11.2 Тепловой расчет топки

При выбранных конструктивных характеристиках топочной камеры тепловой расчет ее заключается в определении температуры газов на выходе из топки [1]:

где - теоретическая температура горения;

М – безразмерный параметр, характеризующий влияние изменения положения ядра факела (максимума температуры пламени) по высоте топки на температуру ;

- эффективное значение критерия Бугера;

- коэффициент тепловой эффективности поверхностей нагрева;

- поверхность ограждающих стен;

- средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания;

- коэффициент сохранения тепла;

- расход топлива на котел (п. 3).

Адиабатическая температура горения определяется по энтальпии газов приравненному к тепловыделению в топке при (таблица ).

Полезное тепловыделение в топке:

,

где - располагаемое тепло топлива;

, - потери тепла от химической и механической не полноты сгорания топлива, с теплом шлака и охлаждающей воды;

- тепло, вносимое паровым дутьём в топку;

-коэффициент рециркуляции;

- энтальпия продуктов сгорания за местом отбора газов рециркуляции (таблица );

- тепло, вносимое в топку воздухом:

где

- энтальпия теоретически необходимого количества горячего воздуха при температуре

- энтальпия присасываемого воздуха [2];

- отношение количества воздуха, подаваемого в топку из воздухоподогревателя, к теоретически необходимому [2];

0,02- присосы воздуха в топку [1];

- присосы воздуха в мельнице [1].

-адиабатическая температура горения, при энтальпии ,( таблица ).

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива равна:

,

где - принимается равной ожидаемой температуре газов на выходе из топки, выбранной в соответствии с рекомендациями [1];

- энтальпия газов на выходе из топочной камеры, при (таблица );

Коэффициент тепловой эффективности экранов равен произведению углового коэффициента экрана x на коэффициент , учитывающий тепловое сопротивление загрязнения или закрытие изоляцией [1]:

,

где - для газо-плотной поверхности;

- определяется из [1].

.

Коэффициент тепловой эффективности выходного окна топки

,

где - угловой коэффициент выходного окна топки;

Для выходного окна топки, отделяющего топку от расположенной за ним поверхности нагрева, коэффициент определяется по формуле [1]

,

где - коэффициент учитывающий взаимный теплообмен между топкой и поверхностью нагрева. Так как за окном топки расположены ширмы, то коэффициент принимается равным 0,6 при сжигании твёрдого топлива [1] ;

Если стены топки закрыты экранами с разными угловыми коэффициентами х или экраны покрывают часть поверхности стен, среднее значение коэффициента тепловой эффективности определяется:

,

где - поверхность стен ограждающих топку;

- поверхность стен ограничивающих выходное окно топки;

- коэффициент тепловой эффективности экранов топки;

- коэффициент тепловой эффективности выходного окна топки;

,

-коэффициент сохранения тепла равен

где - потери тепла от наружного охлаждения [2];

- коэффициент полезного действия котла брутто [2];

Влияние изменения положения ядра факела (максимума температуры пламени) по высоте топки на температуру учитывается с помощью безразмерного коэффициента М, для камерных топок он рассчитывается по формуле

где - коэффициент, принимается для пылеугольных топок с твердым шлакоудалением при тангенциальном расположении горелок [1];

- относительное местоположение горелок по высоте топочной камеры;

- параметр забалластированности топочных газов, который определяется [1]:

,

где - объем газов на выходе из топки без учета рециркуляции [2];

- объем азота в продуктах сгорания [2];

- объем трехатомных газов в продуктах сгорания [2];

- коэффициент рециркуляции [2];

.

Относительное местоположение горелок по высоте топочной камеры

,

где - средний уровень расположения настенных и угловых горелок [1].

где m=2- число ярусов горелок;

- расход топлива, подаваемого в горелку яруса;

- уровень расположения осей горелок в ярусе. Определяется как расстояние от середины холодной воронки до оси горелок в ярусе, м;

где - расстояние от оси нижней горелки до верхней плоскости холодной горелки;

,

где - высота одного яруса горелок;

- расчетная высота топочной камеры, м;

,

где - высота выходного окна топки ( п. 11.1, Рисунок 11.4);

- высота всего активного объема топки (п. 11.1, Рисунок 11.4);

Относительное местоположение горелок по высоте топочной камеры

Безразмерный коэффициент М

.

Эффективное значение критерия Бугера

,

где - критерий Бугера, характеризующий поглощательную способность продуктов сгорания.

_,

где - давление в топочной камере;

- эффективная толщина излучающего слоя, м;

- коэффициент поглощения лучей топочной средой;

где - объем топки;

- поверхность ограждающих стен;

;

где - коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания ( );

- коэффициент поглощения лучей частицами золы;

- коэффициент поглощения лучей частицами кокса;

где - суммарная объемная доля трехатомных газов в продуктах сгорания (Таблица 2.1);

- объемная доля водяных паров в продуктах сгорания (Таблица 2.1)

- эффективная толщина излучающего слоя

мПа - давление в топочной камере;

- принимаемая температура на выходе из топки [2];

,

,

где - концентрация золы в продуктах сгорания, с учетом рециркуляции (Таблица 2.1);

- коэффициент для топок с твердым шлакоудалением принимается в зависимости от вида топлива [1];

- принимаемая температура на выходе из топки [2].

;

- коэффициент поглощения лучей частицами кокса, принимается в зависимости от вида топлива [1].

;

.

Эффективное значение критерия Бугера

.

Температура газов на выходе из топки:

Несмотря на то, что температура газов на выходе из топки равная имеет расхождение на 22º с температурой, которой предварительно задавалась ранее ( ), принимаем температуру 1122ºС. При такой температуре котел будет надежно работать без условий шлакования так как < t_A=1170 .