Котельные установки

ОСНОВЫ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

Тепловой расчет котельного агрегата проводят со следующими це­лями:

Определение конструктивных характеристик и размеров радиацион­ных и конвективных поверхностей нагрева;

Определение температур 'рабочего тела и продуктов сгорания топли­ва или другого теплоносителя, используемого для повышения темпера­тур и энтальпий рабочего тела.

Ниже изложена методика проверочного теплового расчета, выпол­няемого с целью определения характеристик рабочего тела и дымовых газов для серийно выпускаемых агрегатов. Проверочный тепловой рас­чет следует проводить после составления и расчета тепловой схемы источника теплоснабжения, когда известны следующие данные: производительность котельного агрегата;

Конечные параметры рабочего тела — давление, температура воды, пара — после котлоагрегата;

Вид и характеристики используемого топлива; способ сжигания топлива, тип топочного устройства; температуры рабочего тела, обычно воды и воздуха, поступающих в котельный агрегат;

Тип и конструктивные характеристики котельного агрегата; способы подачи воздуха и удаления продуктов сгорания из котло­агрегата;

Качество воды, поступающей в котельный агрегат, и требования по­требителя к качеству пара.

При реконструкции котлоагрегата иногда требуется выбирать тип водяного экономайзера, воздухоподогревателя,, способ регулирования температуры перегретого пара и температуру уходящих газов. Тепловой расчет следует начинать с выяснения элементарного состава и теплоты сгорания рабочей массы топлива; при подсушке и размоле с удалением испаренной влаги в атмосферу необходимо пересчитать состав топлива и его теплоту - сгорания на новую влажность, с которой топливо посту­пает в топочное устройство рассчитываемого котлоагрегата. Характе­ристики топлива даются в справочниках, см., например, [Л. 12, 13], а для некоторых топлив приведены в табл. 1-3, 1-4, 1-6, 1-10 и 1-11.

Зная состав топлибэ, способ его сжигания и тип топки, следует с помощью формул (2-21) и (2-22) определить количество теоретически необходимого воздуха. При принятом типе топочного устройства следу­ет с помощью табл. 2:5 выбрать величину избытка воздуха. Там же можно найти примерные значения присосов холодного воздуха по газо­ходам или элементам агрегата и определить в каждом из них величину 78

*

Избытка воздуха. Для расчета объема и состава продуктов сгорания необходимо составить табл. 2-6 и с помощью выражений (2-34) для твердых и жидких топлив и (2-46) для газообразного найти теоретиче­ский объем сухих тазов.

Затем, используя выражения (2-36) для твердого и жидкого топлив и (2-47) для газообразного топлива, найти теоретические объемы водя­ных паров. Зная избытки воздуха по газоходам и элементам котлоагре - гата, можно с помощью выражений (2-35), (2-37) и (2-45) найти дей­ствительные объемы сухих газов, водяных паров и полный объем про­дуктов сгорания твердого или жидкого топлива, а для газообразного по выражению (2-50).

Проверить расчет можно по [Л. 12 и 13]. - Используя выражения <2-51), находят объемные доли или парциальные давления трехатомных газов и водяных паров в элементах агрегата и вносят их в табл. 2-6, «уда заносят и результаты расчетов по определению массы продуктов. сгорания, найденной с помощью выражений (2-52) и (2-53).

При расчете котлоагрегатов на твердом топливе в ту же таблицу. обычно вносят и величины концентраций летучей золы в дымовых га­зах, найденные по (2-54). Имея объемы воздуха и продуктов сгорания топлива, можно перейти к определению их энтальпии, используя для этого величины теплоемкостей, взятые из табл. 2-7, последовательно заполняя таблицу формы 2-9. Энтальпию теоретического объема дымо­вых газов подсчитывают по выражению (2-56), энтальпию теоретически (Необходимого количества воздуха по выражению (2-55) и золы по вы­ражению (2-58). Для проверки расчетов целесообразно построить диа­грамму зависимости энтальпии от температуры при нескольких избыт­ках воздуха по типу рис. 2-10.

После определения состава, количества и энтальпий продуктов сго­рания топлива следует определить расход топлива из выражения (2-70); к. п. д. находят после составления теплового баланса или берут по рас­четным (заводским) данным из каталогов и справочнике®, например из [Л. 13].

Для котлоагрегатов, в которых сжигается жидкое или газообразное топливо, сумма потерь теплоты определяется значениями с/2, <7з и <75. Величина <75, как уже отмечалось, может быть найдена из рис. 2-7 и пересчитана по формулам (2-89) и (2-90). Потери теплоты с уходящими газами <72 определяются по формулам (2-85) и (2-86), в которых тем­пературу уходящих газов можно взять по справочникам.

/При установке за котлоагрегатом водяного экономайзера количест­во теплоты, воспринятое водой, можно найти, если задаться температу­рой уходящих газов, величина которой для котлов небольшой произво­дительности может быть взята из табл. 2-13; там же даны температуры поступающего воздуха, необходимые для защиты стальных воздухопо­догревателей от интенсивной коррозии. При сжигании твердых топлив к потерям теплоты <72, <7з и <75 следует прибавить потери теплоты <74 И <7б. Их можно найти в таблицах расчетных характеристик топок с слоевым сжиганием топлива или камерных топок для сжигания пылевидного топлива, см. [Л. 12—14] и т. д.

После определения расхода топлива и подсчета по выражениям (2-99) и (2-100) видимых тепловых напряжений решетки или зеркала горения и объема топочной камеры проверяют их допустимость. При определении расхода топлива необходимо учитывать и теплоту в про­дувке по выражению (2-69), величина которой может быть принята в пределах от 0,05 до 0,10 от И котлоагрегата. При сжигании твердого топлива расчетный расход топлива определяется с учетом поправки на механическую неполноту сгорания топлива по формуле (2-81). После составления теплового баланса котлоагрегата и определения расхода топлива производят расчет топочного устройства, приняв внесенную теп­лоту равной теплоте сгорания топлива.

При наличии воздухоподогревателя необходимо выбрать темпера­туру горячего воздуха и учесть теплоту, им внесенную. Последнюю определяют с помощью формулы (2-55), учтя избыток воздуха в топке, или по составленной таблице энтальпий (см. табл. 2-9). При этом сле­дует помнить, что через Воздухоподогреватель проходит часть воздуха, попадающего в топочное устройство, а остальной воздух дают присосы. Величина последних для слоевых и камерных топок, не имеющих плот­ных гидравлических затворов в местах удаления шлака, составляет Да=0,1; для камерных тонок, в которых сжигается газ или мазут, она составляет До=0,05. Разность между избытком воздуха в топке и сум­мой присосов в топке и системе пылеприготовления Дапл составляет долю воздуха, проходящего через воздухоподогреватель, обозначаемую через р*зП:

Рбзп=От—Дат—Дсспл - (2-104)

При проверочном расчете котлоагрегатов малой и средней произво­дительности тип топочной камеры и топочное устройство для данного топлива являются заданными заводом-изготовителем.