Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

2.2. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

По общепринятой методике объемы продуктов сгорания и воздуха выражаются в кубических метрах при нормальных условиях (0 °С и 760 мм рт. ст.) при сжигании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м3 газового топлива.

Для выполнения теплового расчета топки и отдельных поверхностей нагрева котлоагрегата необходимо заранее подготовить таблицы объемов, энтальпий воздуха и продуктов сгорания по газоходам котла с учетом изменения избытка воздуха в них [1].

По заданному составу топлива рассчитываются теоретические объемы воздуха V0 и продуктов сгорания 13.wmf.

Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания топлива при избытке воздуха ? = 1 для твердого и жидкого топлива, определяется по формуле [2, 3]:

14.wmf м3/кг (2.7)

для газообразного топлива

15.wmf, м3/м3. (2.8)

Здесь и в дальнейшем Ср, Sр и другие величины, характеризующие состав топлива, берутся из табл. П.4 [3] и подставляются в формулы в процентах.

Теоретический объем азота 16.wmf определяется по формулам [3]:

– для твердого топлива и мазута

17.wmf, м3/кг; (2.9)

– для природного газа

18.wmf, м3/м3; (2.10)

Объем трехатомных газов 19.wmf твердого топлива и мазута [2, 3];

20.wmf, м3/м3; (2.11)

для природного газа

21.wmf, м3/м3. (2.12)

Теоретический объем водяных паров для твердого топлива и мазута определяется

22.wmf м3/м3 (2.13)

где Gф – расход пара на паровое распыливание мазута в паромеханических форсунках и при подаче пара под колосниковую решетку при сжигании низкореакционного твердого топлива типа А, ПА и Т (Gф = 0,03...0,05 кг/кг).

для природного газа

23.wmf, м3/м3; (2.14)

здесь dr – влагосодержание газообразного топлива, г/м3 (обычно dr ? 10).

В табл. П.4 [3] приведены расчетные теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания для топлив.

Действительные объемы продуктов сгорания при избытке воздуха в газоходах ?i > 1 определяют по формуле

24.wmf (2.15)

Расчет объемов продуктов сгорания в поверхностях нагрева сводят в таблицу по типу табл. 2.3, составленной для прямоточного парового котла с промежуточным перегревом пара и регенеративным воздухоподогревателем. При другой компоновке поверхностей нагрева для заданного в проекте (выбранного) типа котла и в зависимости от вида сжигаемого топлива последовательность расположения и вид поверхностей вдоль газового тракта, а также коэффициенты избытка воздуха могут быть другими.

Таблица 2.3 – Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов и концентрация золовых частиц

Величина и расчетная формула

Газоход

Топочная камера, ширмы

ПП высокого давления

Промежуточный ПП

Переходная зона

Экономайзер

Воздухподогреватель

Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева 25.wmf

           

Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева ?ср

           

Объем водяных паров, м3/кг, 26.wmf

           

Полный объем газов, м3/кг, 27.wmf

           

Полный объем газов с учетом рециркуляции 28.wmf

           

Объемная доля трехатомных газов 29.wmf

           

Объемная доля водяных паров 30.wmf

           

Доля трехатомных газов и водяных паров 31.wmf

           

Безразмерная концентрация золовых частиц, кг/кг, 32.wmf

           

Объемы газов и водяных паров определяются по среднему коэффициенту избытка воздуха в поверхности нагрева, равному полусумме значений на входе в поверхность и выходе из нее. По среднему объему газов в поверхности определяется в дальнейшем средняя скорость газового потока, определяющая конвективный теплообмен.

В табл. 2.3 включены также объемные доли трехатомных газов и концентрация золовых частиц в продуктах сгорания, необходимые для последующего расчета лучистого теплообмена. Доля золы, уносимой потоком газа , выбирается по табл. 2.4.

Таблица 2.4 – Расчетные характеристики камерных топок при D > 75 т/ч

Твердое топливо (q3 = 0)

Вид
топочного устройства

Топливо

Допустимое тепловое напряжение топочного объема qV, кВт/м3

Потеря теплоты q4, %

Доля уноса золы из топки aун

Камерная топка с твердым удалением шлака

Антрациты

Полуантрациты

Тощие угли

Каменные угли

Отходы углеобогащения

Бурые угли

Фрезерный торф

Сланцы

140

160

160

175

160

185

160

115

6

4

2

1–1,5*

2–3*

0,5–1*

0,5–1

0,5–1

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

Камерная топка с жидким шлакоудалением

Антрациты и полуантрациты

Тощие угли

Каменные угли

Бурые угли

145

185

185

210

3–4

1,5

0,5

0,5

0,85

0,8

0,8

0,7–0,8

* Меньшие значения – для топлив с приведенной зольностью AП < 1,4

Топливо – горючие газы и мазут

Топливо

Допустимое тепловое напряжение топочного объема qV, кВт/м3

Потери теплоты q3 + q4, %

Мазут

Природный, попутный и коксовый газы

290

350

0,1–0,5

0,1–0,5

Примечания:

1. Для котлов паропроизводительностью 120–420 т/ч при работе на мазуте тепловые напряжения могут быть увеличены до 350 кВт/м3.

2. Потери теплоты q3 + q4 при ?m > 1,02 в основном определяются потерей q3. Для котлов большой производительности (D > 420 т/ч) потери q3 + q4 следует принимать равными 0,1 %.

Безразмерная концентрация золовых частиц в потоке дымовых газов, кг золы/кг газов, определяется по формуле [2, 3]

33.wmf (2.16)

Где масса дымовых газов, кг газов/кг сожженного топлива, при сжигании твердого топлива и мазута составляет

34.wmf (2.17)


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074