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 
.
Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания топлива при избытке воздуха ? = 1 для твердого и жидкого топлива, определяется по формуле [2, 3]:
м3/кг (2.7)
для газообразного топлива
, 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 
определяется по формулам [3]:
– для твердого топлива и мазута
, м3/кг; (2.9)
– для природного газа
, м3/м3; (2.10)
Объем трехатомных газов 
твердого топлива и мазута [2, 3];
, м3/м3; (2.11)
для природного газа
, м3/м3. (2.12)
Теоретический объем водяных паров для твердого топлива и мазута определяется
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
, 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
(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 |
||||||
|
Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева ?ср |
||||||
|
Объем водяных паров, м3/кг, |
||||||
|
Полный объем газов, м3/кг, |
||||||
|
Полный объем газов с учетом рециркуляции |
||||||
|
Объемная доля трехатомных газов |
||||||
|
Объемная доля водяных паров |
||||||
|
Доля трехатомных газов и водяных паров |
||||||
|
Безразмерная концентрация золовых частиц, кг/кг, |
||||||
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 |
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]
(2.16)
Где масса дымовых газов, кг газов/кг сожженного топлива, при сжигании твердого топлива и мазута составляет
(2.17)