Характеристики на монтажа на газови котли и пещно оборудване. Горивна камера на котела

КОТЕЛНИ ИНСТАЛАЦИИ
3.1 Класификация на котлите
Частта от котела, в която се изгаря горивото, се нарича горивна камера. При изгаряне на гориво в пещта на котела се отделя топлина, която се пренася от продуктите на горенето (горевните газове) през металните повърхности на нагревателната вода. Пещите са разделени на камераи наслоен.
AT камерапещите изгарят газообразни, течни и твърди (пелети или гранули) горива. Изгарянето се извършва в обема на пещта. Горелката е тясно свързана с камерната пещ. Най-простата класификация на горелките според вида на изгореното гориво: газ, горелки течно гориво, горелки за твърдо гориво (за пелети или пелети).

Фиг.3.1 Газов котлон . 1 - тяло на горелката, 2 - задвижване и вентилатор на горелката, 3 - запалка, 4 - автоматика за управление на горелката, 5 - глава на горелката, 6 - регулатор на подаването на въздух, 7 - монтажни фланци.
Малките котли на твърдо гориво имат предимно стратифицирани или решетъчни камини.

Котлите с многопластови пещи могат да бъдат разделени на следните основни типове:

- бойлери с горно горене(фиг. 3-3а)

Котли с по-ниско горене (фиг. 3-3в)

Ротационни котли с пламък и др.

Ориз. 3.2Черно масло горелка за течно гориво. 1 – тяло на горелката, 2 – регулатор на въздуха, 3 – вентилатор на горелката, 4 – задвижване на горелката, 5 – горивна помпа, 6 - глава на горелката, 7 - регулиращ прът за дюзи, 8 - дюзи, 9 - автоматика за управление на горелката, 10 - запалител.


Ориз. 3.3а - котел с горно горене, в - котел с долно горене (1 - първичен въздух, 2 - вторичен въздух, 3 - горивни газове)
Горивна камера на котела с горно горене– традиционни, предназначени за изгаряне горива сниско съдържание на летливи вещества . Термично разлагане на горивото и изгаряне на получените летливи вещества и кокс се случва в самия обем камерапещи. По-голямата част от отделената топлина се пренася към стените на пещта чрез радиация. При изгаряне гориво отвисоко съдържание на летливи вещества (дърва, торф) в обема на камината оставете достатъчно място за изгаряне на летливи вещества, където се подава вторичен въздух.

Котел с долно горенеима шахта за гориво, откъдето постоянно се подава гориво към скарата вместо изгорялото. Движейки се в мината, горивото се изсушава и нагрява. Определена част от горивото участва в изгарянето, по-голямата част от горивото на решетката не е термично обработено и запазва първоначалното си летливо съдържание. Непосредствено близо до решетката горивото се газифицира, получените летливи вещества изгарят в отделно разположена горивна камера, където се подава вторичен въздух, за да се осигури достатъчно висока температура на горене. Една от стените на форсажа обикновено е изработена от керамика.
При надграждане на котела с въртящ се пламъки долно горене е разработен котел с ротационно изгаряне (фиг.3.4а), който използва керамична решетка, която стабилизира процеса на горене. Поради много добрите условия на горене на този котел, камерата за догаряне има по-малък обем в сравнение с котел с дънно горене.
Отделен тип бойлер може да се счита за котел с две отделни горивни камери ( камини ) – универсален бойлер (ориз. 3.4б). При променящи се условия на доставка на гориво и цените на горивата такъв котел е много удобен, тъй като може да изгаря както течни горива, дърва за огрев, дървесни отпадъци, торф, брикетиран торф, дървесни пелети (гранули), така и въглища и др. В котела, както вече беше споменато, две независими една от друга пещи: пещ с горно горене на твърдо гориво и пещ за изгаряне на течно гориво, на предната част на която е монтирана горелка за течно гориво. Котелът е предназначен за едновременно използване на два вида гориво. При изгаряне на твърди горива горивото трябва да се добавя по-често, отколкото, например, в случай на пещ с долно горене, която е снабдена с горивен вал. Горелката за течно гориво се включва автоматично, ако твърдото гориво е изгоряло и температурата на водата в котела е паднала под допустимото ниво.

