Энергия древесины

РАСЧЕТ ТОПОЧНЫХ УСТРОЙСТВ СЛОЕВОГО ТИПА

Расчет топочных устройств необходим для обоснования раз­меров топок, их сборочных единиц и деталей при конструиро­вании, модернизации этих устройств, а также для принятия тех­нических решений при наладочных, доводочных работах и про­ведении испытаний.

Приведем методы расчета топочных устройств, предназна­ченных для сжигания древесной биомассы, имеющие определен­ную специфичность по сравнению с расчетом топок для других видов топлива.

Исходныеданные для расчета. Исходными данными для расчета топок котлоагрегатов, работающих на дре­весной биомассе, являются: мощность котлоагрегата, МВт; вид древесной биомассы (древесина, кора, гниль и т. п.); влажность Wp, %; зольность, Ар, %.

Мощность котлоагрегата определяется общими расчетами по технологии производства и системе теплоснабжения предприя­тия и дается в тоннах пара в час для паровых котлов и в гиго - калориях в час для водогрейных котлов.

Пересчет мощности котла в единицы СИ при этом произво­дится по формулам: паровые котлы

10-3

N Din, (4.1)

3,6

Где Р — мощность котлоагрегата, МВт; D — часовая выработка пара, т/ч; in — энтальпия вырабатываемого пара, кДж/кг; водогрейные котлы

Р= 1.163Q, (4.2)

Где Q — часовая выработка тепла котлоагрегата, Гкал/ч.

Котлоагрегати обычно разрабатываются либо для сжигания стволовой древесины, либо для сжигания коры. Использование в качестве топлива элементов кроны, гнили, древесины корней и т. п. носит пока эпизодический характер.

Влажность и зольность древесной биомассы при расчете то­почного устройства принимают максимальные для данных кон­кретных условий.

При расчете топочного устройства определяются следующие показатели: состав рабочего топлива; теплота сгорания рабо­чего топлива; объемы образующихся продуктов горения; эн­тальпия воздуха и продуктов горения; площадь колосниковой решетки; объем топочного пространства; часовой расход топ­лива.

Состав рабочего топлива. Состав рабочего топ­лива определяется исходя из элементарного состава древесной биомассы на горячую массу по следующим формулам:

СР = СГ 100 ~ WP~ АР

100

J

. 100 -

- W Р

— ар

100

100 —

WP -

-АР

100

)

100 —

U7P-

-АР

100

НР = Н'

(4.3)

Ор = Ог..........

NP = Nr

Для стволовой древесины: Сг = 51 %; Нг=6,1; Ог=42,3; № = = 0,6 %. Для коры в соответствии с породой см. гл. 2.

Теплота сгорания рабочего топлива оп­ределяется по формуле:

Для стволовой древесины

Qh= 18 880—2141FP-— 189ЛР,

Где Qhр — теплота сгорания, кДж/кг.

Объемы образующихся продуктов горе­ния. Теоретическое количество сухого воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг рабочего топлива, определяется по формуле

Vа = 0,0889 Ср + 0,265 Нр — 0,0333 Ор; (4.4)

L0 = 0,115 Ср + 0,342 Нр—0,0431 Ор, (4.5)

Где V0 — теоретическое количество воздуха, м3/кг[2]; L0 — теоре­тическое количество воздуха, кг/кг.

Для стволовой древесины теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, может быть подсчитано по формуле:

V0 = 4,742—0,04742 (№р + Л р). (4.6)

Теоретический объем азота рассчитывается по формуле

Где V%2 — теоретический объем азота, м3/кг.

Для стволовой древесины теоретический объем азота под­считывается по формуле

= 3,751 — 0,03751 (IFP + Лр). (4.8)

Объем углекислого газа определяется формулой

Усо'= 1,866 "S"' (4.9)

Где Усо — объем углекислого газа, образовавшийся при сгора­нии 1 кг рабочего топлива, м3/кг.

Для стволовой древесины можно применять формулу

VCo2 = 0,9517—0,009517 (Wр + Лр). (4.10)

Теоретический объем водяных паров[3]

У°Нго = 0,111НР + 0,0124№р + 0,01611/°, (4.11)

Где Vh2o — объем водяных паров, образовавшихся при сжига­нии 1 кг рабочего топлива, м3/кг.

Для стволовой древесины эта величина может быть подсчи­тана по формуле

Ун,0 = 0,7534 + 0,00486ГР — 0,007533Л р. (4.12)

Коэффициентом избытка воздуха а называется отношение объема воздуха, действительно израсходованного на сжигание 1 кг рабочего топлива, к теоретически необходимому, т. е.

