1.4. Определение коэффициентов избытка воздуха в газоходах котла

Коэффициент избытка воздуха за любой поверхностью нагрева котла:

α_{і =} α_т + Σ_Δ α_і

где Σ_Δ α_і - сумма присосов воздуха в последовательно расположенных поверхностях нагрева, начиная с фестона и включая рассчитываемую поверхность нагрева.

Среднее значение коэффициента избытка воздуха определяется по коэффициентам избытка воздуха до и после поверхности нагрева.

α_{ср =} (α_{і +} α_і+1) / 2

Где α_і и α_і+1 - коэффициенты избытка воздуха до и после поверхности нагрева.

После учета всех приведенных в разделе 1 рекомендаций составляется схема котла, на которую наносятся в соответствующих местах параметры воды, пара, воздуха, уходящих газов, присосы и коэффициенты избытка воздуха за поверхностями нагрева. Пример схемы котла наведен на рис.1.1.

2. Характеристики топлива

В соответствии с заданием, для твердого или жидкого топлива, необходимо выписать следующие данные об элементном составе и характеристиках топлива из табл.І [1]:

содержание влаги на рабочую массу W^p = %

зольность на рабочую массу A^p = %

содержание серы на рабочую массу S^p = %

содержание углерода на рабочую массу C^p = %

содержание водорода на рабочую массу H^p = %

содержание азота на рабочую массу N^p = %

содержание кислорода на рабочую массу O^p = %

низшая теплота сгорания топлива Q^p = х4,19 Дж/кг ;

приведенная зольность топлива A^p = %

выход летучих на горючую массу V^г = %

температура начала деформации золы t₁= %

При сжигании газообразного топлива из табл. ІІ [1] выписываются данные о процентном содержании компонентов топлива и низшая теплота сгорания сухого газа.

3. Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания

В данном разделе пояснительной записки курсового проекта рассчитываются объемы и энтальпии продуктов сгорания для каждой поверхности нагрева котла. Результаты расчетов заносятся в табл.3.1 и 3.2.

Теоретически необходимое количество воздуха для твердого и жидкого топлива

V⁰= 0,0899(C^p + 0,375S_op+k) + 0,265H^p – 0,0333 O^p , м³/кг

Объем трехатомных газов

V_RO2 = 1,866 ( C^p + 0,375 S_op+k) / 100 , м³/кг

Теоретический объем азота

V_NO2 = 0,79V⁰ + N^p /100, м³/кг

Теоретический объем водяных паров

V_H2O = 0,111H^p + 0,012W^p+0,0161V⁰, м³/кг

Те же величины при сжигании газообразного топлива

V⁰=0,0476[Σ(m+0,25n)C_mH_n+0,5(CO+H₂)+1,5H₂S-O₂ ] , м³/м³

V_RO2 =0,01(ΣmC_mH_n + CO₂ + CO + H₂S) , м³/м³

V _NO2 = 0,79V⁰+0,01N₂ , м³/м³

V_H2O = 0,01(Σ0,5nC_mH_n+ H₂S+ H₂+0,124d_Г.ТЛ)+0,0161 V⁰ , м³/м³

где C_mH_n -процентное содержание в газе углеводородов, CO, H₂, CO₂, H₂S, O₂ - процентное содержание других компонентов газа, m и n — количество атомов углерода и водорода в молекуле углеводородов, входящих в газообразное топливо;

d_Г.ТЛ - влагосодержание газообразного топлива, при расчетной температуре 10° d_Г.ТЛ = 10 г/м³

Действительные объемы продуктов сгорания при α ˃ 1.

Действительный объем водяных паров

V_H2O = V_H2O + 0,0161(α_ср-1) V⁰ , м³/кг (м³/ м³) (1)

Таблица 3.1

Объемы газов, объемные доли трехатомных газов, концентрации золы

Величина и расчетная формула	Еди- ница	V0= м3/кг (м3/ м3) VRO2= м3/кг VN2= м3/кг VH2O= м3/кг(м3/ м3)
		Топка	ПП	ВЭ	ВП
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева αі	-
Ср. коэфф-т избытка воздуха в поверхности нагрева αср	-
Действительный объем водяных паров VH2O = VH2O + 0,0161(αср-1) V0	м3/кг
Объем дымовых газов Vг= VRO2+ VN2+ VH2O(αср-1)V0	м3/кг
Объемная доля трехатомных газов, rRO2 = VRO2/Vr	-
Объемная доля водяных паров rH2O =VH2O/Vr	-
Доля трехатомных газов и водяных паров rn = rRO2+rH2O	-
Масса дымовых газов, Gr = 1 – (Ap/100)+1,306 αср V0	кг/кг
Концентрация золы в дымовых газах, µзл= аун * Аp/100* Gr	-

Таблица 3.2

Н, ϑ - таблица

ϑ, °С	Нг кДж/кг (кДж/м3)	Нв кДж/кг (кДж/м3)	Нг= Нг+(α-1)Hв
			αт.ф		αпп		αвэ		αвп
			Нг	∆ Нг	Нг	∆ Нг	Нг	∆ Нг	Нг	∆ Нг
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100

Объем дымовых газов

V_r =V_RO2+V_N2+V_H2O+ (α_ср-1)V⁰ , м³/кг (м³/ м³) (2)

В скобках приведены единицы для газообразного топлива.

Помимо объема дымовых газов рассчитываются следующие характеристики продуктов сгорания:

объемная доля трехатомных газов в продуктах сгорания

r_RO2=V_RO2/V_г (3)

объемная доля водяных паров в продуктах сгорания

r_H2O=V_H2O/V_г (4)

суммарная объемная доля трехатомных газов и водяных паров

r_n=r _RO2+r_H2O (5)

Для твердого топлива определяются также следующие величины масса продуктов сгорания

G_г=1-А^Р/100+1,306* α_ср * V⁰, кг/кг (6)

безразмерная концентрация золы в продуктах сгорания ( дымовых газах)

µ_зл=А^р*а_ун/(100 G_г), (7)

где а_ун=0,95 - для золы, уносимой продуктами сгорания в камерных топках с твердым шлакоудалением.

Величины, рассчитываемые по формулам (1)…(7) для твердого и жидкого топлива и по формулам (1)…(5) для газообразного топлива, должны определяться по средним значениям коэффициента избытка воздуха в каждой поверхности нагрева.

Энтальпия дымовых газов

Н_г = Н_г + (α_і-l) H_в+H_зл кДж/кг (кДж/м³)

где Н_г и Н_в, кДж/кг (кДж/м³) - энтальпии газов при коэффициенте избытка воздуха равном единице и энтальпия теоретически необходимого количества воздуха. Данные величины определяются по табл.XIV [1] для твердого и жидкого топлива или по табл.XV [1] для газообразного топлива в соответствии с заданным топливом для температур 100, 200, 300, 400,..., 2100ºС;

Н_зл - энтальпия золы, которая учитывается только при сжигании твердого топлива в случае выполнения условия

1000* а_ун* А^р*4,19/Q^p˃6,

и рассчитывается по формуле

Н_зл=(Сϑ)_зл *А^р* а_ун/100, кДж/кг,

где (Сϑ)_зл-560,6 кДж/кг - энтальпия одного килограмма золы при температуре твердого шлакоудаления (600ºС);

α₁ - коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева.

Величина ∆Н в таблице 3.2 — разность между соседними значениями энтальпии дымовых газов при одном и том же значении коэффициента избытка воздуха.