Тепловой расчет котлов ДКВР (стр. 2 из 4)

Рис. 1 Потери тепла в окружающую среду

Для твердых топлив дополнительно оценивается величина потерь тепла в результате удаления шлаков ^q₆ .

Она равна

(1− a_ун )(сt)_зл A^p

q6 =

P %

Q_P

Здесь ^a_ун - доля золы топлива в уносе ( принять 0,1 ), (^ct)_зл - энтальпия золы ( принять 550 кДж/кг золы ),

A^p - зольность рабочей массы твердого топлива (в процентах). Теперь можно оценить к.п.д. котлоагрегата

η_К =100% − q₂ − q₃ − q₄ − q₅ − q₆

Расход топлива котлоагрегатом B равен

D i( ПП − iПВ) + Gпр(i′ − iПВ)

B =

_Р 100

ηК QР

Здесь Dи ^G_пр - соответственно паропроизводительность котлоагрегата и расход продувки, ⁱ_ПП - энтальпия перегретого пара (если пароперегреватель отсутствует, принимается ⁱ_ПП = i′′), i′′и i′- соответственно энтальпия сухого насыщенного пара и кипящей жидкости (параметры на линии насыщения при давлении в барабане котла), ⁱ_ПВ - энтальпия питательной воды на входе в котел. Температуру питательной воды принять равной 100 С.

Адиабатная температура сгорания

Тепло, вносимое в топку ^Q_Т , равно

Р⎛100

%− q3 − q4 ⎞⎟⎟+αТ взIо

QТ = QР ⎜⎜ 100%− q4 ⎠

⎝

где ^I_вз^о - энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при температуре воздуха в котельной.

С помощью It –диаграммы продуктов сгорания по кривой, соответствующей ^α_Т , определяется адиабатная температура сгорания так, как это показано на рисунке.

Температура дымовых газов на выходе из топки

По чертежам котлоагрегата вычисляется суммарная поверхность стен топки ^F_ст . Затем вычисляются площади поверхностей топки, занятых экранами Экранов в топке может быть несколько. Например, фронтальный, задний, боковые и др. Площадь поверхности i -ого настенного экрана обозначим. ^F_i^Э . Она равна

F_i^Э = [(т −1)s + d H] ^Э

Здесь m - количество экранных труб на экранируемой поверхности, s - шаг экранных труб, d и H ^Э - соответственно наружный диаметр и высота экранной трубы. Последняя величина определяется по чертежам котла.

Средняя тепловая эффективность экранов равна

∑ψiFiЭ

ψср =

i .

F_ст

где ^ψ_i = ^x_i^ξ_i , ^x_i - угловой коэффициент i-ого экрана (определяется по номограмме), ^ξ_i - коэффициент загрязнения этой экранной поверхности. Угловые коэффициенты однорядных гладкотрубных экранов определяются по графику, приведенному на рис.2

.На этом графике кривые 1 – 4 учитывают излучение обмуровки топки, кривая 5 - нет. При сжигании газа принятьξ= 0,65 , при сжигании мазута ξ= 0,55 и при сжигании углей в слое ξ= 0,60. По составу дымовых газов находятся объемные доли трехатомных газов

VROVH O₂

r_RO2 =r_{H O}2 =

ГГ

Здесь ^V_RO2 и ^V_{H O}2 - объемы трехатомных газов в продуктах сгорания, ^V_Г - объем дымовых газов при значении коэффициента избытка воздуха на выходе из топки α=^α_Т + Δ^α_Т .

Далее вычисляется эффективная степень черноты факела ^a_ф .

При сжигании газообразных и жидких топлив указанная степень черноты вычисляется по формуле

a_ф = ma_св + (1− m a) _г

При сжигании газа m = 0,1 , при сжигании мазута m = 0,55. В приведенной формуле ^a_св - степень черноты

светящегося пламени, ^a_г - степень черноты несветящегося пламени. Они определяются по формулам a_св = 1− exp( (− k r_{г г} + k_c )ps) a_г = 1− exp(−k r ps_{г г} )

Здесь ^k_г - коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, ^k_c - коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, ^r_г = ^r_RO2 + ^r_{H O}2 - объемная доля трехатомных газов в продуктах сгорания, p - давление в топке ( p = 1 атм), s - эффективная толщина излучающего слоя в топке. Она равна

V^Т

s = 3.6

F_ст

Здесь ^V_T - объем топки в кубических метрах.

Рис.2 Угловые коэффициенты экранов

кривая 1 – e > 1,4d кривая 2 - e = 0,8d кривая 3 - e = 0,5d кривая 4 - e = 0 кривая 5 – e > 0,5d

Коэффициенты ослабления лучей трехатомными газами и сажистыми частицами можно вычислить с помощью программы. Коэффициент ^k_c , в частности, зависит от соотношения содержания в топливе углерода и водорода, определяемого как

C^Р m Р ∑ m _n

= 0,12 C H

H n

Левое отношение действительно для мазутов, правое – для газов.

При сжигании твердых топлив эффективная степень черноты факела рассчитывается по формуле

a_ф =1−exp(−kps)

где k - коэффициент ослабления лучей топочной средой, p - давление в топке ( p = 1 атм), s - эффективная толщина излучающего слоя в топке (см. выше).

Коэффициент ослабления лучей равен

k = k rг г + kзлμзл +κ1κ2

Здесь ^k_зл - коэффициент ослабления лучей зольными частицами, ^μ_зл - безразмерная концентрация золы в дымовых газах, ^κ₁и ^κ₂ - коэффициенты, зависящие от рода топлива и способа его сжигания. Так при сжигании бурых и каменных углей ^κ₁= 0,5 . При слоевом сжигании твердого топлива^κ₂ = 0,03.

Коэффициент ^k_г определяется так же, как при сжигании газа или мазута (см. выше). Для вычисления ^k_зл с помощью программы нужно, в частности, знать содержание золы в топливе A^P , средний диаметр частиц золы и величину ее уноса. При слоевом сжигании этот диаметр равен 20 мкм, а унос составляет 10%. Объем воздуха, подаваемого в топку, принять равным ^V_д (см. выше).

После определения ^a_ф следует вычислить степень черноты топки ^a_Т по формуле, приведенной ниже

a_ф

a_Т =

1− (1− a_ф)(1−ψ_ср)(1−ρ)

где ρ^{= R} - отношение площадей зеркала горения слоя топлива R к полной поверхности стен топки Fст

F_ст .

Расчетный расход топлива равен

q⁴

B_P = B(1−

)

100

Далее вычисляется критерий Больцмана

ϕB_P (Vc)_ср

Bo =

₃σψср Fст Tа

^{–8 2 4} q⁵

Здесь σ= 5,73 10 Вт/м К , ϕ= (1−

) - коэффициент сохранения тепла, (Vc)_ср - средняя ηK + q5

теплоемкость продуктов сгорания в интервале температур от t′′до ^t_a . Последняя величина оценивается как

Q^T − I′′ t_a − t′′

(Vc)_ср =

где ^t_a и t′′ - соответственно адиабатная температура и температура дымовых газов на выходе из топки (в градусах Цельсия), I′′ - энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки. Последняя величина является целью расчета настоящего раздела. Поэтому необходимо предварительно задать величину t′′ ( диапазон ожидаемых значений этой температуры 800 – 1100 С) и далее действовать согласно рисунку

Кривая 1 на рисунке соответствует ^α_Т , кривая 2 – значению α=^α_Т + Δ^α_Т .