A = VjV°. (4.13)

С учетом этого коэффициента действительный объем паров, приходящийся на 1 кг рабочего топлива Vhjo, составит

Ун2о = У°нао+ 0,0161 (a - 1)V°. (4.14)

Объем дымовых влажных газов, образовавшийся при сго­рании 1 кг рабочего топлива V®, равен

V? =VcoJ + V°N,+ VH>o + (a-l)V0. (4.15)

Объем сухих газов, образовавшихся при сжигании 1 кг ра­бочего топлива, равен

Vrc = Vco2 + V°N2 + (a-l)V0.

Состав сухих газов следующий: азот

N2 = yN,+ («-!) 0.79 V, ї00.

Углекислый газ

С02=-~-.100; (4.16)

Кислород

V?

Где N2, СОг, Ог — расчетное содержание в сухих дымовых газах соответственно азота, углекислого газа и кислорода по объ­ему, %.

Содержание влаги во влажных дымовых газах по объему в процентах составит

H20=J^-100. (4.17)

* г

Энтальпия продуктов горения. Энтальпия дымовых газов на 1 кг сжигаемого рабочего топлива подсчи - тывается по формуле

/ = /? + («—1) /в, (4.18)

Где — энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха а= 1 и температуре газов Ф, °С;

/г = Усо2 И)со2 + V°k2 (cb) щ + Vhs> (сЩИ]0,

Где (сФ) —энтальпия данного компонента по табл. 20, кДж/м3; 1°в — энтальпия теоретически необходимого объема воздуха, кДж/м3, определяется по формуле

/°В = К°И)В. (4.19)

При сжигании многозольных топлив, для которых справед­ливо неравенство 1000 аун/*Р >6, к энтальпии дымовых газов

По формуле (4.18) необходимо добавить энтальпию золы, кото­рая определяется по уравнению

/з = И)з-^аун, (4.20)

Где (с0)з — энтальпия 1 кг золы, кДж/кг, по данным табл. 30; аун — доля золы топлива, уносимая газами, принимаемая для слоевых топок в пределах от 0,2 до 0,3.

Определение площади зеркала горения и площади колосниковой решетки. Зеркалом горения называют верхнее сечение слоя, в котором проис­ходит горение топлива. Для слоевых топок с горизонтальным и наклонным слоем топлива площадь зеркала горения прини­мают равной площади колосниковой решетки. В топках с вер­

20. Энтальпия компонентов дымовых газов воздуха и золы

Энтальпия, кДж/м*

Температура, °С

Углекислого

Азота,

Кислорода,

Паров

Воздуха,

Золы.

Газа, (С»)С02

И>Ма

И>02

Воды, <^>Н„0

И),

100

170

130

132

151

132

81

200

358

260

267

304

266

169

300

559

392

407

463

408

264

400

772

527

551

626

542

360

500

996

664

699

795

684

458

600

1223

804

850

967

830

560

700

1461

946

1005

1147

980

662

800

1704

1093

1160

1336

1130

767

900

1951

1243

1319

1524

1281

875

1000

2202

1394

1478

1725

1436

984

1100

2458

1545

1637

1926

1595

1097

1200

2717

1696

1800

1131

1754

1206

1300

2977

1851

1964

2345

1913

1361

1400

3241

2010

2127

2558

2077

1583

1500

3504

2165

2294

2780

2244

1758

1600

3768

2324

2462

3002

2403

1876

1700

4036

2483

2629

3228

2567

2064

1800

4304

2642

2797

3458

2730

2186

1900

4572

2805

2968

3689

2897

2385

2000

4844

2964

3140

3227

3065

2512

2100

5116

3128

3308

4162

3232

2200

5388

3291

3483

4400

3400

■—

Тикальным слоем К. В. Кирша площадь зеркала горения при­нимают равной площади окна в задней стенке топки, через ко­торое выходят в топочный объем продукты сгорания.

В топках с зажатым слоем за площадь зеркала горения при­нимают активную площадь зажимающей решетки, через кото­рую выходят в топочную камеру продукты сгорания.

Теплонапряжением колосниковой решетки или зер­кала горения называют количество тепловой энергии, выделяю­щееся в единицу времени на 1 м2 площади.

Теплонапряжение колосниковой решетки или зеркала горе­ния является основным нормативным показателем при расчете топочных устройств слоевого процесса сгорания. На основании нормативного значения этого показателя определяется площадь колосниковой решетки или зеркала горения по формуле

# = —, (4.21)

Где R — площадь колосниковой решетки или зеркала горения, м2; т]ка — КПД котлоагрегата в долях единицы: qR — теплона­пряжение колосниковой решетки или зеркала горения, кВт/м2; Р — мощность котлоагрегата, кВт.

Значения теплонапряжения колосниковой решетки и зеркала горения приводятся в табл. 21.

Определение объема топочного простран­ства. Объемом топочного пространства VT в слоевых топках называют пространство, ограниченное слоем топлива, трубами

21. Теплонапряженне колосниковой решетки, зеркала горения н объема топочного пространства для различных видов топочных устройств

Теплонапряженне

Тип

Вид

Колосни­

Объема

Топочного устройства

Применяемого

Зеркала

Ковой

Топочного

Топлива

Горення, кВт/м2

Решетки,

Пространства.