Обикновено тези котли имат топлообменник топла водаот спирални тръби и е възможно да се монтира електрически нагреватели. Така котелът може да бъде електрически, може да работи с твърдо и течно гориво и при този котел няма нужда от отделен водогреен бойлер.

Ориз. 3.4 a - котел с въртящ се пламък, b - универсален котел с две горивни камери (1 - първичен въздух, 2 - вторичен въздух, 3 - горивни газове).

3.2 Индикатори за ефективност на пещите
Огнище- част от котелната инсталация, където се извършва изгаряне на гориво.

Топлината, която се отделя при изгарянето на горивото, се предава на водата чрез продуктите на горенето. нагревателни повърхности. Нагревателните повърхности обикновено са изработени от метал или чугун. Топлообмен между вътрешни и външна среда, разделени от нагревателната повърхност, възниква чрез излъчване, конвекция, топлопроводимост. Топлината на продуктите от горенето се пренася към външната повърхност чрез излъчване и конвекция. В пещите делът на радиацията е повече от 90%. Чрез материала на нагревателната повърхност (метал), както и отлагания върху външна повърхностотопление и котлен камък вътрешна повърхностнагряването се предава чрез топлопроводимост.

За характеризиране на работата на пещите се използват различни показатели:

Топлинна мощност на камината - количеството топлина, което се отделя при изгарянето на горивото за единица време, kW

Б– разход на гориво, kg/s

В а т – нетна калоричност kJ/kg
Форсиране на камината - количеството топлина, което се отделя за единица време за единица площ на напречното сечение на пещта, kW / m 2

където A е площта на напречното сечение на пещта, m 2.
Специфична обемна мощност на пещта - количеството топлина, което се отделя на единица обем на пещта за единица време, kW / m 3.

където V е обемът на пещта, m 3 .
Специфичен термична мощнострешетъчна (слоеста) камина- количеството топлина, което се отделя от повърхността на решетката за единица време.

R - площ на решетката, m 2

V - обем горивна камера, m3

ефективност бойлер спореддиректен баланссе намира чрез съотношението на полезната топлина Q kas към количеството топлина, подадена към пещта:


където G е водният поток през котела,

h 1 - енталпия на водата на входа на котела

h 2 - енталпия на водата на изхода на котела
ефективност бойлер(брутната ефективност не отчита потреблението на енергия за собствени нужди) Нанепряк баланс:

където q 2 – загуба на топлина с изходящи газове;

q 3 - загуба на топлина от хим. недоизгорени;

q 4 - загуба на топлина от козината. недоизгорени;

q 5 – загуба на топлина от охлаждане на котела;

q 6 – загуба на топлина с физическата топлина на шлаката.
За да се намери нетната ефективност котелът трябва да отстрани консумацията на количеството топлина q с о т и електрическа енергия q д о т за вашите собствени нужди:

Обикновено консумацията за собствени нужди (за работа на вентилатори, помпи и др.) за котли на газ и течно гориво е не повече от 0,3 ... 1%. Колкото по-мощен е котелът, толкова по-нисък е процентът.
ефективност котел при номинално натоварване се различава от ефективността. залог при частично натоварване. При намаляване на натоварването на котела под номиналната стойност в определено количество се намаляват топлинните загуби с димни газове и от химически газове. недостатъчно обработени. Загубите от сушене остават същите и процентът им се увеличава значително. И това е причината, поради която при намаляване на натоварването на котела, намалява и ефективността. бойлер.
Отделен въпрос е загуби на котела при периодична работа, които обикновено са причинени от следните причини:

Загуби от външно изсушаване;

Q k.f. е физическата топлина на горивото;

Q p е топлината на парата, която се използва за разпръскване на гориво в пещта или се подава под решетката на пещта;

Q k a - калоричност газово гориво.
При изгаряне на нефтени шисти топлината, използвана в горивото, се изчислява по формулата:

Където ∆Q каозначава топлината на ендотермичния ефект поради непълното разлагане на карбонатите:

