Поверочный тепловой расчет топки парового котла

 = 1- 0,2(S/d - 1) = 1- 0,2(95/76 - 1) = 0,95,

где S/d – относительный шаг труб настенного экрана; 

 

3. Определяем степень экранирования топки:

    

    4) Эффективная толщина излучающего  слоя топки рассчитывается по  формуле (6-07) [1].

    

где   –  объём   топочной   камеры,   м³;    F_ст  − полная  поверхность  стен топки, м².

    5) Расчетное тепловое напряжение  топочного объема определяем  по формуле (4.8) [2]:

    

 кВт/м³.

    Допустимое  тепловое напряжение топочного объема определяем по табл. XVIII [1]: =175 кВт/м³. нормативное требование выполняется. 

    4.2. Коэффициент теплового  излучения топочной  камеры 

         

    Коэффициент теплового излучения топочной камеры x_т введен вместо применявшейся ранее степени черноты топки e_т. Он является радиационной характеристикой излучающего тела и зависит только от его физических свойств и температуры.

    Поглощательная  способность (степень черноты) e_т характеризует степень поглощения падающего излучения и дополнительно зависит от спектра этого излучения. Для серых и черных тел эти два коэффициента x_т и e_т численно равны. Для определения температуры газов на выходе из топки рассчитывают коэффициент теплового излучения топки x_т. x_т определяется коэффициентом излучения газового факела x_ф, заполняющего топочный объем, и тепловой эффективностью экранных поверхностей y_ср. x_т рассчитывается по формуле (4.36) [2].

    

где – коэффициент излучения газового факела;

      – коэффициент тепловой эффективности экранных поверхностей.

    Коэффициент излучения газового факела x_ф зависит от температуры газов на выходе из топки (от абсолютной температуры газов на выходе из топки). При выполнении расчётов сначала задаются  по табл. 4.7 [2] (см. стр. 38, 39 [2]), а затем рассчитывают её значение. Принятое и расчётное значение не должны отличаться более чем на 100 °С.

    1) Коэффициент  излучения газового  факела при сжигании твердых  топлив определяем по формуле  (4.37) [2], для газа и мазута по  формуле (4.42) [2].

    

,

где – оптическая толщина поглощения топочной среды;

–  коэффициент   ослабления   (поглощения)   лучей   топочной   средой,

1/(м  ∙МПа);

– давление газов в топочной камере, МПа, для топок, работающих под  разрежением и с наддувом не более 5 кПа, принимают р = 0,1МПа;

S – эффективная толщина излучающего слоя, м. (S = 6,62 м).

    Коэффициент k 1/(м∙МПа), ослабления лучей топочной средой определяем по формуле (4.39) [2]:

,

где – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, 1/(м∙МПа);

     – коэффициент ослабления  лучей золовыми частицами, 1/(м∙МПа);

     − коэффициент ослабления лучей  горящими коксовыми частицами, по рекомендациям, изложенным в [2] стр. 43, принимаем =1,0  1/(м∙МПа). 

    По  формуле (6-13) [1] или (4.40) [2] определяем коэффициент  ослабления лучей трехатомными газами.

где – абсолютная температура газов на выходе из топки,  К;

     – объемная доля трехатомных газов, принимается по табл. 2.1 настоящего расчета.

    По  рекомендациям [2] табл. 4.7 (см. стр. 38−39) принимаем температуру газов на выходе из топки  =1150 °С.

  1/(м∙МПа). 

    По  формуле (4.41) [2] определяем коэффициент  ослабления лучей взвешенными в  топочной среде частицами летучей золы.

    

,

где – плотность дымовых газов при атмосферном давлении, г/м³, принимаем r_г = 1300 г/м³ (1,3 кг/м³);

     –  эффективный диаметр  золовых частиц, мкм (d_зл   определяется по рекомендациям,  изложенным  в [2], см. стр. 43).  Для   ШБМ  принимаем

d_зл = 13 мкм.

     – концентрация золовых частиц в потоке газов, кг/кг. Принимается из табл. 2.1 настоящего расчета (см. формулу (4-11) [1]) .

  1/(м∙МПа).

    Коэффициент ослабления лучей топочной средой.

  1/(м∙МПа). 

    Коэффициент излучения факела (степень черноты  факела) определяется  по формуле (4.37) [2] (см. номограмму 2 [2]).

.

    2) Тепловосприятие в топке оценивается  средним коэффициентом тепловой эффективности экранов y_ср.  y_ср  определяют по формуле (6-32) [1]; (4.32) [2].

где – коэффициент тепловой эффективности i-го участка экрана;

F₁, F₂, F₃, F₄, F₅, F₆ – поверхность i-го участка экрана (поверхности соответственно задней, фронтовой, 1-ой боковой, 2-ой боковой стены, амбразур горелок и фестона).

      – условный коэффициент загрязнения поверхности, принимается по табл. 4.8 [2], x = 0,5; для газа x = 0,65;

      – угловой коэффициент экрана, х = 0,95, рассчитывается по формуле (4.31) [2]. (см. п. 4.1 настоящего расчёта).

