9 Расчет топок, работающих на разных видах топлива

Предварительно зададимся температурой продуктов сгорания на выходе из топочной камеры. Выберем рекомендуемые температуры для мазута 1000 °С, природного газа 1100 °С.

Для принятой температуры определим энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки по таблицам 7 и 8.

Теплота воздуха (Q_в) складывается из теплоты горячего воздуха и холодного, присосанного в топку для мазута и природного газа:

(9.1)

Теплота воздуха для мазута и природного газа в процентах:

(9.2)

Коэффициент избытка воздуха в топке ( ) принимается по таблице 6. Присосы воздуха в топку ( ) принимаются по таблица 6. Энтальпия теоретически необходимого горячего воздуха ( ) определяется по таблицам 7 и 8.

rI_г.отб  теплота рециркулирующих продуктов сгорания, учитывается только в случае возврата в топку части продуктов сгорания, отобранных из газоходов котла. В данном случае не учитывается.

Теплота Q_в.вн, внесенная в котельный агрегат с поступившим в него воздухом, учитывается только при подогреве его вне агрегата, например в калорифере, устанавливаемом перед воздухоподогревателем. В данном случае не учитывается.

Подсчитаем полезное тепловыделение в топке для мазута и природного газа (кДж/кг или кДж/м³):

(9.3)

Угловым коэффициентом (x) называется отношение количества энергии, посылаемой на облучаемую поверхность, к энергии излучения всей полусферической излучающей поверхности. Угловой коэффициент показывает, какая часть лучистого полусферического потока, испускаемого одной поверхностью, падает на другую поверхность и зависит от формы и взаимного расположения тел, находящихся в лучистом теплообмене.

Коэффициент  учитывает снижение тепловосприятия экранных поверхностей нагрева вследствие их загрязнения наружными отложениями или закрытия огнеупорной массой. Коэффициент загрязнения принимается по таблица 10.

Таблица 10 – Коэффициент загрязнения топочных экранов

Тип экрана	Вид топлива	Значение 
Открытые гладкотрубные и плавниковые настенные	Газообразное	0,65
	Мазут	0,55
	АШ и ПА при Гун > 12 %, тощий уголь при Гун > 8 %, каменные и бурые угли, фрезерный торф	0,45
	Экибастузский при R90<15 %	0,35-0,40
	Бурые угли с Wп > 3,5 % при газовой сушке и прямом вдувании	0,55
	Сланцы северо-западных месторождений	0,25
	Все виды топлива при слоевом сжигании	0,60
Ошипованные, покрытые огнеупорной массой в топках с твердым шлакоудалением	Любое	0,20
Закрытые огнеупорным кирпичом		0,10

Определим коэффициент тепловой эффективности экранов для мазута и природного газа:

(9.4)

Определим эффективную толщину излучающего слоя (м):

(9.5)

где V_т  объем топочной камеры, м³;

F_ст  поверхность стен топочной камеры, м².

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами (k_г) определим по номограмме [Приложение Б]: для мазута k_{г м} = 2,5; для природного газа k_{г пг} = 3,1.

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами при сжигании мазута:

, (9.6)

где С^р, Н^р – содержание углерода и водорода в рабочей массе жидкого топлива;

  абсолютная температура на выходе из топочной камеры (равна принятой по предварительной оценке).

При сжигании природного газа:

(9.7)

Определим коэффициент ослабления лучей. При сжигании жидкого и газообразного топлива коэффициент ослабления лучей (м∙МПа)^-1 зависит от коэффициентов ослабления лучей трехатомными газами (k_г) и сажистыми частицами (k_c):

k = k_г·r_п + k_c, (9.8)

где r_п – суммарная объемная доля трехатомных газов, берется из таблицы 6.

Найдем степень черноты светящейся части факела (а_св) и несветящихся трехатомных газов (а_г) при сжигании мазута и природного газа, какой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трехатомными газами; значения а_св и а_г определяются по формулам:

; (9.9)

(9.10)

Подсчитаем степень черноты факела для мазута и природного газа:

а_Ф = m·а_св + (1 – m)·а_г, (9.11)

где m  коэффициент, характеризующий долю топочного объема, заполненного светящейся частью факела.

Определим степень черноты топки при сжигании мазута и природного газа:

(9.12)

11. Определим параметр М в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки x_т:

(9.13)

Относительное положение максимума температуры для большинства топлив определяется как отношение высоты размещения горелок к общей высоте топки

, (9.14)

где h_г подсчитывается как расстояние от пода топки или от середины холодной воронки до оси горелок, а H_т – как расстояние от пода топки или середины холодной воронки до середины выходного окна топки.

12. Определяется средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания на 1 кг сжигаемого твердого и жидкого топлива или на 1 м³ газа при нормальных условиях [кДж/(кг∙К)] или [кДж(м³∙К)]:

, (9.15)

где Т_а  абсолютная теоретическая (адиабатная) температура горения, определяемая из таблицы 4.5 по значению Q_т, равному энтальпии продуктов сгорания I_a;  абсолютная температура на выходе из топки, принятая по предварительной оценке, К;  энтальпия продуктов сгорания берется из таблицы 4.5 при принятой на выходе из топки температуре; Q_т – полезное тепловыделение в топке (см. п. 3).

13. Определяем действительную. температурe на выходе из топки (°С) по номограмме (рис. 2) или формуле:

. (6.29)

Действительную температуру определили по номограмме из рисунка 2

Определим удельные нагрузки топочного объема (кВт/м³) для мазута и природного газа по формуле:

(9.19)

Рисунок 2 – Номограмма для определения теплопередачи в однокамерных

и полуоткрытых топках

Полученная температура на выходе из топки сравнивается с температурой, принятой ранее в п. 1. Если расхождение между полученной температурой ( ) и ранее принятой на выходе из топки не превысит ±100°С, то расчет считается оконченным.