Сведения о топке и горелке котла де-10-14гм

Топкой или топочным устройством называется часть котла, предназначенная для сжигания топлива с целью превращения его химической энергии в тепловую. Топочные устройства классифицируются на тепловые, силовые и технологические. Тепловые топки предназначены для превращения химической энергии топлива в тепловую с получением высокотемпературных продуктов сгорания с последующей передачей теплоты этих продуктов сгорания нагреваемой среде (вода, пар) тем или иным способом (через поверхность нагрева или контактным способом). В свою очередь тепловые топки котлов подразделяются на слоевые – для сжигания кускового твердого топлива и камерные – для сжигания газообразного, жидкого топлива, твердого топлива в пылевидном состоянии, а также для сжигания смеси топлив.

Для сжигания топочного мазута и природного газа на котлах устанавливаются газомазутные горелки ГМ.

Назначением горелки, кроме ввода в топку необходимого для достижения заданной производительности агрегата количества газа и окислителя, является организация смесеобразования и создание у ее устья устойчивого фронта воспламенения для зажигания выходящей из горелки газовой смеси.

Основными узлами горелок этого типа являются газовая часть, лопаточный аппарат для завихрения воздуха, форсуночный узел с основной и резервной паромеханическими форсунками и захлопками для закрывания форсуночного клапана при снятии форсунки.

Рис.2.Горелка ГМ-7

1. Тепловой расчет парового котельного агрегата

Исходные данные для расчета:

Котел ДЕ-10-14ГМ – вертикально водотрубный двух барабанный;

Паропроизводительность - D=10 т/ч;

Абсолютное давление пара на выходе из котла - P_k=1,4 мПа;

Температура питательной воды - t’_п.в=100°С;

Температура насыщенного пара - t’_н.п=194,1°С;

Непрерывная продувка - ρ=3%;

Сжигание топлива производится факельным способом;

Котел работает на газовом топливе.

1. Топливо, состав и количество продуктов горения, их теплосодержание

Состав природного газа месторождения Березовское, Тюменская область [1,таб.1.4,стр.11] по объему в %:

• метан CH₄=95,1%,

• этан C₂H₆=1,1%,

• пропан C₃H₈=0,3%,

• бутан C₄H₁₀=0,1%,

• пентан С₅Н₁₂=0,1%

• азот N₂=3%,

• углекислота CO₂=0,4%.

Низшая теплота сгорания сухого газа: Q_н^с= =8430 ккал/м³=35321,7 кДж/м³ .

Плотность газа при нормальных условиях ρ_г^с=0,737 кг/м³.

Влагосодержание на 1м³ сухого газа при t=10^оС принимаем равным d_r=10 г/м³.

Количество присасываемого воздуха выбираем в соответствии с данными таблицы II.27[1,c.106,116].Значение коэффициента избытка воздуха в топке α_т=1,15, а все остальные определяются равными:

α_к = α_т+0,1 = 1,15+0,1 = 1,25;

Теоретическое количество воздуха, необходимое для горения:

Теоретический объем трехатомных газов:

Теоретический объем двухатомных газов находим по уравнению:

.

Теоретический объем водяных паров находим по уравнению:

;

Объем избыточного воздуха для разных пунктов котельного агрегата определяется по формуле:

∆V=(α-1)V_o,м³/м³;

• при α=α_т=1,15: ∆V = (1,15-1)9,3772 = 1,41 м³/м³,

• при α=α_к=1,25: ∆V = (1,25-1)9,3772 = 2,35 м³/м³,

• при α=α_э^’=1,35: ∆V = (1,35-1)9,3772 = 3,29 м³/м³,

• при α=α_э^’’=1,45: ∆V = (1,45-1)9,3772 = 4,23 м³/м³.

Действительный объем сухих газов:

;

• при α=α_т=1,15: V_с.г. = 0,995 + 7,44 + 1,41= 9,88 м³/м³,

• при α=α_к=1,25: V_с.г. = 0,995 + 7,44 + 2,35 = 10,83 м³/м³,

• при α=α_э^’=1,35: V_с.г. = 0,995 + 7,44 + 3,29 = 11,77 м³/м³,

• при α=α_э^’’=1,45: V_с.г. = 0,995 + 7,44+ 4,23 = 12,71 м³/м³.

Действительный объем водяных паров:

;

• при α=α_т=1,15: = 2,12 + [0,016(1,15-1)9,3772] = 2,14 м³/м³,

• при α=α_к=1,25: = 2,12 + [0,016(1,25-1) 9,3772] = 2,157 м³/м³,

• при α=α_э^’=1,35: =2,12 + [0,016(1,35-1) 9,3772] = 2,173 м³/м³,

• при α=α_э^’’=1,45: = 2,12 + [0,016(1,45-1) 9,3772] = 2,188 м³/м³.

Общий объем дымовых газов:

;

• при α=α_т=1,15: = 9,88 + 2,14 = 11,98 м³/м³,

• при α= α_к=1,25: = 10,83 + 2,157 = 12,94 м³/м³,

• при α= α_э^’=1,35: = 11,77 + 2,173 = 13,88 м³/м³,

• при α= α_э^’’=1,45: = 12,71 + 2,188 = 14,84 м³/м³.

