
- Запас по подбору: +10% к расходу и +20% к давлению — обязателен по п. 9.7
- Дымосос серии Д — до +200°С, серии ДН — до +250°С уходящих газов
- Присосы холодного воздуха при разрежении >50 Па снижают КПД котла на 2–5%
- Дымосос и дутьевой подбираются в паре — несогласованный выбор ведёт к дымлению или хлопкам
в топке котла
по СП 89.13330
для серии ДН
Как работает тяга котельной
В промышленной котельной газовый тракт — это путь продуктов сгорания от топки до дымовой трубы. Дымосос откачивает газы из этого тракта, создавая разрежение. Разрежение «тянет» свежий воздух через горелку в топку. Дутьевой вентилятор нагнетает этот воздух с положительным давлением до горелки. Итог — в топке давление близко к нулю (атмосферному), чуть ниже: −5 до −20 Па.
Если дымосос слабее, чем нужно — давление в топке уходит в положительную зону: газы выдавливаются через неплотности в котельную. Если дымосос слишком мощный — разрежение в топке −50 Па и более: через неплотности засасывается холодный воздух, КПД котла падает, уходящие газы охлаждаются ниже точки росы — конденсат в газоходах.
Расчёт расхода дымовых газов
Объёмный расход дымовых газов — входной параметр для подбора дымососа:
Gг = B × Vг × α × (1 + t_ух / 273)
Где:
- B — расход топлива (нм³/ч или кг/ч)
- Vг — теоретический объём продуктов сгорания при полном сгорании: для природного газа ≈ 9,5 нм³/нм³, при α = 1,10 итого ≈ 10,5 нм³/нм³
- α — коэффициент избытка воздуха (1,05–1,15 для газовых горелок)
- t_ух — температура уходящих газов (°С): для водогрейных котлов обычно 160–220°С
Пример расчёта для котла 10 МВт
Газовый котел ДКВР 10-13, КПД = 90%. Расход природного газа B ≈ 1 080 нм³/ч. Температура уходящих газов t_ух = 200°С. Коэффициент α = 1,10.
Gг = 1 080 × 10,5 × (1 + 200/273) = 1 080 × 10,5 × 1,73 ≈ 19 620 м³/ч
С запасом +10%: G расч = 21 600 м³/ч.
Пошаговый расчёт сопротивления газового тракта
-
1Сопротивление котла (топка + конвективный пучок + экономайзер)
Берётся из паспорта котла. Для ДКВР 10-13: сопротивление котлоагрегата 300–600 Па. Если паспорта нет — ориентир: 250–700 Па для водогрейных котлов 5–15 МВт.
-
2Потери в газоходах (дымопроводах)
Удельные потери в прямых газоходах при скорости 6–10 м/с: 5–15 Па/м. Плюс местные сопротивления: колено ≈ 10–30 Па, шибер (задвижка) ≈ 20–80 Па.
ΔP газоход = Σ(l × R) + Σ(ζ × ρ × v² / 2)Для котельной с 30 м газоходов и 3 поворотами: ≈ 200–400 Па.
-
3Воздухоподогреватель (если есть)
Сопротивление воздухоподогревателя по газовой стороне: 100–350 Па из паспорта изготовителя.
-
4Регулятор тяги / шибер дымовой трубы
Сопротивление при расчётном открытии: 50–150 Па. Прибавить разрежение в топке 10–15 Па.
-
5Суммировать и добавить запас
Итог для котла 10 МВт: 400–1 200 Па (котёл 500 Па + газоходы 300 Па + регулятор 100 Па + разрежение 15 Па). С запасом +20%: P расч = 960–1 440 Па.
По аэродинамической характеристике — выбрать типоразмер ДН с G = 21 600 м³/ч и P = 1 200–1 450 Па.
| Элемент тракта | Сопротивление (Па) | Примечание |
|---|---|---|
| Котёл (топка + конвективный пучок) | 200–600 | Из паспорта котла |
| Экономайзер | 50–200 | По паспорту экономайзера |
| Воздухоподогреватель (газовая сторона) | 100–350 | При наличии |
| Газоходы прямые (за 1 м) | 5–15 | При скорости 6–10 м/с |
| Колено газохода 90° | 10–30 | — |
| Шибер (регулятор тяги) | 50–150 | При расчётном открытии |
| Заданное разрежение в топке | 5–20 | По СП 89.13330, п. 9.5 |
| Итого типовой котел 5–15 МВт | 600–1 500 | Перед запасом +20% |
Типичные ошибки при расчёте тяги
Дымосос подобрали по расчётной тяге, дутьевой — по расходу воздуха, независимо. При пуске давление в топке уходило в положительную зону (+15 Па) — котёл дымил через неплотности лаза и гляделок.
