Введение

Котельные агрегаты служат для превращения химической энергии топлива в тепловую. Паровые котельные агрегаты используют для выработки пара на производственные нужды, собственные нужды котельной и нагрева воды для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения. Водогрейные котельные агрегаты греют воду на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и собственные нужды котельной.

В котельных агрегатах сжигают твердое, жидкое и газообразное топливо. Топливо сжигается в топочных устройствах котельных агрегатов. Топочные устройства в соответствии с методом сжигания подразделяются на камерные и слоевые. В слоевых топках сжигают только твердое топливо, в камерных топках - твердое топливо в пылевидном состоянии, жидкое и газообразное топливо.

В данном пособии рассмотрен расчет процессов горения для всех видов сжигаемых топлив, теплосодержаний воздуха и продуктов сгорания топлива. Тепловой баланс котельного агрегата приводится для паровых и водогрейных котельных агрегатов. В аэродинамический расчет входит: расчет дымовых труб, газового и воздушного трактов (при работе на искусственной тяге), подбор тягодутьевых устройств.

1 Расчет процессов горения

Для теплового и аэродинамического расчетов котла, газоходов, дымовой трубы, а также подбора дымососов, вентиляторов необходимо знать объемы продуктов сгорания. Расчету процессов горения предшествует выбор типа топки.

Топочные устройства котельных агрегатов в соответствии с принятым методом сжигания подразделяются на камерные и слоевые.

В камерных топках сжигаются все виды топлива, а в слоевых - только твердое. При этом жидкое и газообразное топлива сжигаются в камерных топках при любой производительности котельного агрегата, а слоевое сжигание угля- при производительности котлоагрегата не более 35 т/ч.

Выбор типа топки осуществляется в соответствии с рекомендациями, приведенными в приложении 1. Расчетные характеристики топок для сжигания всех видов топлива приведены в приложениях 2-5.

1.1 Определение расхода воздуха,необходимого для сгорания топлива

Расход воздуха, теоретически необходимый для сгорания топлива, определяется по следующим формулам:

а) для твердого и жидкого топлива[1, с.22, (4.02)]:

, м³/кг,

где – необходимый объем воздуха (при нормальных условиях);

;

– покомпонентный состав топлива на рабочую массу (углерод, сера колчеданная, сера органическая, водород и кислород соответственно), %;

б) для газообразного топлива[1, с.23, (4.13)]:

, м³/м³,

где – покомпонентный состав топлива на рабочую массу (окись углерода, водород, сероводород, предельные углеводороды и кислород соответственно), %;

Расчет ведется на 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м³ газообразного топлива. Состав топлива приведен в процентах в приложениях 6,7 для каждого месторождения.

Из-за несовершенства топочных устройств и горелок, т.е. из-за несовершенства процесса перемешивания топлива с воздухом, сжигание топлива происходит при некотором избытке воздуха, превышающем его теоретическое значение. Коэффициент избытка воздуха – это отношение фактического количества подаваемого на горение воздуха к теоретически необходимому: .

В зависимости от типа топки и рекомендуемого для нее коэффициента избытка воздуха определяется фактическое количество подаваемого воздуха: , м³/кг или м³/м³

Значения коэффициента избытка воздуха в топке приведены в приложениях 3 – 5 по видам топлива. Для расчетов приведены коэффициенты на входе в топку (приложения 4,5) и на выходе из топки (приложение 3).