    Коэффициент теплового излучения топки равен:

 

       4.3. Расчет температуры  газов на выходе  из топки 

    Адиабатическая  температура горения  , °С, определяется по полезному тепловыделению в топке , кДж/кг, при избытке воздуха в топке a_т=1,2.

    1) Полезное тепловыделение  в топке  (для расчета  и V∙c_ср) складывается из располагаемой теплоты топлива за вычетом топочных потерь и теплоты внешнего подогрева топлива и воздуха, парового дутья и  теплоты   рециркулирующих   газов. Q_т рассчитывается по формуле (6-28) [1], (4.17) [2]:

где  – располагаемое тепло топлива, кДж/кг;

        , ,  – потери тепла от химической и физической неполноты                  сгорания топлива и с теплом шлака;

  – тепло вносимое в топку  паровым дутьём, кДж/кг, ( );         

       – теплота, вносимая воздухом в топку, кДж/кг, определяется по (6-29) [1]; (4.18) [2];

        – теплота рециркулирующих газов, кДж/кг, ( = 0).

, 

где – энтальпия соответственно горячего воздуха и присосов холодного воздуха извне.

    По  рекомендациям, изложенным в [2] табл. 1.6 принимаем t_г.в=300 °С. Энтальпию  горячего воздуха определяем по данным табл. 2.2 настоящего расчета методом интерполяции.

 кДж/кг;

    

 кДж/кг.

    Полезное  тепловыделение в топке:

 кДж/кг.

    2) Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания кДж/(кг∙^○С) определяем по формуле (7.7) [2]. Предварительно принимаем температуру газов на выходе из топки =1150 °С (см. стр. 38-39 [2]).

    Для твердых топлив температура газов  на выходе из топки выбирается из условия предупреждения шлакования последующих поверхностей нагрева (см. табл. II-1 [1], табл. 4.7. [2]). Кроме того, для топок с твердым шлакоудалением должны быть сгранулированы расплавленные микрокапли шлака до встречи их с трубами на выходе из топки. Для этого температура топочных газов на выходе из топки должна быть ниже температуры t₂ начала размягчения золы [3, стр. 39] t₂= 1220 °С.

,

где – адиабатическая температура горения, °С, соответствует условию, когда все полезное тепловыделение воспринимается продуктами сгорания  (при отсутствии теплопотерь топки), определяется по данным табл. 2.2 настоящего расчета по известному значению Q_т. Принимая H_г  = Q_т=23482,438 кДж/кг, получаем

°С;

– энтальпия продуктов сгорания при  (определяется по табл. 2.2 настоящего расчета)

 кДж/кг.

 

    3) Коэффициент М расположения горелок определяем по формуле (4.26) [2] (коэффициент М учитывает относительное положение ядра факела по высоте топки, что влияет на ; М зависит от вида топлива и способа его сжигания см. стр. 39, 40 [2]).

    При камерном сжигании твердых топлив,  М=0,56 – 0,5∙Х_т,

где Х_т – коэффициент, характеризующий относительную высоту положения зоны максимума температур в топке, определяется  по формуле (4.28) [2].

где – высота размещения горелок, h_гор=3,5 м;

     – расчетная высота заполняющего топку факела (от нижней части топки до середины выходного газового окна (см. рис. 4.2 [2]);

     –поправка, при D_ном  ≤ 110 кг/с принимаем Dх = 0,1;

х_т = 3,5/16+0,1 = 0,32.

М = 0,56 − 0,5∙0,32 = 0,4.

    Максимальное значение М не превышает 0,5.

    4) Действительная температура газов  на выходе из топки  , °С,  определяется по формуле (6-35) [1], (7.6) [2]:

 

где 

– абсолютная адиабатическая температура горения, ;

     – средний коэффициент  тепловой эффективности экранов;

     – полная поверхность стен, включая площадь горелок; м²;

     – коэффициент теплового излучения топки;

      – коэффициент сохранения теплоты,  j =1− [q₅/(h_к+q₅)] = 0,99;

     – расчетный расход топлива (с учётом механического недожога), кг/с.

1120,485 ^○С.

    Полученное  значение =1120,485 ^○С сравниваем с предварительно принятым значением =1150 °С. Расхождение  не превышает + 100 °С. Нормативное требование выполняется (см. стр. 104 [1], стр. 157 [2]).          

            Температуру  газов на  выходе  из  топки можно определить  по  номограмме  4  [1],  (см. рис. 4.4 [2]).  Для  этого  предварительно  нужно  рассчитать: 1) адиабатическую (теоретическую) температуру горения газов °С; 2) коэффициент излучения газового факела ; 3) средний коэффициент тепловой эффективности экранов ; 4) эмпирический коэффициент М, учитывающий расположение ядра факела (М=0,4); 5) определить значение кВт/м . По номограмме получаем =1120 °С.