СЖИГАНИЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В ТОПКАХ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ
РАСЧЕТ ГАБАРИТОВ ТОПОЧНОЙ КАМЕРЫ С УЧЕТОМ УСЛОВИЙ ГОРЕНИЯ
При расчете высоты призматической топки с учетом условий горения общая длина факела разбивается условно на две зоны: зону активного горения и зону дожигания.
; При одноярусном расположении горелок (рис. 11-1,а) протяженность* зоны активного горения определяется как расстояние от устья
Горелок до вертикальной оси топки (горизонтальный участок факела), а протяженность зоны дожигания Л3.д — как расстояние от горизонтальной оси горелок до плоскости, в которой заканчивается выгорание топлива до заданного значения механического недожога <74.
При многоярусном расположении горелок (рис. 11-1,6) протяженность зоны активного горения определяется как сумма длины горизонтального участка факела и расстоянии между ярусами горелок, а протяженность зоны дожигания — как расстояние от горизонтальной оси верхнего яруса горелок до плоскости, в которой заканчивается выгорание топлива до заданного значения <74.
|
|
|
Рис. 11-1. Схемы топочных камер с жидким (а) и твердым (б) шла - коудалением |
Целью расчета является определение протяженности зоны дожигания А3.д и величины объема топки У3.д, в котором обеспечивается выжиг топлива до заданного значения механического недожога <74 при отсутствии химического недожога (<7з = 0).
Определение общего объема и высоты топочной камеры, а также величины поверхностей нагрева, которые необходимо разместить в топке для обеспечения температуры, исключающей шлакование на выходе из нее, производится по «Тепловому расчету котельных агрегатов (нормативный метод)» [40].
При жидком шлакоудалении высота топки от начала ската шлакового пода до конца зоны дожигания (рис. 11-1,а) определяется по формуле:
-^Т. З.Д ЛЯр (^яр м. (11-1)
При твердом шлакоудалении в активный объем топки включается дополнительно объем холодной воронки до середины ее высоты (рис. 11-1,6). В этом случае
Нт. ъ.а = ^яр(^яр—м» (И"2)
Где /гв — высота холодной воронки, м (принимается равной 0,5—0,7ат); hr — расстояние от оси нижнего яруса горелок до начала ската шлакового пода (в топках с жидким шлакоудалением) или холодной воронки (в топках с твердым шлакоудалением), м (определяется по табл. 10-6); Ляр — расстояние между ярусами горелок, м (принимается по табл. 10-6)
Высота зоны дожигания определяется по следующей формуле:
Лз. д = - тг3-, м. (11-3)
Г X
Объем зоны дожигания для открытых призматических топок рассчитывается по формуле:
Уз. д = xVrB^L, м*, (11-4)
* о
Где т — время (в с), необходимое для выгорания топлива до заданного значения механического недожога, которое определяется по методике, изложенной в гл. 9; Vr — объем продуктов сгорания, м3/кг; В — расход топлива на котел, кг/с; Тф — расчетная температура факела, К.
В полуоткрытых топках время пребывания газов в зоне активного горенкя уменьшается по сравнению с открытыми призматическими. Поэтому при определении высоты полуоткрытых топок величину Лз. д следует увеличить по сравнению с расчетной на 25—30%.
Объем топки до конца зоны дожигания определяется по формуле:
Ут. З.Д“^ Т^т. З.Д, м3. (11-5)
Удельная мощность (теплонапряжение) части топки в зоне дожигания (по условиям горения)
(«■С=К71'М Вт/м.. (11«)
Пример расчета размеров топочной камеры с учетом условий горения приведен в табл. ПЗ-2.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
РАСЧЕТ ПОТЕРИ ТЕПЛА ОТ МЕХАНИЧЕСКОЙ НЕПОЛНОТЫ СГОРАНИЯ ТОПЛИВА
Расчет выполнен применительно к парогенератору ТПП-2 ЮЛ (Ок = 264 кг/с; рии = = 25 МПа; Л, е = 565/570°С; /г. в=380°С) при сжигании пыли антрацита в полуоткрытой топке с жидким шлакоудалеиием при тепловом напряжении топочного объема дУ = = 0,175 МВт/мя.
Порядок и результаты расчета приведены в табл. П1-1.