При пълно разлагане k CO 2 = 1 и ΔQ ka = 0
Топлината Q t k, подадена към котелната инсталация, се разделя на полезен В 1 и загуба на топлина:
Q 2 - с изходящи газове;

Q 3 - от химическо недоизгаряне;

Q 4 - от механично недоизгаряне;

Q 5 - от изсъхване на котела;

Q 6 - с физическата топлина на шлаката.
Приравнявайки използваната топлина на гориво Q t k с разходите за топлина, получаваме:

Този израз се нарича уравнение топлинен баланс котелна централа.
Уравнение на топлинния баланс в процентно изражение:

г де

3.4 Загуба на топлинабойлер
3.4.1 Топлинни загуби с димни газове от котела

където H v . ж. - енталпия на отработените газове от котела в kJ / kg или kJ / m 3 (изгорено гориво 1 kg или 1 m 3)

α v . g - коефициент на излишния въздух

H 0 k . õ е енталпията на въздуха, необходима за изгаряне на 1 kg или 1 m 3 гориво (преди въздушния нагревател) в kJ/kg или kJ/m 3 .

където V и – обеми на компонентите (V RO 2 , V N2 , V O2 , V H2O) на отработените газове за единица маса или обем гориво m 3 / kg , m 3 / m 3

° С' и- изобарен обемен топлинен капацитет на съответния газов компонент kJ / m 3 ∙K

θ v.g - температура на газовете, излизащи от котела.
За размера на топлинните загуби q 2 оказва значително влияние като температура на димните газовеθ v.g и съотношение на излишния въздухα v . ж.

Температурата на димните газове се повишава поради замърсяване на нагревателните повърхности, коефициентът на излишния въздух на котела, работещ под вакуум, е

поради увеличаване на херметичността. Обикновено загуба на топлина q 2 е 3 ... 10%, но поради горните фактори може да се увеличи.
За практическо определение q 2 при термично изпитване на котела трябва да се определи температурата на димните газове и коефициента на излишния въздух. За определяне на коефициента на излишния въздух е необходимо да се измери процентното съдържание на RO 2 , O 2 , CO в димните газове.

1. 
   Загуба на топлина от химически пълно изгарянегориво (химикал недожега)

Загубите при химическо недоизгаряне се дължат на факта, че част от горимото вещество на горивото остава в пещта неизползвано и напуска котела под формата на газови компоненти (CO, H 2 , CH 4 , CH ...). Пълното изгаряне на тези горими газове е почти невъзможно поради ниски температуризад пещта. Основен причини за химическа повредаследното:

Недостатъчно количество въздух, влизащ в пещта

Лошо смесване на въздух и гориво

Малък обем на пещта, който определя времето на престой на горивото в пещта, което не е достатъчно за пълното изгаряне на горивото,

Ниска температура в пещта, което намалява скоростта на горене;

Твърде много топлинав пещта, което може да доведе до дисоциация на продуктите от горенето.
В правилен обемвъздух и добро смесване q 3 зависи от специфичната обемна мощност на пещта. Оптималната обемна мощност на пещта, където q 3 минимумът зависи от горивото, което се изгаря, технологията на горене и конструкцията на пещта. Загубата на топлина от химическо недоизгаряне е 0...2% при специфична обемна мощност q v = 0,1 ... 0,3 MW/ м 3 . В пещи, където се извършва интензивно изгаряне на гориво q v = 3... 10 MW/ м 3 , няма загуба на топлина от химически nedozhega.

1. 
   Загуба на топлина от механично непълно изгаряне (от механично недоизгаряне)

Загуба на топлина от механично недоизгаряне q 4 се определят от съдържанието на горимото вещество на горивото в твърдите остатъци от горенето, напускащи котела. Част от твърдото горимо вещество, което съдържа въглерод, водород и сяра, напуска заедно с отработените газове в горната част на пещта под формата на 1. летяща пепел , част от твърдите горими остатъци се отстраняват от решетката или от под решетката заедно 2. с шлака ; може да има частичен 3. разлив на гориво през клетките на мрежата.

