Температура горения топлива

В топке котельного агрегата происходит горение топлива, при котором химически связанная энергия топлива превращается в теплоту раскаленных продуктов сгорания. Часть теплоты продуктов сгорания и горящего топлива передается излучением поверхностям нагрева, которые размещены в топочной камере. При расчете теплообмена в топке должна быть определена теоретическая температура горения, т.е. та температура, которая получилась бы в случае горения топлива в замкнутом пространстве при полном отсутствии теплообмена со средой (адиабатное горение). Теоретическая температура горения _а соответствует энтальпии продуктов сгорания i_Т , численно равной полезному тепловыделению в топке q_Т. Формула определения такая:

q^|₃ q^|₄ - тепловые потери от химического и механического недожогов топлива, %; V_Гc_Г – средняя суммарная удельная и объемная теплоемкость продуктов сгорания топлива кЖд/кгК или кЖд/м³ К; i_ТЛ – физическая теплота топлива, кЖд/м³; i_В – физическая теплота воздуха или его энтальпия при температуре его на входе в топку, кЖд/м³.

Теоретическая температура горения равна:

_а =

Теоретическая температура горения зависит от теплоты сгорания топлива q^Р_Н, чем она выше, тем выше и температура. Теоретическая температура горения может быть повышена за счет снижения тепловых потерь и величины избытка воздуха в топке. Повышению этой температуры способствует также подогрев вводимого в топку воздуха в воздухоподогревателях.

Также важных параметром, характеризующим работу котла, служит температура горячих газов, покидающих топку "_Т. Основными факторами, определяющими "_Т , являются вид использованного топлива и способ его сжигания.

При сжигании твердого топлива необходимо, чтобы "_Т находилась в установленных пределах. Нижний предел определяется из условия сохранения устойчивости процесса горения. Верхний предел определяется по условиям бесшлаковой работы котельного агрегата. Т.Е. должен быть предотвращен вынос из топки в конвективные поверхности нагрева вместе газами размягченных или расплавленных частиц золы твердого топлива, т.к. расплавленная зола, осаждаясь на относительно холодных поверхностях нагрева, образует прочный слой шлака, резко снижающий восприятие теплоты поверхностями нагрева. Это имеет особенно большое значение при камерном сжигании топлива, когда из топки в газоходы выносится значительно большее количество золы, чем при слоевом сжигании.

Температура дымовых газов в конце камерной топки не должна превышать при сжигании углей 1050 – 1150⁰С. При слоевом сжигании температура может быть снижена до 900 – 1000⁰С, т.к. в этом случае устойчивость горения твердого топлива в слое выше, чем в факеле.

При сжигании газа и жидкого топлива температуру выбирают в пределах 900 – 1200⁰С.

Количество удельной теплоты, переданной поверхностям нагрева, размещенным в топке, излучением, определяется :

q_Л = q_Т – i^//_Т

i^//_Т – удельная или объемная энтальпия дымовых газов при температуре в конце топки, кДж/кг или кДж/м³.

Количество теплоты, отданной лучеиспусканием в топке экранным поверхностям нагрева, является наибольшим по сравнению с теплоотдачей конвекцией от раскаленных газов к поверхности. Оно определяется по уравнениям теплоотдачи и теплового баланса.

q_Л = ₀а_ТН_Л(Т⁴_Ф – Т⁴_С)

₀ = 5,7 10^-8 Вт/(м³К⁴) – коэффициент излучения абсолютно черного тела; а_Т – приведенный коэффициент черноты топки (дается в специальных справочниках); Н_Л - луче воспринимающая площадь поверхности нагрева экранов, м²; Т_Ф – усредненная температура топочной среды (принимается по справочнику) К; Т⁴_С – температура поверхности стенки, К.

Уравнение теплового баланса для топки:

q_Л = Vс_СР(Т_а – Т^||_Т) = ( q_Т – i^//_Т)В^Р.

 = (100 – q₅)/100 – коэффициент сохранения теплоты; V – объем продуктов сгорания, м³/кг или м³/м³; с_СР – объемная теплоемкость продуктов сгорания в интервале температур (Т_а – Т^||_Т), Т_а – адиабатная температура горения топлива, Т^||_Т – температура газов на выходе из топки, К; i^//_Т – удельная или объемная энтальпия газов на выходе из топки; В^Р – действительно сгоревшее в топке количество топлива, кг/с; м³/с.

Конвективные поверхности нагрева, расположенные за топкой (по хлду газов), также рассчитываются на основе двух уравнений: теплового баланса и теплопередачи.

Доля теплоты от полезного тепловыделения q_Т, переданная в топке излучением q_Л, называется коэффициентом прямой отдачи топки:

 = q_Л / q_Т

Коэффициент прямой отдачи топки зависит от площади лучевоспринимающей поверхности, размещенной в топке.