К'Вт/м2

КВт/м3

Топка с горизонталь­

Дрова

1160

1160

350

Ным слоем и ручным

Обслуживанием

350

Топка с вертикальным

То же

3500

1400

Слоем К. В. Кирша

Топка с наклонным

»

1400

1400

350

Слоем

Топка с наклонным

Древесные

700

700

300

Слоем и ступенчатой ко­

Опилки

Лосниковой решеткой

Топка с наклонным

То же

700

700

300

Слоем и балочными бес­

Щепа и струж­

800

800

300

Провальными колосни­

Ка

Ками

Крупнокуско­вые отходы и дрова

1300

1300

350

Топка с зажатым слоем

Рубленая щепа

5800. . .9300

350. . .460

Системы В. В. Поме­

Рубленая щепа

2300. . .4700

350. . .460

Ранцева

И опилки

Щепа в смеси

2300. . .4700

350. . .460

С корой

Экранов котла и стенками обмуровки, т. е. замкнутый объем над слоем горящего топлива.

Теплонапряжением топочного пространства qv назы­вают отношение количества тепловой энергии, выделяющееся в топке в единицу времени, к объему топочного пространства. Теплонапряженне топочного пространства является основным нормативным показателем для расчета топочных устройств. Объем топочного пространства VT определяют по формуле

Ут= —------- (4.22)

<?уТ)ка

Значение qv приведено для различных топок и видов топ­лива в табл. 31.

Определение часового расхода топлива.

Часовой расход топлива выражается в различных единицах, а именно: в килограммах условного топлива, в килограммах ра­бочего топлива, в плотных кубометрах древесной биомассы и в насыпных кубометрах данного конкретного вида древесной биомассы.

Часовой расход топлива в килограммах условного топлива ■бусл. т подсчитывается по формуле

Вусл. т=Л(4.23)

Лка

Часовой расход рабочего топлива Вр. т в тоннах определяется по формуле

(4.24)

<?Ха

Где QS — теплота сгорания рабочего топлива, кДж/кг.

При сжигании древесной биомассы для выполнения техноло­гических расчетов по топливоподаче, буферному и межсезон­ному хранению древесных отходов часто требуется знать расход топлива в плотных и складочных кубометрах.

Часовой расход топлива в плотных кубометрах Вв. к опреде­ляется по формуле

В„ к= °'*228Р -Ю-3, (4.25)

•Эт)ка

Где Э — калорийный эквивалент (см. рис. 1 и 2), т усл. топл/пл. м3.

22. Некоторые показатели топок для сжигания древесной биомассы в слое

Топки шахтные с наклонным слоем

Топки ЦКТИ системы В. В. Померанцева

Наименование показателя

Торф кусковой

Wp=40 %

Древесные отходы

Wp=50 %

Древесная щепа

Wp= 40 . . . ... 50 %

Древесные отходы,

Опилки Wp= =40 . . . 50 %

Коэффициент избытка воз­духа на выходе из топки Потери от химической не­полноты горения q3, % Потери тепла с уносом <?унос> %

Суммарная потеря от ме­ханической неполноты горения qt, % Давление воздуха под ко­лосниковой решеткой, Па/мм вод. ст. Рекомендуемая темпера­тура воздуха для дутья, °С

1,4 2,0 1

1,4

2,0 2

1,2 1,0

2,0

1,3 1,0 2,0

2

590/60 200. . .250

2

780/80 200. . .250

2

780/80 200. . .250

2

690/70 200. . .250

Часовой расход топлива в складочных кубометрах Вскл можно подсчитать по формуле

Вскл = 0ЛШР • Ю-3 . (4.26)

ЭП Т)ка

Где П — коэффициент полнодревесности (см. с. 32).

Наиболее характерные показатели работы слоевых топок при сжигании древесной биомассы приводятся в табл. 22.

Энергия древесины

Плотность разных пород дерева

Сколько весит куб (кубометр) древесины? Вес кубометра древесины зависит от породы дерева и влажности. · Самым тяжелым деревом является снейквуд (пиpатинеpа гвианская, бросинум гвианский, "змеиное дерево", "крапчатое дерево"), его объемный …

Уголь антрацит и термоантрацит

Предлагаем уголь антрацит и термоантрацит фракций от 1 до 100ммм, зольность 13-22%, влажность 6-10%, сера 1,8-3,5, калорийность 6000. Объемы поставок - 10 000 тонн в месяц. Цена - 75-80у.е./тонна +38 …

Котлы пиролизные твердотопливные

Пиролизный котел от 25-60кВт Твердотопливный котел - это котел, работающий на твердом топливе типа дерево, отходы древесины, пеллеты, отходы органик, уголь и подобное. Пиролизный котел - это котел, в основе …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.