При изгаряне на течни и газови горива няма загуби от механично недоизгаряне, с изключение на случаите, когато се образуват сажди, които се изнасят от котела заедно с отработените газове от горенето.
Загубите от механична повреда могат да бъдат изчислени по формулата:

където α r , α v , α lt са специфичните количества твърд горим остатък, който се отстранява от решетката (α r), или изпод решетката като паднал през нея (α v), или е напуснал котела заедно с горимия газове под формата на летлива пепел (α lt).

P r , P v , P lt - процентен процент от горимото вещество в трите горими остатъка.
Q t k – използвана топлина kJ/kg;

1. 
   Топлинни загуби от външно изсушаване на котела

Топлинните загуби от външно изсушаване на котела се дължат на проникването на топлина през облицовката и топлоизолация. Загуба на топлина q 5 зависят от дебелината на облицовката и дебелината на топлоизолацията на частите на котелната инсталация. При големи (мощни) котли повърхността на котела е по-малка в сравнение с обема и q 5 не надвишават 2%.

За котли с мощност по-малка от 1 MW загубите на затихване се определят емпирично. За това външна повърхностбойлерът е разделен на части с по-малка площ Ф и , в средата на който се измерва топлинният поток q и У/ м 2 .

Ориз. 13.5.Зависимостта на външното втвърдяване на повърхността на котела от изхода на пара на котела.
При липса на топломер в средата на всяка част от повърхността на котела, повърхностната температура се измерва и топлинните загуби се изчисляват по формулата:

където α е средният коефициент на топлопреминаване от външната повърхност на котела към околната среда (въздух) У/ м 2 ∙К
Δ t = t Ф - т õ е средната температурна разлика между повърхността на котела и средна температуравъздух.

A е площта на външната повърхност на котела, състояща се от n части с площ Ф и м 2 .

1. 
   Загуба на топлина с физическа топлина на шлаката

където α r е относителното количество шлака, отстранена от пещта на котела

t r – температура на шлаката 0 С

р- специфична топлинашлака kJ/ kg∙K

1. 
   Горелки за твърдо гориво

В много страни котелното оборудване на твърдо гориво се тества, за да се автоматизира работата му. Ако дървесните стърготини се използват като гориво, тогава най-често срещаната горелка за такова гориво е горелката.

Ориз. 3.6СТОКЕР - горелка.

За изгаряне на гранулирано гориво (пелети) се използва специална горелка EcoTec.

Фиг.3.7 EcoTec горелка за изгаряне на пелети.
Има два основни типа котли на пелети, първият е котли със специални пелетни горелки (външни и вътрешни), а вторият е повече прости модели, преработени, като правило, от котли на дървени стърготини, в които няма горелка, а пелетите се изгарят в арматурата на пещта. Първият тип пелетни котли от своя страна може да се раздели на две подгрупи: вградени пелетни горелки и пелетни горелки, които могат да се демонтират и котела да се преобразува на друг вид гориво (въглища, дърва).

Така че първо нека изясним за какво говорим.

Първата група включва следните решения на руски пазарКотел Junkers + горелка EcoTec и др. Структурно това решениеПредставлява котел на твърдо гориво с монтирана в него горелка за пелети.

Втората група включва Фаци и неговите източноевропейски клонинги, Бенеков и т.н.

Така, голяма разлика, както виждаме, в системата за подаване на пелети има специализирана горелка и малко второстепенна. По-конкретно, изглежда така:

Каква е разликата между пелетна горелка и фитинги за пещ

Първо, пелетите на пелетна горелка горят по-добре, отколкото на арматурата на пещта, работата е, че специализираната горелка за пелети има сензори, които влияят на горенето на пелети (например температурен сензор, оптичен сензор за пламък) и допълнителни активни механизми (бъркалка за пепел) , система за автоматично запалване). Усложнението на горелката води, от една страна, до по-висока ефективност на котела като цяло, но от друга страна, цената за това е по-сложна (и следователно скъпа) система за управление.

На второ място, подаването на въздух в специализирана горелка е насочено и като правило е зонално, т.е. има първична зона за подаване на въздух, има зона за подаване на вторичен въздух. Това не е така при конвенционалните фитинги за пещи.