Таблица П1-1
Пример расчета д*
|
Олределяемая величина |
Расчетная формула или обосно |
Результат |
|
Вание |
||
|
Коэффициент избытка воз |
„Тепловой расчет котель |
1.2 |
|
Духа в конце топки ат |
Ных агрегатов (нормативный метод)* |
|
|
Тонина помола пыли /?9в; |
Задана |
8; 0,2 |
|
/?200 > % |
||
|
Состав топлива, % |
.Тепловой расчет котель |
|
|
Зольность Лр |
Ных агрегатов (нормативный |
22,9 |
|
Влажность РР |
Метод)* |
8,5 |
|
Углерод С Р |
63,8 |
|
|
Водород Нр |
1.2 |
|
|
Сера колчеданная Бр |
1.0 |
|
|
Сера органическая Брр Азот Ир |
0,7 0,6 |
|
|
Кислород Ор |
То же |
1.3 |
|
Теплота сгорания фЦ* |
22,5 |
|
|
МДж/кг |
||
|
Выход летучих Уг, % |
• 9 |
3,5 |
|
Влажность пыли №п о/0 |
1.0 |
|
|
Размер наиболее крупной |
Рис. 9-9 |
225.10-* |
|
Частицы $01» м |
||
|
Коэффициент полидисперс |
• 9 |
1,09 |
|
Ности 11 |
||
|
Потеря тепла от механи |
Табл. П4-2 |
3,0 |
|
Ческой неполноты сгорания |
||
|
Топлива Ц% % |
||
|
Теоретическая температу |
•Тепловой расчет котель |
2445 |
|
Ра горения Гтеор, К |
Ных агрегатов (нормативный |
|
|
Метод)“ |
||
|
Температура газов в конце |
То же |
1353 |
|
Топки Т"т» К |
||
|
Положение максимума тем |
§ 9-4 |
0,2 |
|
Пературы в топочной камере |
|
63,8+0,375* 1,7 100 |
|
Содержание горючих на рабочую массу l',p, °/ojj Беззольная и безводная коксовая масса Кр Теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг топлива при СП, V°f мз/кг J Теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг кокса при СП, VK> мз/кг Объем трехатомных газов vro, * м3/кг 1,866 * |
|
1790 3.26 4,25.10-^ 2.5 2,5.4,25.10-4 225*10-6 |
|
№л D «01 100 — И? р — Ар 100 1—(Vp+Ар+ W?) |
|
Температура факела 7ф, К Рис. 9-8 Кинетическая константа Рис. 9-12 Горения /С» м/с Коэффициент диффузии Рис. 9-14 М2/с Диффузионный критерий Рис. 9-15 Нуссельта Кпд Коэффициент диффузионного массообмена аД01> м2/с |
|
V |
|
ЮО—8,5—22,9 3,5 ,00 =2,4 1—(0.024+0,229+0,085) = =0,662 0,0889(63.8+0.375-1,7) + +0.265-1,2—0.033-1,3= =6,0 |
|
= 4,75 |
|
Ср+ 0,3755? |
|
0+к |
|
100 |
 |
|||
|
|||
|
|||
|
|||
 |
|||
|
|
||
|
Давление в топочной камере р, Н/м* Плотность коксового остат - Табл. 9-1 ка рк» кг/м3 Коэффициент формы частиц То же |
Объем водяных паров Ин, о. м*/кг
Объем двухатомных газов мз/кг
Объем продуктов сгорания Уг, м3/кг
Универсальная газовая постоянная /?, Дж/(кмоль«К)
0,111ЯР+0,0124№Р+
+0,0161У°+0,0161[/°Х ХК-1)
0,79V°+0,8^5+(aT-l) V°
+ ^Н. О +
0.11Ы,2+0,0124-8,5+ +0,0161 -6+0,0161 -6X X(1.2—1)=0,36
0.79.6+0.8^ + (l,2-l)X
X6=5.96
1.2+0.36+5.96=7,52
8314,3
9.8-Ю4 1400
|
Время горения частиц пыли в топке1 т, с |
|
22,5 |
|
0,175-7,52.6,6 |
|
VT 273 |
|
BVr Тф qvVT (Гф/273) |
 |
 |
|
Определяемая величина |
Расчетная формула или о'-о - Сг. О шнис |
Резул |
|
Коэффициент р |
PxVrRTfy 1 — Wn |
1400.7,52-8314,3-1790 * v y |
|
2‘22,4фр/СР 1 — ПTp |
2-22,4-1,1.9.8-10«-0,66 A 1—0,01 X 1-0.085 - 5.35-10* |
|
|
Коэффициент а |
1/0 1 1 — Г" (вт ' VK *Р 1 - w*> |
6.0 1 0,2—l)g gg-О ббХ 1—0,01 X 1—0.085 — |
|
Комплекс2 |
_ К ЫидО аДо, |
3,26 4.75 °,6® |
|
Комплекса /2 |
Кх Р.. |
3,26-2.6 5,35-10«-225-10-« = °-69 |
|
Значение при л= 1 |
Левая часть рис. 9-5 |
0,019 |
|
Поправка на коэффициент полидисперсности £кин |
Правая часть рис. 9-5 |
0,0062 |
|
Расчетное значение /™н при п—, 09 |
/*ин + &кин(л _ 1) |
0,019+0.0062(1,09—1) = =0,02 |
|
Значение /ир при 1 |
Левая часть рис. 9-6 |
0,033 |
|
Поправка на коэффициент полидисперсности £пр |
Правая часть рис. 9-6 |
0,0093 |
|
Расчетное значение /?£ при п=1,09 |
/"р + &пр(л _ 1) |
0,033 + 0,0093(1,09—1) = =0,034 |
|
Фактическое значение Л |
ГКИН | Ю.1 / гПО ГКИНч Мр [5] Nu^D (/1Р~ Jip ) |
0,02+0,69 (0,034—0,02) = =0,03 |
|
Потеря тепла с механическим недожогом <74, % |
/,*■> 5‘ 1 -®'р ICO,,л QJ |_|pn |
34 1-0,085 O*03-0-6622,5 ' 1—0,01 X |
|
X100=2,8 |
|
1 При сжигании пыли грубого помола (Й01>ГЮО-Ю-6 мкм) проднтся поправка на отставание частиц ог потока (см. § 9-4). 8 Процесс выгорания протекает в промежуточной о1.пг п. и с преобладанием влияния кинетических факторов. _ _ |
