ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЛОВ

ОБЪЕМЫ И ЭНТАЛЬПИИ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

4-А. Расчет объемов и энтальпий

4- 01. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания рассчитываются на 1 кг твердого и жидкого или на 1 м3 сухого газообразного топлива при нормальных условиях (0°С и 101,3 кПа), на что указывает верхний индекс в обозначениях величин объемов. При разомкнутой схеме пылеприготоапения расчеты ведутся на 1 кг подсушенного топлива.

Все формулы даны применительно к случаю отсутствия химической неполноты сгорания топлива Ц, но с достаточной для расчетов точностью могут использоваться и при незначительной химической неполноте горения* соответствующей указанным в главе 5 значениям.

Потеря тепла от механической неполноты сгорания д4 учитывается введением расчетного расхода топлива

(4-01)

Где В - полный расход топлива на котел, кг/с.

Состав твердого и жидкого топлив в формулах выражен в процентах по массе, а газообразного - по объему.

При вычислении энтальпии газов ошибка от разницы объемов молей реального и идеального газов не вносится, так как теплоемкости газов отнесены к тому же объему моля (п. 3-02).

4- 02. Объемы и массу воздуха и продуктов сгорания при сжигании твердых и жидких топлив в атмосферном воздухе определяют по приведенным ниже формулам.

Теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для полного сгорания топлива (коэффициент избытка воздуха о=1):

Ту = 0,0889(0' +0,375^о)+О,265#г -0,03330'. м3/кп Ц, = 0,115(СГ + 0,3755^о) + 0,342#' - 0,043 Ю', кг /кг.

Теоретические (минимальные) объемы продуктов сгорания, полученные при полном сгорании топлива с теоретически необходимым количеством воздуха (а=1): азота

(4-04)

Трехатомных газов

(4-05)

Водяных паров

]'он, о = 0,111Ягч.0,0124IV; + 0,0161К0Н, М3/кг.

При наличии парового дутья или парового распыливания мазута с расходом пара, кг/кг, к

Величине 1‘онр добавляется величина 1,24 Сф.

При избытке воздуха а> 1 расчет ведется по следующим формулам: обьем врдяных паров

1 н, о = І 'оЧо + 0-016 Ка - Ш '0Н, м3 /кг.

Обьем дымовых газов

(4-08)

Объемные доли трехатомных газов

" Ко,

Гио, = ~7^г ; (4-09)

Г

Ул - н?°

Тун * (4-10)

Г

' А'а *

= шо§"' "Мг ■ |<И1)

Где - доля золы топлива, уносимой газами; определяется по габл. XVIII. XIX. XXI;

Масса продуктов сгорания

Ог = I - — + 1,306а Ту. кг/кг. (4-12)

При наличии парового дутья или парового распиливания мазута к величине б> добавляется

Расход пара (?ф.

Особенности расчета при сжигании сланцев указаны в п. 4-11.

4- 03. Обьемы и массу воздуха и продуктов сгорания при сжиганий 1 м3 сухого газообразного топлива в атмосферном воздухе определяют по следующим формулам: теоретическое количество воздуха

Г0И = 0.0476

V /

Здесь и далее при содержании в топливе до 3 % непредельных углеводородов неизвестного

Состава их принимают состоящими из С7Н< теоретический объем азота

' 'Г0_ = 0,79Кон +0:01 - А'г. м3/ м3; (4-14)

Обьем трехатомных газов

Т’но, = О. ОІ^СО, + СО + + У^іСГЯІ(). м2/м3: (4-15)

Теоретический объем водяных паров

С* »о, о|(я, х+ и, *Х? с»и. +<«2Ч.») +0.01611-;". л5, м-іа

Где с1.г - впагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1мэ сухого газа, г/м2.

Объемы и объемные доли газов при а>1 рассчитываются по (4-07)-(4-10).

Плотность сухого газа при нормальных условиях

Р! ТЛ=а0і|ь96Са -152Я:5-1Л5Диі43^+ата+аО899Я,-І(а5:^+0Шііод]. кг/м3 (4-17) Масса дымовых газов

Тл

С, = Рг тп + 77^ + 1,306а V", кг/м3. (4-18)

Іиии І л, , - /

' ; - о '"V’

4- 04. Объем водяных паров (4-06). (4-07). (4-16) и массу дымовых газов (4-12). (4-18) при влагосодержании воздуха д, отличающемся от 10 г/кг. следует изменить на величину

0,5С<9 + 0,5 Я, + 1,5Я,5 + 02

Ь ^ ан^о - OiOQ 1 bV* (с/ -10). м3/кг 1м3/ма). (4-19а)

M'hh2o = 0.0016(а - 1)К0Н 10). м3/кг (м3/м3), (4-196)

АGr = 0,0013аГон(^-10). кг/кг (кг/м3). (4-20)

4- 05. Особенности расчета объемов при рециркуляции газов в котле указаны в п. 4-10.