Система за подаване на пелети

За пелетни горелки системата за подаване на пелети е „разбита“ на две независими части, всяка със собствен отделен електродвигател - външен шнек и вътрешен шнек, обикновено свързани стопяем маркуч, Това е допълнителна защита(в допълнение към основните) от обратен огън.
За котли, преработени от пелети от дървени стърготини, той се подава към арматурата на пещта чрез твърд шнек.

Други разлики следват от разликата в системата за захранване:

Бункер – При горелките с твърд шнек размерът на бункера е ограничен. въпреки че е възможно да се надгради върху съществуващ бункер. В системи с пелетни горелки е възможно да се проектира бункер с всякакъв размер.

Пример за горелка за пелети с обемно горене е горелка за пелети на шведската компания EcoTec.

1.	шнекова тръба, спусната в бункера	7.	стени на котела с топлоносител
2.	външен винтов двигател	8.	канал
3.	стопяем маркуч*	9.	винт доставка на пелети в горивната зона
4.	вътрешен шнек на бункера	10.	въздушен вентилатор
5.	вътрешен бункер на горелката (дозатор)	11.	зона на горене на пелети
6.	тръстиков клапан*

Стартиране на "студена" горелка за пелети

снимка 1. Вентилатор

Когато котелът е стартиран "студено", с информация от сензора за ниво за наличие на пелети във вътрешния винт и съответно в зоната на горене се включва системата за самозапалване. След това, когато се фиксира от сензора за пламък открит огънмаксималното подаване на въздух се включва за по-нататъшно запалване. След известно време котелът преминава в режим нормална операция. При неуспешен старт в зависимост от алгоритъма на работа на горелката е възможно: допълнително подаване на пелети, продухване с въздух и рестартиране на системата за самозапалване. Има модели, които включват помпата за топлоносител само когато зададена температураи го спира, когато падне.

Когато котелът е стартиран "студено", с информация от сензора за ниво за наличие на пелети във вътрешния винт и съответно в зоната на горене се включва системата за самозапалване. След това, когато сензорът за пламък фиксира открит пламък, максималното подаване на въздух се включва за по-нататъшно запалване. След известно време котелът преминава към нормална работа. При неуспешен старт в зависимост от алгоритъма на работа на горелката е възможно: допълнително подаване на пелети, продухване с въздух и рестартиране на системата за самозапалване. Има модели, които включват помпата за топлоносител само при достигане на зададената температура и я спират, когато падне.

Нормален режим на работа на горелката за пелети

След запалване горелката влиза в нормална работа. След като предварително сте задали необходимата мощност на горелката (например сте закупили горелка 25 kW за отопление на 150 квадратни метра, в този случай би било оптимално да намалите мощността на горелката до 10-15 kW), температурният диапазон на горелката е зададен , например долната граница е 70 C, а горната 85 C. Алгоритъмът е следният - когато температурата на охлаждащата течност достигне горната граница, котелът спира и преминава в режим на готовност, след което температурата започва да падне, след това, когато долната граница бъде премината, котелът автоматично стартира. Информацията за температурните промени идва от външен сензортемпература, зададена в отоплителната система (батериите) или вътрешния сензор на котела. Съответно, колкото по-голям е този диапазон, толкова по-дълги могат да бъдат паузите между включване/изключване на пелетния котел.

Стартиране от режим на готовност

Стартирането от режим на готовност се случва, когато се премине долната зададена температурна граница. Основната разлика от процедурата за студен старт на котела е, че в този случай първоначално се включва вентилаторът, който запалва тлеещите пелети. В някои случаи е възможно да се включи вътрешният шнек, за да се доставят нови пелети, които да заменят изгорелите. Системата за самозапалване може да се включи след няколко неуспешни опита за стартиране (въпреки че това вероятно показва, че е изминал значителен период от време от спирането на котела и стартът може да се счита за „студен“).

Динамична промяна в мощността на горелката

Под динамична промяна на мощността имаме предвид следната ситуация, да кажем, както в примера по-горе, вашата горелка работи на 75% от възможната мощност, т.е. това е достатъчно за нормално функциониранеотоплителни системи и осигуряване на необходимия комфорт. В случай, например, през зимата, понижаване на температурата заобикаляща среда, горелката ще отнеме повече време, за да достигне горната граница и бързо да се спусне до долната граница, но зададената мощност ще бъде достатъчна за отопление на къщата ви.

