Тепловой расчет топочной камеры

Общее количество теплоты, переданной излучением от газов к поверхностям топки, определяется разностью между полезным тепловыделением в зоне горения и энтальпией газов на выходе из топки:

Полезное тепловыделение в топочной камере складывается из располагаемой теплоты топлива , а также теплоты холодного и горячего воздуха поступающего в топку.

1. Радиационные свойства продуктов сгорания:

а) зададимся t⁰С газов на выходе из топки – ;

б) Основной радиационной характеристикой продуктов сгорания служит критерий поглощательной способности (критерий Бугера) Bu, который определяется по формуле

где k – коэффициент поглощения топочной среды;

в) коэффициент поглощения газовой фазы продуктов сгорания определяем по формуле:

,

где - давление в топочной камере;

- суммарная объемная доля газов;

- температура газов на выходе из топки в К⁰;

- эффективная толщина излучающего слоя топки:

где и - объем и поверхность стен топки;

г) коэффициент поглощения лучей частицами сажи:

, где

отношение углерода и водорода в рабочей массе топлива;

д) коэффициент поглощения топочной среды:

где - доля топочного объема, заполненного светящимся факелом для газа для мазута =0,55.

2. Расчет суммарного теплообмена в топке:

При тепловом расчете топки мы принимаем t^"_т на выходе из топки дымовых газов, при этом определяют отношение абсолютных t⁰ газов на выходе из топки к адиабатной t⁰С газов в ядре факела, безразмерная температура газов на выходе из топочной камеры:

, где М – коэффициент относительного местоположения ядра факела по высоте топочной камеры: , где коэффициент М₀ = 0,4 для газомазутных топок с настенным расположением горелок

- параметр забалластированности топочных газов

Х_г - относительный уровень расположения горелок

- высота (уровень) расположения горелок в ярусе, при расположении горелок в 2-3 ярусе, принимают среднее значение;

Н_т - расчетная высота заполняющего топку факела от низа топки до середины горизонтального газохода (обычно за Н_т принимают высоту топки)

эффективное значение критерия Бугера:

Критерий радиационного теплообмена определяем по формуле:

, где

- коэффициент сохранения тепла

- коэффициент излучения абсолютно черного тела (абсолютно черное тело – физическая идеализация, применяемая в термодинамике, тело поглощающее все падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее) кВт(м²К⁴)

- средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания определяем по формуле:

Тепло вносимое в топку котла воздухом

, где

- энтальпия горячего воздуха

- энтальпия холодного воздуха

- полезное тепловыделение в топке

- энтальпия продуктов сгорания при t⁰С на выходе из топки t^"_т определяем по таблицам, полученным в результате расчетов энтальпии дымовых газов.

Адиабатическая температура горения определяется интерполяцией значению соответствует теоретическая (адиабатная) температура продуктов сгорания в топке ее находят по формуле вместо Н_г подставляют значение Q_т, а энтальпия газов при 2200⁰С на Н₀;

Коэффициент тепловой эффективности экранов равен произведению условного коэффициента его загрязнения на угловой коэффициент экрана

- угловой коэффициент экранов принимаем ;

- условный коэффициент загрязнения экранов зависит от вида топки и сжигаемого топлива (1 стр. 42. табл. 6-3).

Температуру газов на выходе из топки t^"_т определяем по формуле , где q_F - удельная тепловая нагрузка поверхности топки: или , где

- коэффициент излучения газовой среды в топочной камере;

М - коэффициент относительного местоположения ядра факела по высоте топочной камеры;

М=0,54-0,20 - при сжигании газа и мазута;

М=0,56-0,50 при сжигании твердого топлива;

N=9800 При сжигании газа и мазута в топках большой мощности (300 МВт и более) и N = 9200 в остальных случаях.

Общее количество тепла, переданное излучением от газов к поверхности нагрева топки:

Среднее тепловое напряжение экранов топки:

.

При расчете коэффициента излучения топки необходимо предварительно задаться значением , если полученная из расчета температура газов на выходе из топки будет отличаться от принятой менее ±10⁰С, то уточнение расчета не требуется.

Расчет настенных и потолочных поверхностей пароперегревателя

1. Тепловосприятие настенного и потолочного пароперегревателя в пределах топочной камеры (включая зону выступающих в топку ширм) определим по уравнению:

где - поверхность стен и потолка топки, занятая наноперегревателем, м²;

- коэффициент неравномерности тепловосприятия для потолка и верха топки (для мазута – 0,5-0,6; для газа 0,6-0,8);

- среднее тепловое напряжение экранов топки.

2) Тепловоспреятие стен в области горизонтального газохода определим из уравнения:

поверхностей в поворотной камере из выражения:

где - удельное теплонапряжение поверхности при средней t⁰С газов в горизонтальном газоходе 1000⁰С и в поворотной камере 890⁰С;

- средняя t⁰ в горизонтальном газоходе в К;

- эффективная толщина излучения газов;

Средняя эффективная толщина излучения газов определим:

где - полный расчетный объем топки;

- полная расчетная поверхность топки.

Общее тепловосприятие поворотной камеры:

В барабанном паровом котле суммарное тепловосприятие потолочного пароперегревателя составит:

Повышение энтальпии пара определим по формуле:

тогда энтальпия пара за потолочным перегревателем составит:

.