ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПОЧНЫХ УСТРОЙСТВ

Для слоевых топок основными тепловыми характеристиками являются тепловое напряжение площади колосниковой решетки ( зеркала горения), тепловое напряжение топочного объема и кпд топки, для камерных топок — тепловое напряжение топочного объема и кпд топки.

Тепловое напряжение (кВт/м²) площади колосниковой решетки

Q/R=BQ /R, (2.27)

где В — натуральный расход топлива, кг/с; Q — низшая теплота сгорания, кДж/кг; R — площадь колосниковой решетки, м². Тепловое напряжение (кВт/м³) топочного объема

Q/V_т=BQ /V_т, (2.28)

где V_т — объем топочного пространства, м³.

Коэффициент полезного действия топки

η_т=100-q₃-q₄, (2.29)

где q₃ — потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %; q₄— потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, %.

Задача 2.30.Определить площадь колосниковой решетки, ко­торую требуется установить под вертикально-водотрубным кот­лом паропроизводительностью D=6,l кг/с, работающим на подмосковном угле марки Б2 состава: C^p=28,7%; Н^р=2,2%; S =2,7%; N^p=0,6%; O^p=8,6%; A^p= 25,2%; W^p= 32,0%, если из­вестны температура топлива при входе в топку t_T=20°С, давление перегретого пара р_пп=4 МПа, температура перегретого пара t_пп=420°С, температура питательной воды t_пв=180°С, кпд котлоагрегата (брутто) η =87%, величина непрерывной продувки Р=4% и тепловое напряжение площади колосниковой решетки Q/R=1170 кВт/м².

Ответ: R =14,8 м².

Задача 2.31.Определить объем топочного пространства, предназначенного для вертикально-водотрубного котла паропро­изводительностью D=13,8 кг/с, при работе на малосернистом мазуте состава: С^p=84,65%; Н^р=11,7%; S =0,3%; О^р=0,3%; A^р=0,05%; W^p=3,0%, если известны температура подогрева ма­зута t_T=90°C, давление перегретого пара p_пп=1,4 МПа, темпера­тура перегретого пара t_пп=250°С, температура питательной воды t_пв=100°С, кпд котлоагрегата (брутто) η =88%; величина не­прерывной продувки Р=3% и тепловое напряжение топочного объема Q/V_т=490 кВт/м³.

Ответ: V_т=86 м³.

Задача 2.32.Определить площадь колосниковой решетки, объем топочного пространства и кпд топки котельного агрегата паропроизводительностью D=5,45 кг/с, если известны давление перегретого пара p_пп=1,4 МПа, температура перегретого пара t_пп=280°C, температура питательной воды t_пв=100°С, кпд котло­агрегата (брутто) η =86%, величина непрерывной продувки Р=3%,тепловое напряжение площади колосниковой решетки Q/R=10l5 кВт/м²; тепловое напряжение топочного объема Q/V_т=350 кВт/м³, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q₃=0,5% и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q₄=5,5%. Котельный агрегат рабо­тает на кузнецком угле марки Т с низшей теплотой сгорания горючей массы Q =34345 кДж/кг, содержание в топливе золы А^р=16,8% и влаги W^p= 6,5%.

Решение: Низшую теплоту сгорания рабочей массы топлива определяем по формуле (1.14):

=
=26180 кДж/кг.

Расход топлива находим по формуле (2.25):

=
=0,62 кг/с.

D_пе=D, так как отсутствует отбор насыщенного пара. Площадь колосниковой решетки, по формуле (2.27),

=16 м².

Объем топочного пространства, по формуле (2.28),

= 46,4 м³.

Кпд топки определяем по формуле (2.29):

η_т=100-q₃-q₄=100-0,5-5,5 = 94%.

Задача 2.33.В топке котельного агрегата паропроизводительностью D=7,05 кг/с сжигается природный газ Саратовского месторождения состава: СО₂=0,8%; СН₄=84,5%; С₂Н₆=3,8%; С₃Н₈=1,9%; С₄Н₁₀=0,9%; С₅Н₁₂=0,3%; N₂=7,8%. Определить объемтопочного пространства и кпд топки, если известны давление перегретого пара р_пп=l,4 МПа, температура перегретого пара t_пп=280°C, температура питательной воды t_пв=110°С, кпд теплоагрегата (брутто) η =91%, величина непрерывной продувки Р=4%, тепловое напряжение топочного объема Q/V_т=310 кВт/м³, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q₃=1,2% и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q₄=1%.

Отчет: V_т=63,6 м3; η_т=97,8%.

