6. Геометрические характеристики топок

Границами объема являются осевые плоскости экранных труб или обращенные в топку поверхности защитного огнеупорного слоя; в местах, не защищенных экранами, – стены топочной камеры. При наличии холодной воронки за границу объема топки условно принимается горизонтальная плоскость, отделяющая ее нижнюю половину.

В слоевых топках объем ограничивается плоскостью колосниковой решетки и вертикальной плоскостью, проходящей через концы колосников, скребки шлакоснимателя или элементы шлакового подпора.

Полная поверхность стен топки F_ст, м² вычисляется по размерам поверхностей, ограничивающих объем топочной камеры.

Лучевоспринимающая поверхность нагрева настенных и двусветных экранов находится как величина непрерывной плоскости, эквивалентной по тепловосприятию экрану из незагрязненных труб, и рассчитывается по формуле:

Н_л=F_плх=603 м², где х – угловой коэффициент экрана; F_пл – площадь стены, занятая экраном, определяется как произведение расстояния между осями труб данного экрана в, м на освещенную длину экранных труб l, м

F_пл=вl, м²

Эффективная толщина излучающего слоя в топке вычисляется по формуле:

, м

где V_т и F_ст – объем и поверхность стен топочной камеры, м³ и м².

7. Расчет теплообмена в топочной камере

При поверочном расчете топочной камеры котлоагрегата предварительно принимается значение температуры газов на выходе из топки V_т’’.

Температура газов на выходе из топочной камеры выбирается из условий предупреждения шлакования последующих поверхностей нагрева. При размещении в верхней части топки ширм температура на входе в них для шлакующих топлив принимается не более 1200 С. Для не шлакующих топлив не выше 1250 С. Температура газов перед фестоном, расположенного в верхнем горизонтальном газоходе принимается не более значений, приведенных в табл.7.1.

Таблица 7.1

Топливо	Температура, C
АШ, ПА и Т	1050
Кизеловский, Г	1050
Кемеровский СС	1050
Канско-Ачинский, Б	950
Подмосковный, Б	1000
Мазут, газ	1050 – 1100

Примем температуру газов на выходе из топки для бурого угля V_т’’ = 1000 ⁰С.

По принятой температуре газов на выходе из топки ’’_т и адиабатической температуре сгорания топлива Т_а определяют тепловые, излучательные характеристики газов, с использованием геометрических параметров топочной камеры и закономерностей лучистого теплообмена расчетным путем определяют выходную температуру газов ’’_т. Для расчета этой температуры используют формулу:

где Т_а – адиабатическая температура сгорания, определяется в К по полезному тепловыделению в топке Q_т, кДж/кг

где – располагаемое тепло топлива, кДж/кг,

Q_в – тепло, вносимое в топку воздухом, кДж/кг

По таблице 3.2 определяем адиабатическую температуру сгорания топлива методом интерполяции:

1900⁰С – 17083,31кДж/кг

2000⁰С – 18077,39 кДж/кг

Получаем Т_а = 1938,61⁰С = 2211,61 К

Параметр М определяется в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки

При сжигании мазута и газа

М=0,54 – 0,2х_т

Независимо от величины х_т максимальное значение М принимается не более 0,5 (для камерных топок). Для полуоткрытых топок при сжигании высокореакционных твердых топлив, газа и мазута М=0,48

Принимаем М=0,46

Параметр _ср – среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов определяют по формуле

где х – угловой коэффициент ( х=0,9)

 - коэффициент загрязнения экрана, = 0,55

F_ст - поверхность стен топки

Расчетный расход топлива В_р определяется по п.5

Параметр  - коэффициент сохранения тепла определяется по п.5.

