5. Т епловой расчет топки

Рисунок 2 – Эскиз топки

Тепловой расчет топочной камеры является одним из наиболее ответственных этапов проектирования, т.к. он не только задает ряд величин, необходимых для расчета конвективных поверхностей нагрева, но и во многом определяет конструктивный облик и габариты всего парового котла.

При поверочном расчете топки по чертежам необходимо определить:

объем топочной камеры; степень ее экранирования; площадь поверхности стен и площадь лучевоспринимающих поверхностей нагрева; конструктивные характеристики труб экранов; расстояние между осями труб.

Целью поверочного расчета является оценка:

1. эффективности работы топки по условиям обеспечения минимальных потерь тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива;

2. эффективности шлакования топочных экранов в зоне максимального тепловыделения;

3. работы поверхностей нагрева, расположенных на выходе из топки (ширм, фестона, конвективного пароперегревателя) по условиям шлакования.

5.1 Определение геометрических характеристик топки

Для определения геометрических характеристик топки составляется ее эскиз (рисунок 2). Активный объем топочной камеры складывается из объема верхней, средней (призматической) и нижней частей топки. Границами объема являются осевые плоскости экранных труб или обращенные в топку поверхности защитного огнеупорного слоя, в местах, не защищенных экранами, – стены топочной камеры. В выходном сечении топки объем ограничивается поверхностью, проходящей через оси первого ряда ширмового пучка, фестона или ко-

т ельного пучка. Границей объема нижней части топки служит под топки. При наличии холодной воронки за границу объема условно принимается горизонтальная плоскость, отделяющая ее нижнюю половину. Сечение топки по осям труб экранов, м², определяется на основании полного тепловыделения при сгорании топлива и теплового напряжения сечения топки :

.

(5.1)

Общая поверхность стен топочной камеры , м², определяется по геометрическим размерам топки как сумма поверхностей фронтовой стены , задней стены , потолка , холодной воронки (пода) , двух поверхностей боковых стен и площади выходного газового окна .

Общая поверхность стен топочной камеры , м², определяется по геометрическим размерам топки как сумма поверхностей фронтовой стены , задней стены , потолка , холодной воронки (пода) , двух поверхностей боковых стен и площади выходного газового окна .

Эффективность работы топки по условиям обеспечения минимальных потерь тепла оценивается значением удельного теплового напряжения топочного объема, кото­рое должно быть не более рекомендуемого нормами, иначе в топке не будет обес­печиваться хороший выжиг топлива, и действительные потери тепла от химическо­го и механического недожога будут больше принятых по рекомендуемым нормам при определении КПД котла.

Т аблица 5  Конструктивные данные топки

Наименование	Обозначение	Размерность	Стенки топки				Суммарная площадь топки
			Фронт и свод	Боковые	Задняя	Выходные окна
Общая площадь Расстояние между осями крайних труб Освещенная длина труб Площадь занятая лучевоспринимающей поверхностью Наружный диаметр экранных труб Шаг экранных труб Расстояние от оси экранных труб до кладки Отношение Отношение	Fст b lосв Fпр d S e S/d e/d	м2 м м м2 мм мм мм	49,84 4,3 10,431 44,85 60 110 50 1,833 0,833	68,9 4,04 7,675 67,01 60 110 50 1,833 0,833	29,93 4,3 6,264 26,94 60 80 50 1,833 0,833	12,64 4,3 2,646 11,378 60 250 50  	161,3 145,2
Угловой коэффициент экрана			0,8334	0,8334	0,9334	
Площадь лучевоспринимаемой поверхности открытых экранов	Hл ср	м2	37,363	51,68	25,13	178	125,6

Т аблица 6 – Тепловой расчет топки

Наименование	Обозначение	Единица величины	Расчётная формула или способ определения	Расчёт
Суммарная площадь лучевоспринимающей поверхности			По замерам и расчетам, по чертежу	145,182
Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов			Так же	125,6
Полная площадь стен топочной камеры			Так же	161,313
Степень экранирования топки	x	—		0,9
Коэффициент снижения тепловосприятия экранных поверхностей вследствие загрязнения		—	По рекомендациям	0,65
Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности		—		0,506
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м		3,28
Полная высота топки		м	По конструктивным размерам	9,85
Высота расположения горелок		м	Так же	4,11
Относительный уровень распо- ложения горелок		—		0,42
Параметр, учитывающий относительное положение max температуры пламени	М	—		0,381
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки		—	По табл. 1	1,1
Присос воздуха в топке		—	По табл. 1	0,05

Таблица 6 – Продолжение

Температура подогретого воздуха перед воздухоподогревателем			Предварительно выбирается или задается	30
Энтальпия горячего воздуха			По h-v-табл.	4592
Полезное тепловыделение в топке				38501
Теоретическая температура горения			По h-v-табл.	1963
Температура газов на выходе из топки			Выбирается предварительно	1100
Энтальпия газов на выходе из топки			По h-v-табл.	20136,9
Cредняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания				21,3
Объёмная доля водяных паров		—	По табл. 2	0,186
Объёмная доля трёхатомных Газов		—	По табл. 2	0,0888
Cуммарная объёмная доля газов		—		0,2755
Произведение				0,0903
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами			Формула 2.1	6,73
Степень черноты факела		—	m.aсв+(1-m).aг	0,45
Cтепень черноты топочной камеры		—		0,62
Т-ра газов на вых. из топки			По формуле 2.4	1154
Энтальпия газов на выходе из топки			По h-v-табл.	21185

Таблица 6 – Продолжение

Количество тепла воспринимаемого в топке				17099
Cредняя тепловая нагрузка лучевоспринимающей поверхности нагрева				175,6