Задача 2.34.Определить площадь колосниковой решетки и кпд топки котельного агрегата паропроизводительностью D=5,9 кг/с, если известны давление перегретого пара р_пп=l,4 МПа, температура перегретого пара t_пп=250°C, температура питательной воды t_пв=120°С, кпд котлоагрегата (брутто) η =86,5%, тепловое напряжение площади колосниковой решетки Q/R=1260 кВт/м², потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива Q₃=101,5 кДж/кг и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива Q₄=1290 кДж/кг. Котельный агрегат работает на кизеловском угле марки Г с низшей теплотой сгорания горючей массы Q =31349 кДж/кг, содержание в топливе золы А^р=31% и влаги W^p= 6%.

Ответ: R=12,1 м²; η_т=93%.

Задача 2.35. Определить тепловое напряжение топочного объема камерной топки котельного агрегата паропроизводительностью D=2,5 кг/с, если известны давление перегретого пара р_пп=l,4 МПа, температура перегретого пара t_пп=250°C температура питательной воды t_пв=100°C, кпд котлоагрегата (брутто) η =90%, величина непрерывной продувки Р=4% и объем топочного пространства V_т=24 м³. Котельный агрегат работает на высокосернистом мазуте с низшей теплотой сгорания горючей массы Q =40090 кДж/кг, содержание в топливе золы А^р=0,1% и влаги W^p=3%. Температура подогрева мазута t_T=90°С.

Ответ: Q/V_т=292 кВт/м³.

Задача 2.36. В топке водогрейного котла сжигается челябинский уголь марки БЗ с низшей теплотой сгорания Q =13 997 кДж/кг. Определить тепловое напряжен: площади колосниковой решетки, если известны кпд котлоагрегата (брутто) η =85%, расход воды М_в=65 кг/с, температура воды, поступающей в котел, t₁=70°C, температура воды, выходящей из него, t₂=150°С и площадь колосников решетки R= 15 м².

Ответ: Q/R=1596 кВт/м².

Задача 2.37. В шахтно-мельничной топке сжигается Донецкий уголь марки Г с низшей теплотой сгорания Q =22024 кДж/кг. Определить площадь колосниковой решетки, объем поточного пространства и кпд топки, если тепловое напряжение площади колосниковой решетки Q/R=1270 кВт/м², тепловое напряжение топочного объема Q/V_т=280 кВт/м³, расход топлива В=0,665 кг/с, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q₃=0,6% и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q₄=4,4%.

Ответ: R=11,5 м²; V_т=52,3 м³; η_т=95%.

§2.3. РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕНА В ТОПОЧНЫХ УСТРОЙСТВАХ

Теплота, переданная лучевоспринимающим поверхностям топки. Количество теплоты (кДж/кг, кДж/м³), переданной лучевоспринимающим поверхностям топки, определяется по фор­муле

Q_л=φ(Q_т-I ), (2.30)

где Q_т — полезное тепловыделение в топке, кДж/кг (кДж/м³); I - энтальпия продуктов сгорания при температуре θ на выходе из топки, кДж/кг (кДж/м³); φ — коэффициент сохранения теплоты.

Полезное тепловыделение в топке (кДж/кг, кДж/м³) при сгорании 1 кг твердого, жидкого или 1 м³ газообразного топлива

, (2.31)

где Q — располагаемая теплота топлива, кДж/кг; Q — теплота, вносимая в топку с поступающим холодным или горячим воздухом, кДж/кг; Q_рц — теплота рециркулирующих газов, кДж/кг; Q_вн— теплота, вносимая в топку воздухом, подогретым вне котлоагрегата, кДж/кг; q₃ — потери теплоты от хи­мической неполноты сгорания топлива, %; q₄ — потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, %; q₆ — потери теплоты с физической теплотой шлака, %.

Теплота, вносимая в топку с поступающим холодным или горячим воздухом:

Q =(α_т-Δα_т-Δα_пл)V⁰(сθ)_гв+(Δα_т+Δα_пл)V⁰(сθ)_хв, (2.32)

где α_т — коэффициент избытка воздуха в топке; Δα_т — присос воздуха в топке; Δα_пл — присос воздуха в пылеприготовительной установке; V⁰ — теоретически необходимый объем воздуха, м³/кг; (сθ)_гв и (сθ)_хв — энтальпии горячего и холодного воздуха, кДж/кг.

Теплота рециркулирующих газов

Q_рц=V_рцc θ_рц, (2.33)

где V_рц — объем рециркулирующих газов, м³/кг; c — средняя объемная теплоемкость рециркулирующих газов, кДж/(м³·К); θ_рц — температура рециркулирующих газов в месте отбора, °С.

Теплота, вносимая в топку воздухом, подогретым вне котлоагрегата, Q_в.вн находится по формуле (2.7).