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива определяется в кДж/кгК по формуле

где Q_т – полезное тепловыделение в топке,

Н’’_т – энтальпия продуктов сгорания 1 кг топлива при принятой температуре и коэффициенте избытка воздуха на выходе из топки’’_т, кДж/кг

Степень черноты топки

где  - соотношение между площадью зеркала горения и полной поверхностью стен топки F_ст;

;

где R – площадь зеркала горения слоя топлива, расположенного на колосниковой решетке, м². Для камерных топок =0.

Величину а_т можно определить по значениям а_ф на выходе из топки.

При сжигании твердых топлив эффективная степень черноты факела определяется по формуле:

Коэффициент ослабления лучей топочной средой рассчитывается в 1 /(м МПа) по формуле:

R=R_гr_n+R_зл_зл+R_коксx₁ x₂

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, 1 /(м Мпа)

где _г – плотность дымовых газов, принимается равной 1,3 кг/м³;

_зл – безразмерная концентрация золы в дымовых газах;

Определим по монограмме 4, кривая 2 R_зл = 8,8 1/(м кгс/см²).

R_кокс – эффективный коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами R_кокс=1.

Безразмерные величины х₁ и х₂ учитывающие влияние концентрации коксовых частиц в факеле зависят от вида топлива (х₁) и способа сжигания (х₂). Для низкореакционных топлив (АШ, ПА, Т) х₁=1; для высокореакционных топлив х₁=0,5; при камерном сжигании топлив х₂=0,1; при слоевом х₂=0,03;

Коэффициент ослабления лучей для трехатомных газов R определяется в 1/мМпа по формуле

Суммарная объемная доля трехатомных газов

Суммарное парциальное давление газов

P_n=r_n = 1,30,2252=0,2928 МПа

Коэффициент ослабления лучей для трехатомных газов R определяем по монограмме 3 R_г = 3 1/(м кгс/см²).

R=0,22523+8,80,00922+10,50,1=0,9571 1/(м кгс/см²).

Эффективная степень черноты факела при значении степени –Rρs=1,98

Степень черноты топки

Количество тепла, воспринятое в топке на 1 кг топлива, кДж/кг

Q_л=(Q_т – H_т^’’)=0,9912(17467,13– 8386,16)=9001,08 кДж/кг

Средняя тепловая нагрузка поверхностей нагрева топки, Вт/м²

Вт/м²

В заключении расчета температура газов на выходе из топки, полученная по формуле сравнивается с принятым значением. Если полученная расчетным путем температура отличается от принятого значения более чем на 100С, то следует уточнить величину VC_ср и а_ф по полученному расчетом значению температуры и повторить расчет.

Сравнение, мы приняли 1000, а в результате получилась 982,36С

Литература

1. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). Энергоатомиздат 1983.

2. Сидельковский Л.Н., Юренев В.И. Котельные установки промышленных предприятий. Учебник для ВУЗов. Энергоатомиздат. 1988.

3. Резников М.И., Липов Ю.М. Котельные установки электростанций. Учебник для ВУЗов. Энергоатомиздат. 1988.

4. Амерханов Р.А., Бессараб А.С., Драганов Б.Л., Рудобашта С.П. Теплотехнические установки и системы сельского хозяйства. М. Колос. – Пресс.2002.

5. Методические указания по курсовому проектированию «Тепловой расчет котельных агрегатов(Часть первая)» В.Ш.Магадеев 2005г.

Александров В.Г. Паровые котлы малой и средней мощности. Изд.2-е перераб и доп. «Энергия» 1972

6. Роддатис К.Ф. Котельные установки. М. «Энергия» 1977

Содержание

Исходные данные по топливу………………………………………………………….21

Объемы воздуха и продуктов сгорания……………………………………………….21

Энтальпия воздуха и продуктов сгорания…………………………………………….23

Коэффициент избытка воздуха и присосы в котельном агрегате…………………...24

Тепловой баланс котельного агрегата………………………………………………...25

Геометрические характеристики топок……………………………………………….27

Расчет теплообмена в топочной камере………………………………………………28

Литература………………………………………………………………………………32