Расчет топки

1 Определение геометрических характеристик топки.

1.1 Активный объем топки .

Границы топки – осевые поверхности экранных труб или обращенные в топку поверхности защитного огнеупорного слоя. В местах незащищенных экранами – стены топочной камеры.

В выходном сечении камеры объем ограничен плоскостями, проходящими через оси первых рядов ширм, фестонов или котельного пучка.

Нижней границей топки служит под. Если воронка холодная – половина воронки.

При слоевом сжигании – площадь колосниковой решетки и вертикальные плоскости, проходящие через концы колосников, скребки шлакоснимателя или элементы шлакового подпора.

Для топок с цепными механическими решетками из объема топки исключается объем слоя топлива и шлака:

- для каменных углей – 150…200 мм;

- для бурых углей – 300 мм;

- для древесной щепы – 500 мм;

- для торфа – уровень ограничительной балки.

Для топок с механическим забрасыванием объем слоя топлива не учитывается.

1.2 Полная поверхность стен топки - сумма плоскостей, ограничивающих объем топочной камеры, и двухсветных экранов:

, м².

Площадь стен, занятая экраном – по расстоянию между осями крайних труб и освещенной длине экранных труб.

Двухсветный экран – двойная площадь.

Лучевоспринимающая поверхность топки, не имеющей ширм, включенных в ее активный объем:

,

где x – угловой коэффициент экрана (по номограмме 1) в зависимости от величины относительного шага s/d и расстояния от оси трубы до обмуровки. Учитывает влияние излучения обмуровки и прямого излучения из топки. Для ошипованных экранов и плавниковых x = 1 и для экранов, закрытых чугунными плитами.

Угловой коэффициент плоскости, проходящей через оси первого ряда труб котельных пучков (фестон, ширма), расположенных в выходном окне топки, равен 1.

Для участков стен, не занятых экранами (амбразуры горелок, лазы, сопла, гляделки) x = 0.

1.3 Эффективная толщина излучающего слоя топки:

1.4 Высота топочной камеры:

– от пода или середины холодной воронки до середины выходного окна топки или до ширм с шагом S < 700мм, заполняющих > 50% верхней части топки, м.

1.5 Средний уровень расположения горелок в топке при совместном сжигании разнородных топлив, когда в каждый ярус подаются разные виды топлива:

где число горелок в ярусе;

m – число ярусов;

определяется от пода или середины холодной воронки до оси горелки, м.

Средний уровень расположения горелок в топке при сжигании одного вида топлива:

Относительный уровень расположения горелок в топке:

Для слоевых топок и топок с подовым расположением горелок

2 Расчет суммарного теплообмена в топке

Применения теории подобия к топочному процессу.

Основные параметры:

- критерий радиационного теплообмена Больцмана Bo;

- критерий поглощательной способности Бугера Bu.

2.1 Определяют адиабатическую температуру горения при коэффициенте избытка в топке и по полезному тепловыделению в топке .

где располагаемое тепло 1кг или 1м³ топлива, кДж/кг;

, кДж/кг,

, кДж/м³,

При отсутствии постороннего подогрева .

тепло, вносимое в топку паровым дутьем, кДж/кг;

тепло, вносимое в топку воздухом, кДж/кг(кДж/м³);

где количество воздуха, подаваемое в топку из воздухоподогревателя, отнесенное к теоретически необходимому для сгорания топлива;

энтальпия теоретического количества воздуха за воздухоподогревателем.

,

где коэффициент избытка воздуха в месте отбора газов на рециркуляцию;

коэффициент рециркуляции газов в низ топки;

тепло рециркулирующих газов, кДж/кг(кДж/м³). Учитывается, если газы отобраны за котлом, в газоходе или из верхней части топки;

где энтальпия газов за местом отбора;

коэффициент рециркуляции:

где объем газа, отбираемого на рециркуляцию, м³/кг(м³/м³);

объем газа в сечении газохода за местом отбора на рециркуляцию, м³/кг(м³/м³).

Объем газов в промежуточной точке тракта от места возврата до места отбора:

, м³/кг(м³/м³),

где объем газов в данном сечении тракта без учета рециркуляции, м³/кг(м³/м³).

2.2 Задаются температурой продуктов сгорания на выходе из топки и определяется (при и и ).

2.3 Определяется средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания:

2.4 Определяется коэффициент тепловой эффективности экранов:

где коэффициент, учитывающий тепловое сопротивление загрязнения или закрытие изоляцией (по табл. 6-3 /1/).

Если стены топки закрыты экранами с разными значениями или экраны покрывают часть поверхности стен, определяется среднее значение:

.

Для неэкранированных участков топочных стен

Для выходного окна топки, отделяющего топку от расположенной за ним поверхности нагрева, определяется коэффициент :

где по табл. 6-3 как для настенных экранов;

коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между топкой и поверхностью нагрева. При размещении за окном топки:

- ширм: для твердого топлива;

для мазута и газа;

- фестона: ;

- котельного пучка: .

При отсутствии непосредственно за окном поверхности нагрева