2.5. Расход топлива

Располагаемая теплота топлива

Q = Q + Q_вн + i_тл,

Q = 21151 + 1487 + 36 = 22674 кДж/кг.

Энтальпия уходящих газов

I'_ух = q₂Q_р^р/(100 – q₄) + I_хв,

I'_ух = 6,5 ∙ 22674/(100 – 4,5) + 238 = 1719 кДж/кг.

Температура уходящих газов (табл. 1)

t'_ух = 164°С.

Степень сухости получаемого пара:

х = (0,95…0,98) = 0,95.

Энтальпия сухого насыщенного пара (по таблицам водяного пара) при задан­ном давлении:

i" = 2792 кДж/кг.

Скрытая теплота парообразования:

r = 1948 кДж/кг.

Энтальпия влажного пара:

i_x = i" – (1 – x)r,

i_x = 2792 – (1 – 0,95)·1948 = 2695 кДж/кг.

Энтальпия питательной воды перед экономайзером (при t_в2):

i_пв = 377 кДж/кг.

Секундный расход топлива

В_р = ,

В_р = = 0,77 кг/с.

2.6. Расчет теплообмена в топке

Луче-воспринимающая поверхность топки находится как сумма луче-во­с­при­нимающих поверхностей экранов, т.е.

Н_л = Н_лэ + Н_пэ + Н_зэ,

где Н_лэ – поверхность левого бокового экрана,

Н_пэ – поверхность правого бокового экрана;

Н_зэ – поверхность заднего экрана;

Н_лэ = Н_пэ = L_тl_бэх_бэ;

Н_зэ = В_зэl_зэх_бэ;

L_т – длина топки;

l_бэ – длина трубок бокового экрана;

В_зэ – ширина заднего экрана;

х_бэ – угловой коэффициент бокового экрана;

l_зэ – длина трубок заднего экрана;

х_зэ – угловой коэффициент заднего экрана.

Ввиду сложности определения длин трубок, величину луче-воспринима­ю­щей поверхности нагрева возьмем из технической характеристики котла:

Н_л = 92,1 м².

Полная поверхность стен топки, F_ст, вычисляется по размерам поверхно­с­тей, ограничивающих объем топочной камеры. Поверхности сложной конфигурации приведем к равновеликой простой геометрической фигуре.

Площадь поверхностей стен топки:

– фронт котла:

F_фр = 2,75 ∙ 4,93 = 13,6 м²;

– задняя стенка топки:

F_зс = 2,75 ∙ 4,93 = 13,6 м²;

– боковая стенка топки:

F_бс = 4,80 ∙ 4,93 = 23,7 м²;

– под топки:

F_под = 2,75 ∙ 4,80 = 13,2 м²;

– потолок топки:

F_пот = 2,75 ∙ 4,80 = 13,2 м².

Полная поверхность стен:

F_ст = F_фр + F_зс + 2F_бс + F_под + F_пот,

F_ст = 13,6 + 13,6 + 2 ∙ 23,7 + 13,2 + 13,2 = 101,0 м².

Величина топочного объема:

V_т = 2,75 ∙ 4,80 ∙ 4,93 = 65,1 м³.

Степень экранирования топки:

Ψ = Н_л/F_ст,

Ψ = 92,1/101,0 = 0,91.

Коэффициент сохранения теплоты

φ = 1 – q₅/100,

φ = 1 – 0,5/100 = 1,00.

Эффективная толщина излучающего слоя

S = 3,6V_т/F_ст,

S = 3,6 · 65,1/101,0 = 2,32 м.

Адиабатная (теоретическая) энтальпия продуктов сгорания

I_a = Q (100 – q₃ – q₄)/(100 – q₄) + I_гв – Q_вн,

I_a = 22674·(100 – 0,5 – 0,5)/(100 – 0,5) + 1725 – 1487 = 22798 кДж/кг.

Адиабатная (теоретическая) температура газов:

Т_а = 1835°С = 2108 К.

Принимаем температуру газов на выходе из топки:

Т'_т = 800°С = 1073 К.

Энтальпия газов на выходе из топки (табл. 1) при этой температуре

I'_т = 9097 кДж/кг.

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания

(V_гС_ср) = (I_a – I'_т)/(t_a – t'_т),

(V_гС_ср) = (22798 – 9097)/(1835 – 800) = 13,24 кДж/(кг·град).

Условный коэффициент загрязнения поверхности нагрева при слоевом сжигании топлива:

ξ = 0,60.

Тепловое напряжение топочного объема:

q_v = BQ /V_т,

q_v = 0,77 · 22674/65,1 = 268 кВт/м³.

Коэффициент тепловой эффективности

Ψ_э = Ψξ,

Ψ_э = 0,91 · 0,60 = 0,55.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

,

∙0,228 = 5,39 (м·МПа)^–1.

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами:

k_с = 0,3(2 – α)(1,6Т_т/1000 – 0,5)С^р/Н^р,

k_с = 0,3·(2 – 1,28)·(1,6 · 1073/1000 – 0,5)·54,6/3,9 = 3,68 (м·МПа)^–1.

Часть золы топлива, уносимая из топки в конвективные газоходы: а_ун = 0,1.

Масса дымовых газов

G_г = 1 – А^р/100 + 1,306αV^о,

G_г = 1 – 21,3/100 + 1,306 · 1,28 · 5,54 = 10,0 кг/кг.

Коэффициент ослабления лучей взвешенными частицами летучей золы ([1] рис. 5.3) при принятой температуре t_т:

k_зл = 7,5 (м·ата)^–1.

Коэффициент ослабления лучей частицами горящего кокса:

k_к = 0,5 (м·ата)^–1.

Концентрация золовых частиц в потоке газа:

μ_зл = 0,01А^ра_ун/G_г,

μ_зл = 0,01 · 21,3 · 0,1/10,0 = 0,002.

Коэффициент ослабления лучей топочной средой:

k_т = k_г + k_злμ_зл + k_к,

k_т = 5,39 + 7,5 · 0,002 + 0,5 = 5,91 (м·ата)^–1.

Эффективная степень черноты факела:

а_ф = 1 – е^–kтРтS,

а_ф = 1 – 2,7^{–5,91·0,1·2,32} = 0,74.

Отношение зеркала горения к полной поверхности стен топки при слоевом горении:

ρ = F_под/F_ст,

ρ = 13,2/101,0 = 0,13.

Степень черноты топки при слоевом сжигании топлива:

а_т = ,

а_т = = 0,86.

Величина относительного положения максимума температур для слоевых топок при сжигании топлива в тонком слое:

Х_т = 0,1.

Параметр, характеризующий распределение температур по высоте топки:

М = 0,59 – 0,5Х_т,

М = 0,59 – 0,5 · 0,1 = 0,54.

Расчетная температура газов за топкой:

Т_т = ,

Т_т = = 1090К = 817°С.

Расхождение с предварительно принятым значением составляет:

∆t_т = t_т – t'_т,

∆t_т = 817 – 800 = 17°С< ± 100°C.

Энтальпия газов за топкой:

I_т = 9259 кДж/кг.

Количество тепла, переданное в топке:

Q_т = φВ(I_a – I_т),

Q_т = 1,00 · 0,77·(22798 – 9259) = 10425 кВт.

Коэффициент прямой отдачи:

μ = (1 – I_т/I_а)·100,

μ = (1 – 9259/22798)·100 = 59,4%.

Действительное тепловое напряжение топочного объема:

q_v = Q_т/V_т,

q_v = 10425/65,1 = 160 кВт/м³.