4- 06.'Энтапьпия дымовых газов на 1 кг или на 1 м3 топлива

I = /0 г - h (а - 1)/ав, кДж/кг (кДж/м2). (4-21)

Энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха а=1 и температуре В, °С

Лхг = ^ог+ + ^с. нг0^с®)нг0 < кДж/кг (кДж/м3). (4-22)

Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при температуре 8, °С

■ /0| =К^&),. кДж/кг (кДж/м3) (4-23)

Теоретические обьемы сухого воздуха V* И газов Гн о вычисляются по п. 4-02

Для твердого (жидкого) и п. 4-03 - для газообразного топлива.

Энтальпии 1 м3 влажного воздуха (сЭ),, углекислого газа (с9)сс^ , азота (сЭ)Мг и водяных

Паров (08)^0 определяются по табл. XIV.

44)7. К энтальпии дымовых газов добавляется энтальпия золы

А'

/ап = — сун. КДж/КГ, (4-24)

Где (с&)„ - энтальпия 1 кг золы. кДж/кг. определяется по табл. XIV.

При наличии встроенных золоуловителей следует учитывать уменьшение содержания золы в дымовых газах для расположенных за золоуловителем поверхностей нагрева.

4- 08. Для топлив, характеристики которых приведены в табл. МУ. объемы и энтальпии воздуха и дымовых газов {без учета энтальпии золы) при а=1 и влагосодержании. воздуха 10 г/кг представлены в табл. XII, XIII. XV и XVI.

4-

ОА. Расчет объемов и энтальпий рекомендуется вести согласно табл. 4-1 и 4-2.

При составлении /-& * таблицы для каждого а определяются значения / в области, перекрывающей ожидаемый диапазон температур в газоходе, и Д7 - приращение энтальпии для заданного интервала температур.

Глава А. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания

4-

10. Рециркуляция газов в расчетах объемов и энтальпий продуктов сгорания учитывается на всех участках тракта от места ввода рециркулирующих газов в котел до места их отбора. Коэффициент рециркуляции

У*

Г. отб

Где У^, - объемы газов, отбираемых на рециркуляцию, и в сечении газохода за местом

Отбора, м3/кг (м3/м3).

Объем газов в промежуточной точке тракта от места возврата до места отбора

Кк=У?+тУ? м3/кг(м3/м9). *

Где V" - объем газов в данном сечении тракта без учета рециркуляции, м3/кг (м3/м3).

Масса продуктов сгорания при сжигании 1 кг твердого (жидкого) топлива

Бг. рц = 0 - А' /100)(1 + г) +1,306(0. + а - кг/кг-

То же при сжигании 1 м3 газа

Сг. рЧ = (Рг. Тл-*Ч. ТЛ / Ю00)(1 + г) + 1г306(а + аот6г)К0к, кг/м3 .

Где - коэффициент избытка воздуха в месте отбора газов на рециркуляцию.

Энтальпия газов в месте возврата рециркулирующих газов после смешения

/ ц = /г + /7готб. кДж/кг (кДж/м3).

Температура газов после смешения

О г-р*<

ГРЧ (Гс)Гш р

Где (Г'с)г. ри - суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг (1 м3) топлива после смешения

(Ус)грц = (Ус)г + г{Ус)гаЛ5. кДж/(кг-К) (кДж/(м3К)]. (4-29)

В формулах (4-28) и (4-29)

/г ( усу энтальпия и суммарная теплоемкость газов перед смешением;

Лоте. (Ус Лол - т0 же ДЛЯ газов эа местом отбора.

На последующих участках тракта до места отбора температура газов вычисляется с использованием суммарной теплоемкости, определяемой по (4-29), где (Ус)г и (Ус)1хпь принимаются по температуре в рассчитываемом сечении газохода.

При отборе газов из нижней части топки для сушки топлива и возврате их в нее обьемы и энтальпии рассчитываются без учета рециркуляции.

4- 11. При сжигании сланцев объемы и масса продуктов сгорания вычисляются с поправками

На разложение карбонатов. В табп.1 приведены зольность сланцев на рабочую массу А' и диоксид углерода карбонатов (СС^)^.

При сгорании сланцев карбонаты частично или полностью разлагаются и выделяют диоксид углерода. Массовая доля выделившегося диоксида углерода, называемая коэффициентом разложения карбонатов к. равна при слоевом сжигании 0,7; при камерном -1,0.

Содержание золы в топливе с учетом неразложившихся карбонатов приближенно равно

= А' + (1 - к){С0г V. %. (4-30)

Объем углекислого газа при нормальных условиях

Одо(со,)> 100

Обьем газов

К** = К +---------------- Г»" ■ «2/кг. (4-32)

100

Масса газов

С,.^ = 1-^ + 1306аКо кг/кг. (4-33)

Объемные доли трехатомных газов

1/н I/и

К ВОг. кр6 кНуО

*ВОг. кр6 — т/и • ^Нг0.гр6 — г/-и

Г. крй Г. хрй

4*12. При сжигании смеси топлив объемы и энтальпии продуктов сгорания рекомендуется рассчитывать для каждого топлива отдельно, на 1 кг твердого или жидкого топлива и на 1 мэ сухого газа.