Сега си представете ситуацията, имате инсталиран бойлер за гореща вода и решавате да се къпете по едно и също време в най-студената нощ на годината, в този случай спадът в температурата на охлаждащата течност може да бъде доста рязък и след известно време може да почувствате на собствената си кожа, че вашият котел не “дърпа” натоварването, въпреки факта, че работи в режим на пик. Точно за такива случаи се използва системата за динамично изменение на мощността на горелката. В този случай горелката автоматично ще увеличи работната мощност до 100%, а когато се достигне необходимата температура, тя ще се върне обратно.

Спиране на горелката в нормален режим

След получаване на команда от контролния панел или външен превключвател (например GSM модем), външната система за подаване на пелети се изключва, а вътрешният шнек доставя останалите пелети в зоната на горене, като в същото време вентилаторът започва да подава въздух с максимална скорост, за най-бързо изгаряне на останалите пелети. След изтичане на предварително определен период от време и получаване на сигнал за липса на пламък, контролният панел изключва горелката. Струва си да се отбележи, че когато горелката е изключена, е възможно да продължите наблюдението (температура и пламък, за да се предотврати обратен огън) за известно време.

Фина настройка на пелетната горелка

С допълнителни сензори за пелетна горелка е възможно фина настройканейната работа.
Като регулируеми параметри се променят скоростта на подаване на пелети и обемът на подавания въздух.
Като индикатори се използват температурни сензори, ламбда сонди, датчици за температура на димните газове, сензори за налягане и др.
Оптималните параметри на горелката за пелети се определят въз основа на изискванията на клиентите, но като правило това е най-ниският разход на гориво.

Изчисляването на горивната камера може да се извърши чрез проверка или конструктивен метод.

По време на изчислението за проверка трябва да бъдат известни проектните данни на пещта. В този случай изчислението се свежда до определяне на температурата на газовете на изхода на пещта θ” T. Ако в резултат на изчислението θ” T се окаже значително по-високо или по-ниско от допустимата стойност, след това трябва да се промени на препоръчителната чрез намаляване или увеличаване на нагревателните повърхности на пещта N L, приемащи радиация.

При проектирането на пещта се използва препоръчителната температура θ”, която изключва шлака на последващи нагревателни повърхности. В същото време се определя необходимата радиационно-приемаща нагревателна повърхност на пещта N L, както и площта на стените F ST, върху които трябва да се сменят екраните и горелките.

За да извърши термично изчисление на пещта, тя изготвя скица. Обемът на горивната камера V T; повърхността на стените, които ограничават обема F CT; площ на решетката R; ефективна радиационно-приемаща нагревателна повърхност N L; степента на екраниране X се определя в съответствие с диаграмите на фиг.1. Активен

от обема на пещта V T са стените на горивната камера, а при наличие на екрани - аксиалните равнини на екранните тръби. В изходния участък неговият обем е ограничен от повърхността, преминаваща през осите на първия котелен сноп или фестон. Границата на обема на долната част на камината е подът. При наличие на студена фуния, хоризонталната равнина, разделяща половината от височината на студената фуния, се приема условно като долна граница на обема на пещта.

Общата повърхност на стените на изделието на пещта F се изчислява чрез сумиране на всички странични повърхности, които ограничават обема на горивната камера и горивната камера.

Площта на решетката R се определя според чертежите или според стандартните размери на съответните горивни устройства.

питам

t΄ out =1000°C.

Фигура 1. Скица на камината

Площта на всяка стена на пещта, m 2

Пълна повърхност на стените на горивната камера Фст, м 2

Получаваща радиация нагревателна повърхност на пещта N l, m 2, се изчислява по формулата

където Фмн.ч х- лъчоприемна повърхност на стенни екрани, m 2 ; Ф pl = бл- площта на стената, заета от екраните. Определя се като произведение на разстоянието между осите на външните тръби на този екран б, m за осветената дължина на екранните тръби л, m л се определя в съответствие с диаграмите на фиг.1.