Объемная доля трехатомных газов:

;

• при α=α_т=1,15: = 0,995/11,98 = 0,083,

• при α= α_к=1,25: = 0,995/12,93 = 0,077,

• при α= α_э^’=1,35: = 0,995/13,88 = 0,072,

• при α= α_э^’’=1,45: = 0,995/14,84 = 0,067.

Объемная доля водяных паров:

• при α=α_т=1,15: = 2,14/11,98 = 0,179

• при α= α_к=1,25: = 2,157/12,93 = 0,167,

• при α= α_э^’=1,35: = 2,173/13,88 = 0,156,

• при α= α_э^’’=1,45: = 2,188/14,84 = 0,147.

Общая объемная доля трехатомных газов:

• при α=α_т=1,15: = 0,083 + 0,179 = 0,262,

• при α= α_к=1,25: = 0,077 + 0,167 = 0,244,

• при α= α_э^’=1,35: = 0,072 + 0,156 = 0,228,

• при α= α_э^’’=1,45: = 0,067 + 0,147 = 0,214.

Все подсчитанные величины заносим в таблицу 1:

Таблица 1.

Наименование величин в м3/м3	Формула для расчета	Коэффициент избытка воздуха
		αт=1,15	αк=1,25	αэ’=1,35	αэ’’=1,45
Теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания		9,4	9,4	9,4	9,4
Величина (α-1)	(α-1)	0,15	0,25	0,35	0,45
Объем избыточного воздуха	∆V=(α-1)Vo	1,41	2,35	3,29	4,23
Избыточный объем водяных паров	[0,016 (α-1)Vo]	0,023	0,038	0,053	0,068
Теоретический объем трехатомных газов		0,995	0,995	0,995	0,995
Теоретический объем двухатомных газов		7,47	7,47	7,47	7,47
Действительный объем сухих газов		9,88	10,83	11,77	12,71
Теоретический объем водяных паров		2,11	2,11	2,11	2,11
Действительный объем водяных паров		2,13	2,15	2,16	2,18
Общий объем дымовых газов		12,02	12,98	13,93	14,89
Объемная доля трехатомных газов		0,083	0,077	0,072	0,067
Объемная доля водяных паров		0,177	0,166	0,155	0,146
Общая объемная доля трехатомных газов		0,26	0,24	0,227	0,213
Температура точки росы		66,5	64,6	63,7	61,7

Для подсчета величин теплосодержаний дымовых газов и воздуха в отдельных газоходах котельного агрегата и для построения I- -диаграммы задаемся следующими температурами дымовых газов и воздуха:

• при коэффициенте избытка воздуха α_т=1,15:

^оС и 900^оС;

• при коэффициенте избытка воздуха α_к=1,25:

^оС и 500^оС;

• при коэффициенте избытка воздуха α_э^’=1,35:

^оС и 300^оС;

• при коэффициенте избытка воздуха α_э^’’=1,45:

^оС и 100^оС;

Температуру воздуха в котельной принимаем t_в=30^оС.

Подсчет производим по уравнению:

Значения теплоемкостей берем из таблицы III.2 [1,c.124].

Все полученные результаты сводим в таблицу 2.

Таблица 2.

Энтальпия продуктов сгорания в зависимости от значений температур и коэффициентов избытка воздуха.

Температура газов, ºС	Трехатомные газы			Двухатомные газы			Водяные пары			Избыточный воздух				Энтальпия продуктов сгорания
При αт=1,15
2000	0,995	0,582	0,579	7,44	0,3545	2,632	2,11	0,4689	1,004	1,4	0,3661	0,5125	4,733	9465
900	0,995	0,5204	0,5178	7,44	0,3297	2,453	2,11	0,405	0,867	1,4	0,3403	0,4764	4,314	3883
При αк=1,25
900	0,995	0,5204	0,5178	7,44	0,3297	2,453	2,11	0,405	0,8733	2,34	0,3403	0,7961	4,641	4177
500	0,995	0,4769	0,475	7,44	0,3173	2,361	2,11	0,3796	0,8185	2,34	0,3268	0,7644	4,417	2203
При αэ/=1,35
500	0,995	0,4769	0,475	7,44	0,3173	2,361	2,11	0,3796	0,825	3,28	0,3268	1,071	4,730	2360
300	0,995	0,4469	0,4447	7,44	0,3122	2,323	2,11	0,3684	0,8001	3,28	0,3206	1,049	4,638	1380
При αэ//=1,45
300	0,995	0,447	0,44469	7,44	0,3122	2,323	2,11	0,3684	0,8060	4,22	0,3206	1,350	4,923	1472
100	0,995	0,4072	0,4092	7,44	0,3096	2,303	2,11	0,3596	0,7866	4,22	0,3163	1,330	4,830	481

По полученным значениям теплосодержаний строим I- - диаграмму.

Рис.3. I- - диаграмма для дымовых газов.