По полученным для каждого топлива значениям объемов воздуха и продуктов сгорания

* вог ■ ' *он? о определяются объемы воздуха и продуктов сгорания смеси:

А) для смеси двух однородных топлив (твердых, жидких или газообразных} - по формуле смешения

К = 8'(КУ + 0 - Е'УК)" . м3/кг (м3/м3). (4-34)

Где ^'-массовая (обьемная-для газообразных топлив) доля первого топлива в смеси, кг/кг (м3/м3). Аналогично определяются Кд0 , К0НМ. К0ин^о смеси;

Б) для смеси твердого или жидкого топлива с газообразным

^ =(^оУ + *ТО". м3/кг. (4-35)

Где л - количество газообразного топлива на 1 кг твердого (жидкого) топлива, м3. Соответственно дальнейший расчет ведется на 1 кг твердого (жидкого) топлива. Энтальпия продуктов сгорания смеси топлив вычисляется по следующим формулам:

А) для смеси двух однородных топлив

*вог = [я'(Ког У + 0 - В'УКо,>"](с5)сог • ^кг М; (*-35)

Б) для смеси твердого или жидкого топлива с газообразным

>т, = [(>я)' + -'-{(Я )"]Н)со, ■ • («7)

Объемная доля трехатомных газов продуктов сгорания смеси топлив:

А) для смеси двух однородных топлив

?'те0,)■-<-(1-£•)№,)"

ГП02 у н '

Аналогично определяется гн?0;

Б)для смеси твердого или жидкого топлива с газообразным

(1то )'+*(*№ Г

Гюа = - - „ (4-39)

Г

И ссютветственно определяется гно.

РР1 Глава А. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания 27

' '

V'

Масса продуктов сгорания смеси топлив находится по формулам:

А) для смеси двух однородных топлив

У1 0Ы - £’С + (]- g')G" . кг/кг (кг/м3); (4-40)

Б) для смеси твердого или жидкого топлива с газообразным

Сси ~ С + хС, КГ/КГ. (4-41)

Если смесь топлива задана не в массовых или объемных долях, а б долях тепловыделения. каждого топлива д' и (1 -<?'). соответствующие массовые или объемные доли их определяются по (2-13) и (2 15).

^ 4-Б. Коэффициент избытка воздуха и присосы в котле

4- 13. Коэффициент избытка воздуха в топке, соответствующий составу газов в конце топки, принимается в зависимости от типа топочного устройства и рода сжигаемого топлива по данным. табл. М-ХХ1.

Коэффициенты избытка воздуха ат заданы, исходя из величин потерь от механического недожога, приведенных в табл. ХУ111-ХХ1.

При сжигании пыли в смеси с газом или мазутом коэффициент избытка воздуха принимается, как для твердого топлива.

4- 14. Величина коэффициента избытка воздуха в сечении газового тракта котла с уравновешенной тягой определяется суммированием коэффициента избытка воздуха в топке с присосами в газоходах, расположенных между топкой и рассматриваемым сечением.

Для котлов, работающих под наддувом, коэффициент избытка воздуха на участке тракта от топки до воздухоподогревателя принимается постоянным.

Расчетные величины присосов в топке и газоходах котла, в то»/, числе присосы воздуха в газовую сторону воздухоподогревателя, равные перетечке из воздушной стороны, при номинальной нагрузке принимаются пс таблице XVII.

Расчетная величина присоса воздух, в газоходах котла при пониженной нагрузке

Да0 = Да (/)„ / О)0 5. {4-42а)

Присос воздуха в топку при пониженной нагрузке

Да7 0 = Дат{Ли I В), (4-425)

Где £>„ . В - значения номинальной и пониженной нагрузок;

Да, Ла, - присосы при номинальной нагрузке.

4- 15. Количество воздуха, подаваемое в топку из воздухоподогревателя, отнесенное к теоретически необходимому для сгорания топлива

Р;=ат-Дат-Дапл-(а^-1)гт, (4-43)

Где Дапг - присос в системе пылеприготовления с учетом возможных нарушений плотности во время эксплуатации; определяется по таблице XVII. Присос в разомкнутых пылесистемах не учитывается; ас, ь - коэффициент избытка воздуха в месте отбора газов на рециркуляцию; г, - коэффициент рециркуляции газов в низ топки или горелки.

4- 16. Значения коэффициента избытка воздуха в топке а,, приведенные в таблицах XVIII -XXI. принимаются при производительности катла:

100-70 % ■ при сжигании твердого топлива;

100-50 % - при сжиганий мазута и газа.

При работе котла на твердом топливе и производительное™ от 70 до 50 %

А, о =а.. + (0,7-В/ /?и) . (4-44а)

При работе котла на газе и мазуте и производительности от 50 до 30 %

А т 0 = а т + 0,5(0.5 - БI Вц). (4-446)

В тех топочных устройствах, где расход основного количества воздуха определяется не толькб горением, но и транспортом топлива (например, в шахтно-мельничных, низкотемпературных, вихревых и т. п.). избыток воздуха в толке при пониженной производительности следует выбирать с учетом транспорта. При растопке котлов на мазуте или газе следует принимать а, повышенным (до 3,0).