х- ъглов коефициент на облъчване на екрана, в зависимост от относителната стъпка на екранните тръби S/dи разстоянието от оста на екранните тръби до стената на пещта (номограма 1).

Приемаме X=0,86 при S/d=80/60=1,33

Степен на екраниране на камерната пещ

Ефективна дебелина на излъчващия слой на пещта, м

Преносът на топлина към пещите от продуктите на горенето към работния флуид се осъществява главно поради излъчването на газове. Целта на изчисляването на топлопреминаването в пещта е да се определи температурата на газовете на изхода на пещта υ” t съгласно номограмата. В този случай първо трябва да се определят следните количества:

M, a F, V R ×Q T / F ST, θ теория, Ψ

Параметърът M зависи от относителното положение на максималната температура на пламъка по височината на пещта X T.

За камерни пещи с хоризонтални оси на горелката и горни отработени газове от пещта:

X T \u003d h G / h T = 1/3

където h G е височината на осите на горелката от пода на пещта или от средата на студената фуния; h T - общата височина на пещта от пода или средата на студената фуния до средата на изходния прозорец на пещта или екраните, когато горната част на пещта е напълно запълнена с тях.

При изгаряне на мазут:

M=0,54-0,2X T=0,54-0,2 1/3=0,5

Ефективната емисионна способност на горелката a Ф зависи от вида на горивото и условията на неговото изгаряне.

При изгаряне на течно гориво ефективната излъчвателна способност на горелката е:

a F \u003d m × a sv + (1-m) × a g = 0,55 0,64 + (1-0,55) 0,27 = 0,473

където m=0,55 е коефициентът на осредняване, в зависимост от термичното напрежение на обема на пещта; q V - специфично отделяне на топлина за единица обем на горивната камера.

При междинни стойности на q V стойността на m се определя чрез линейна интерполация.

и d, и sv - степента на чернота, която би имала факлата, ако цялата пещ беше запълнена, съответно, само със светещ пламък или само с несветещи триатомни газове. Стойностите a s и a r се определят от формулите

и sv \u003d 1-e - (Kg × Rn + Ks) P S = 1-e - (0,4 0,282 + 0,25) 1 2,8 = 0,64

a g \u003d 1-e -Kg × Rn × P S = 1-e -0,4 0,282 1 2,8 = 0,27

където e е основата на естествените логаритми; k r е коефициентът на затихване на лъчите от триатомни газове, определен от номограмата, като се вземе предвид температурата на изхода на пещта, методът на смилане и видът на горене; r n \u003d r RO 2 + r H 2 O е общата обемна част на триатомните газове (определена съгласно таблица 1.2).

Коефициент на затихване на лъчите от триатомни газове:

K r \u003d 0,45 (според номограма 3)

Коефициент на затихване на лъча от частици сажди, 1/m 2 × kgf/cm 2:

0,03 (2-1,1) (1,6 1050/1000-0,5) 83/10,4=0,25

където а t е коефициентът на излишния въздух на изхода на пещта;

C P и H P - съдържанието на въглерод и водород в работното гориво,%.

За природен газ С Р /Н Р =0,12∑m×C m ×H n /n.

P - налягане в пещта, kgf / cm 2; за котли без налягане Р=1;

S е ефективната дебелина на излъчващия слой, m.

При изгаряне твърди горивастепента на излъчване на горелката a Ф се намира от номограмата чрез определяне на общата оптична стойност K × P × S,

където P - абсолютно налягане (в пещи с балансирана тяга P = 1 kgf / cm 2); S е дебелината на излъчващия слой на пещта, m.

Отделяне на топлина в пещите на 1 m 2 от нагревателните повърхности, които го обграждат, kcal / m 2 h:

q v =

Полезно отделяне на топлина в пещта на 1 kg изгорено гориво, nm 3:

където Q in е топлината, въведена от въздуха в пещта (при наличието на въздушен нагревател), kcal / kg:

Q B =( а t -∆ а t -∆ а pp)×I 0 в +(∆ а t +∆ а pp) × I 0 xv =

=(1.1-0.1) 770+0.1 150=785

където ∆ а t е стойността на засмукването в пещта;

∆а pp - стойността на засмукването в системата за подготовка на прах (изберете според таблицата). ∆ а pp = 0, тъй като мазут

Енталпиите на теоретично необходимото количество въздух Ј 0 h.w. = 848,3 kcal / kg при температура зад въздушния нагревател (предварително приета) и студен въздух Ј 0 h.v. приети съгласно таблица 1.3.