Правильно: обе машины подбираются в паре. Проверяется суммарный баланс: при номинальном расходе обеих машин разрежение в топке должно быть 5–20 Па. Разница характеристик компенсируется регулированием шиберами и ЧРП.
Расчёт сделали для t_ух = 160°С (из паспорта котла при номинале), а котёл работал на 60% нагрузки с t_ух = 100°С. Плотность газов выше, объёмный расход меньше — дымосос создаёт избыточное разрежение −60 Па, присосы воздуха, конденсат в трубе.
Правильно: расчёт вести для двух режимов — номинального (максимальный объём) и частичного (минимальная температура, максимальная плотность). Дымосос выбирать с ЧРП для регулирования под переменный режим.
Котёл на твёрдом топливе — уходящие газы 220–240°С. Поставили дымосос серии Д (максимум +200°С). Через 3 месяца — разрушение подшипниковых узлов и прогорание рабочего колеса.
Правильно: при t_ух выше 200°С — только серия ДН (до +250°С). При использовании твёрдого топлива — добавить запас 20°С к расчётной температуре газов.
Нормативные требования
- СП 89.13330.2016 «Котельные установки», п. 9.5 — требования к разрежению в топке (5–20 Па) и синхронному управлению тягодутьевыми машинами.
- СП 89.13330.2016, п. 9.7 — запасы производительности: +10% к расходу, +20% к давлению при подборе.
- ГОСТ 10616-2021 «Вентиляторы радиальные и осевые» — типоразмерный ряд и аэродинамические характеристики серий Д и ДН.
- ГОСТ 5389-2013 «Котлы паровые и водогрейные» — требования к измерению разрежения в топке (не менее двух точек замера).
- ТР ТС 010/2011 — обязательное декларирование тягодутьевых машин Д, ДН, ВД, ВДН.
Рассчитаем тягу котельной и подберём дымосос + дутьевой в паре
Пришлите паспорт котла и схему газового тракта — инженер выполнит расчёт за 1 рабочий день бесплатно.
Подбор дымосос + дутьевой в паре — рекомендации Аквент
Часто задаваемые вопросы
Gг = B × Vг × (1 + t_ух/273), где B — расход топлива, Vг ≈ 10,5 нм³/нм³ для газа при α=1,10, t_ух — температура уходящих газов. Далее суммировать сопротивления тракта (котёл + газоходы + регуляторы) и добавить запас +10%/+20%. Дымосос выбрать так, чтобы расчётная точка попала в зону КПД ≥ 72%.
По СП 89.13330.2016, п. 9.5 — разрежение в топке 5–20 Па ниже атмосферного. Избыточная тяга (-50 Па и более) вызывает присосы холодного воздуха и снижение КПД котла на 2–5%. Недостаточная тяга (давление в топке > 0) — дымление через неплотности.
Естественная тяга — за счёт разности плотностей горячего дыма и холодного воздуха, зависит от высоты трубы и температуры. Летом — на 30–50% слабее. Искусственная тяга — дымосос, стабильна при любой погоде, регулируется. Для котлов 1 МВт+ при переменном режиме искусственная тяга обязательна.
Дымосос — по расходу газов и сопротивлению газового тракта. Дутьевой — по расходу воздуха и сопротивлению воздушного тракта. Совместная проверка: при номинальном расходе обеих машин разрежение в топке = 5–20 Па. Разница характеристик компенсируется ЧРП или шиберами.
Уравновешенная тяга — давление в топке близко к атмосферному (−5 до −20 Па). Дутьевой нагнетает воздух до горелки, дымосос откачивает газы после котла. Автоматика синхронизирует обе машины, удерживая разрежение в заданном диапазоне.
Дымление — признак положительного давления в топке. Причины: недостаточная производительность дымососа (засорение, износ, неверный типоразмер), засорение газового тракта (конвективный пучок, экономайзер), нарушение баланса дымосос/дутьевой, закрытый шибер дымохода.
Высокая труба создаёт естественную тягу, но летом — на 30–50% слабее. При нагрузке 1 МВт+ и переменном режиме работы естественной тяги недостаточно. Дымосос обеспечивает стабильную регулируемую тягу при любой температуре наружного воздуха.
Похожие материалы
Рассчитаем тягу и подберём тягодутьевые машины под ваш котёл
Пришлите паспорт котла, тип топлива и схему газового тракта. Инженер выполнит расчёт и подберёт серию Д/ДН + ВД/ВДН в паре за 1 рабочий день бесплатно.