Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
2.1. Коэффициент избытка воздуха в газовом тракте котла. Учет рециркуляции газов
Для расчета действительных объемов продуктов горения по газоходам агрегата прежде всего выбирают коэффициент избытка воздуха в верхней части топки ?m и присосы воздуха в отдельных поверхностях нагрева ??m. Коэффициент избытка воздуха ?m должен обеспечить практически полное сгорание топлива, он выбирается в зависимости от типа топочного устройства и вида сжигаемого топлива (табл. 2.1).
Таблица 2.1 – Расчетный коэффициент избытка воздуха
на выходе из топки
|
Топка |
Топливо |
Коэффициент ?m |
|
Камерная с твердым шлакоудалением |
Антрацит, полуантрацит, Остальное твердое |
1,2–1,25* 1,15–1,2 |
|
Камерная с жидким шлакоудалением |
Антрацит, полуантрацит, Каменный и бурый угли |
1,2–1,25 1,15–1,2 |
|
Камерная |
Природный газ Мазут |
1,05–1,1** 1,02–1,05*** |
Примечания:
* Большие значения – при транспортировке пыли горячим воздухом и наличии отдельных сбросных горелок.
** При наличии газоплотной топочной камеры принимают ?m = 1,05.
*** В топках с газоплотными экранами и в уплотненных топках при ??m ? 0,05 принимают ?m = 1,02...1,03.
Избыток воздуха ?m включает в себя коэффициент избытка горячего воздуха, подаваемого в горелки ?гор, и присосы холодного воздуха извне ??m, происходящие в основном в нижней части топки. При выбранном ?m избыток воздуха, поступающий через горелки в зону горения топлива,
?гор = ?m – ??m. (2.1)
В газоплотных котлах, работающих под наддувом, присосы воздуха в топку исключены (??m = 0).
При сжигании твердых топлив в системе пылеприготовления, работающей под разрежением, также имеют место присосы воздуха ??пл, которые поступают в горелки вместе с транспортирующей топливо средой.
Средние значения присосов воздуха в замкнутых системах пылеприготовления, работающих под разрежением, представлены ниже:
Мельница и характеристика пылесистемы ??пл
ШБМ с промежуточным бункером пыли при сушке топлива горячим воздухом 0,1
То же, при сушке смесью воздуха с топочными газами 0,12
ШБМ с прямым вдуванием пыли в топку 0,04
Молотковая с прямым вдуванием пыли в топку 0,04
Среднеходная валковая с прямым вдуванием пыли в топку 0,04
Пылесистема с мельницами-вентиляторами 0,2
В этом случае для сохранения заданного избытка воздуха на выходе из топки коэффициент избытка горячего воздуха, вводимого через горелки ?г.в, должен быть уменьшен:
?г.в = ?гор – ??пл. (2.2)
Присосы воздуха в газоходах парового котла принимают по табл. 2.2. Избыток воздуха за каждой поверхностью нагрева после топочной камеры ?i получают прибавлением к ?m соответствующих присосов воздуха, т.е.
(2.3)
Рециркуляция газов в расчетах объемов и энтальпий продуктов сгорания учитывается в газовом тракте от места ввода рециркулирующих газов в газоход котла до места их отбора.
Коэффициент рециркуляции определяет долю газов, используемых для рециркуляции,
(2.4)
где Vрц и 
– объем газов, отбираемых на рециркуляцию, и остающийся объем за местом отбора газов, м3/кг топлива.
Таблица 2.2 – Расчетные присосы холодного воздуха в негазоплотных топках и газоходах паровых котлов
|
Поверхность нагрева |
Обозначение |
Присос |
|
Топочная камера с современной натрубной или щитовой обмуровкой, гидравлическим уплотнением шлаковой шахты, без газоплотных экранов, при сжигании твердых топлив и мазута с D ? 320 т/ч |
??m |
0,08 |
|
То же, для котлов с D > 320 т/ч, а также для котлов с меньшей производительностью при наличии металлической наружной обшивки топки |
??m |
0,05 |
|
То же, для газо-мазутных котлов с D > 320 т/ч |
??m |
0,03 |
|
Фестон, ширмовый перегреватель на выходе из топки |
??ш |
0 |
|
Поверхность пароперегревателя в горизонтальном газоходе |
??г.г |
0,03 |
|
Поверхность пароперегревателя в опускной конвективной шахте (отдельно основного и промежуточного пароперегревателей) |
??пе |
0,03 |
|
Переходная зона (один или два пакета) |
??п.з |
0,03 |
|
Экономайзер одноступенчатый |
??эк |
0,02 |
|
Экономайзер двухступенчатый, на поверхность каждой ступени |
??эк |
0,02 |
|
Трубчатый воздухоподогреватель, на поверхность |
??вп |
0,03 |
|
Регенеративный воздухоподогреватель |
??р.вп |
0,20 |
Примечание. Для топочных камер с газоплотными цельносварными экранами ??m = 0.
Рециркуляция газов в топку находит применение, прежде всего, при сжигании мазута для снижения максимального теплового потока в зоне ядра факела при полной нагрузке (rрц = 0,05 – 0,15) и для регулирования температуры вторично-перегреваемого пара при снижении нагрузки (rрц = 0,15 – 0,35 , при этом большее значение относится к низкой нагрузке).
При сжигании твердого топлива ввод газов рециркуляции в топку применяют для сильношлакующих топлив с целью уменьшения температуры газов в ядре факела и вблизи стен топки (так называемая «нижняя рециркуляция» rн = 0,1 – 0,15) и для исключения шлакования поверхностей на выходе из топки («верхняя рециркуляция» rв = 0,15 – 0,2). Аналогично при газовой сушке топлива: когда отбирается часть горячих газов из газохода котла за топкой и сбрасывается затем в виде сушильного агента в зону горения, то эта часть рассматривается как газы рециркуляции.
Рециркуляция газов в ядро факела на твердых топливах допустима только для высокореакционных топлив (VГ > 25 %).
Газы на рециркуляцию обычно отбирают из газохода после экономайзера. Место отбора газов для газовой сушки топлива зависит от необходимой температуры газов и выбирается на основании теплового расчета пылесистемы (при выходе из топки, после перегревателя, за экономайзером). При отборе газов за экономайзером предварительно для расчетов принимают температуру рециркулирующих газов ?рц = tг.в + (40...60), но не выше 380–400 °С, а коэффициент избытка воздуха в них
?рц = ?ух – ??вп. (2.5)
Тогда усредненный коэффициент избытка воздуха в топке при вводе в нее рециркулирующих газов
(2.6)
а во всех последующих поверхностях избыток воздуха определяется по (2.3) с учетом доли присосов холодного воздуха в каждой поверхности нагрева.