Методика поверочного теплового расчета топки

1.Задаются температурой продуктов сгорания на выходе из топки при сжигании твердого топлива (850°С - 950°С), мазута (1000°С-1050°С); природного газа (1050°С-1100°С)

 

2.Определяется эффективная толщина излучающего слоя (М) по формуле:

S = 3,6 * Vт/F_ст

Vт – объем топочной камеры, м³ (конструктивные характеристики котла)

F_ст- поверхность стен топочной камеры, м³ (конструктивные характеристики котла)

3.Определяется парциальное давление 3^х атомных газов и водных паров по формуле:

Pn = r_n P

r_n- объемная доля 3^х атомных газов и водяных паров (см. таблицу расчета 2 Курсового проекта)

Р- давление в топочной камере котлоагрегата (принимается – 0,1 МПа).

 

4. Рассчитывается теплота воздуха внесенная в котельный агрегат. Для котлов не имеющих воздухонагревателей по следующей формуле: (кДж/кг, кДж/м³)

Q_в= α_r H^о_х.в.

α_r- коэффициент избытка воздуха в топке (см. таблицу 2 п.1. курсового проекта)

H_в – энтальпия холодного воздуха (см.таблицу 5 п. расчета курсового проекта)

5. Определяется полезное тепловыделение в топке (кДж/кг, кДж/м³)

q₃, q₄, q₅, - потери от химической неполноты горения топлива, механической неполноты горения и потери тепла в окружающую среду (см.таблицу 5 расчета курсового проекта)

Q_в- теплота внесенная в топку с воздухом.

 

6. Определяется угловой коэффициент (отношение количества посылаемой энергии на облучаемую поверхность и энергии излучения всей полусферической излучающей поверхности) по формуле:

S- шаг экранных труб, мм(конструктивные характеристики котла)

d- диаметр труб, мм (конструктивные характеристики котла)

 

7. Определяется коэффициент тепловой эффективности экранов по формуле:

ζ

ζ – коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия экранных поверхностей нагрева вследствие их загрязнения наружными отложениями. (Принимаем при использовании газообразного топлива - 0,65; мазута- 0,55; все виды топлива при слоевом сжигании топлива- 0,6.

 

8. Определяется коэффициент ослабления лучей.

8.1 При сжигании жидкого и газообразного топлива коэффициент ослабления лучей (м МПа)^-1зависит от коэффициентов ослабления лучей трехатомными газами (k_r) и сажистыми частями (k_с) определяется по формуле:

k = k_r r_n+k_c

r_n- суммарная объемная доля трехатомных газов (см.таблицу 2 Курсового проекта)

k_r- коэффициент ослабления лучей трехатомными газами(1/м.МПа) определяется:

- по номограмме (рис.1) в зависимости от произведения парциального давления трехатомных газов и водяных паров (Р_n) (cм.п.3. методики) и толщины излучающего слоя S (cм.п.2. методики)

- объемной доли водяных паров (r_H2O,см.таблицу 2 Курсового проекта)

- температуры на выходе из топки (см.п.1.методики расчета)

k_c- коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами (1/м.МПа)^-1 определяется по формуле:

α_r- коэффициент избытка воздуха в топке

Т_т – абсолютная температура на выходе из топочной камеры, ⁰К

С^p, H^p- содержание углерода и водорода в рабочей массе жидкого топлива.

При сжигании природного газа определяется по формуле.

C_mH_n- процентное содержание входящих в смесь природного газа углеводородных соединений.

8.2. Коэффициент ослабления лучей k для твердого топлива определяется по формуле:

k = k_r r_n + k_зл μ_зл + k_к

k_r, r_n – смотри п. 8.1. методики.

k_зл – коэффициент ослабления лучей золовыми частицами (см.рис.2)

μ_зл – средняя массовая концентрация золы. (см. табл.2 Курсовой проект)

k_к- коэффициент ослабления лучей частицами кокса. При сжигании антрацитов и тощих углей принимается -0,3, при сжигании каменных и бурых углей – 0,15.

 

9. Определить степень черноты факела (а_ф)

9.1 При сжигании жидкого и газообразного топлива по формуле:

а_ф= m а_cв+ (1-m) a_несв.

 

а_cв- степень черноты светящейся части факела определяется по суммарной оптической толщине среды светящейся части факела, ( k_r r_n + k_с)*Р*S (рис.3)

k_r , r_n, k_с- смотри п.8.1. методики

Р- давление в топочной камере котлоагрегата – 0,1 МПа

S- эффективная толщина излучающего слоя

α_{несв –} степень черноты несветящейся части факела определяется по суммарной оптической толщине несветящейся части факела, k_r r_n*P *S (рис.3)

m- коэффициент характеризующий долю топочного объема, заполненного светящейся частью факела, принимается по таблице 6 приложения 1 в зависимости от удельной нагрузки топочного объема q_v;

q_{v= ,} кВт/м³

В^c_р- расход топлива (таблица 5 курсового проекта)

Q^p_н- теплота сгорания топлива, (кДж/кг, кДж/м³)

V_т- объем топки (Приложение 1, таблица 2,3,4)

9.2.При сжигании твердого топлива степень черноты факела а_ф, определим по рис.3. на основании суммарной оптической толщины среды (k P S)

k- коэффициент ослабления лучей (см.п.8.2. настоящей методики).

Р- давление в топочной камере котлоагрегата (0,1 МПа)

S- эффективная толщина излучающего слоя (см.п.2. методики)

 

10. Определяется параметр М по формуле

10.1 При сжигании газа и мазута: М= 0,54 – 0,2 Х_т

10.2При сжигании твердого топлива:М= 0,59 – 0,5 Х_т

Х_т- относительное положение максимума температуры, определяется по формуле:

Х_т = h_т/ H_т

h_т- расстояние от пода топки до оси горелки

H_т- высота топки (м)

Для слоевых топок с пневмомеханическими забрасывателями Х_т=0; для других топок Х_т=0,14

 

11.Определяется теоретическая температура горения, °С (таблицу 4 курсового проекта), по значению Q_т- полезное тепловыделение в топке (см.п.5 настоящей методики)

 

12. Действительная температура на выходе из топки определяется (по рис.4) на основании величин:

-а_ф- степень черного факела (см.п.9) методика расчета

-Ψ- коэффициента тепловой эффективности экранов (см.п.7 методика расчета)

- М- параметра (см.п.10)

-В^с_р Q_т/F_ст- величина, которую необходимо рассчитать, где

- В^с_р- расход топлива, кг/с (м³/с)- таблица 5 расчета курсового проекта

- Q_т- полезное тепловыделение в топке (п.5 методики)

- F_ст- поверхность стен топки (Приложение 1, таблица 2,3,4)

Полученная температура на выходе из топки сравнивается с температурой принятой ранее.

Если расхождения между температурами не превышает ±100°С, то расчет считается оконченным. В противном случае задаются новым значением температуры и расчет повторяется.

Заполнить таблицу 6.