Температурата на горещия въздух на изхода на въздушния нагревател се избира за мазут - съгласно таблица 3, t hor. ин-ха \u003d 250 ○ C.

Теоретичната температура на горене υ theor \u003d 1970 ° C се определя съгласно таблица 1.3 според намерената стойност на Q t.

Коефициент на топлинна ефективност на екраните:

където X е степента на екраниране на пещта (определена в спецификациите на проекта); ζ е условният коефициент на замърсяване на екрана.

Условният коефициент на замърсяване на екрана ζ за мазут е 0,55 при отворени гладкотръбни сита.

След като определите М, и Ф, В Р ×Q T /F CT ,υ теория, Ψ, намерете температурата на газа на изхода на пещта υ˝ t съгласно номограма 6.

При несъответствия в стойностите на υ” t с по-малко от 50 0 С, за крайна се приема температурата на газа на изхода на пещта, определена от номограмата. Като се вземат предвид намаленията в изчисленията, приемаме υ "t = 1000 ° C.

Топлина, пренесена в пещта чрез радиация, kcal/kg:

където φ е коефициентът на запазване на топлината (от топлинния баланс).

Енталпията на газовете на изхода на пещта Ј” T се намира съгласно Таблица 1.3 при а t и υ” t привидно топлинно напрежение на обема на пещта, kcal/m 3 h.

При проверка на изчислението на пещта според чертежите е необходимо да се определи: обемът на горивната камера, степента на нейното екраниране, повърхностната площ на стените и площта на излъчване -приемащи нагревателни повърхности, както и характеристики на дизайнатръби от екрани (диаметър на тръбите, разстояние между осите на тръбите).

За определяне геометрични характеристикипещта е скицирана. Активният обем на горивната камера се състои от обема на горната, средната (призматична) и долната част на пещта. За да се определи активният обем на пещта, той трябва да бъде разделен на редица елементарни геометрични фигури. Горната част на обема на пещта е ограничена от тавана и изходния прозорец, покрит с фестон или първия ред тръби на конвективната нагревателна повърхност. При определяне на обема на горната част на пещта се вземат нейните граници тавани равнина, преминаваща през осите на първия ред фестонни тръби или конвективната нагревателна повърхност в изходния прозорец на пещта.

Долната част на камерните пещи е ограничена до огнище или студена фуния, а пластовите пещи - до решетка със слой гориво. Границите на долната част на обема на камерните пещи са взети под или условна хоризонтална равнина, минаваща в средата на височината на студената фуния.

Обща повърхност на стените на пещта (Ф CT ) се изчислява от размерите на повърхностите, които ограничават обема на горивната камера. За да направите това, всички повърхности, ограничаващи обема на пещта, са разделени на елементарни геометрични фигури. Площта на повърхността на стените на екраните и екраните с двойна височина се определя като двойно произведение на разстоянието между осите на външните тръби на тези екрани и осветената дължина на тръбите.

1. Определяне на площта на ограждащите повърхности на пещта

В съответствие с типичната облицовка на пещта на котела DKVR-20-13, която е показана на фигура 4, изчисляваме площите на неговите ограждащи повърхности, включително реверсивната камера. Вътрешна ширинакотел е равен на 2810 мм.

Фигура 4. Схема на котелната пещ DKVR-20 и нейните основни размери

AT курсов проектсе извършва изчисление за проверка на горивната камера. В този случай обемът на горивната камера, степента на екраниране e, площта на нагревателните повърхности, приемащи радиация, конструктивните характеристики на екрана и конвективните нагревателни повърхности (диаметър на тръбата, разстояние между осите на тръбите и др.) са известни.

В резултат на изчислението се определя температурата на продуктите от горенето на изхода на пещта, специфична топлинни натоварванияобем на решетката и пещта.

Изчислението за проверка на еднокамерни пещи се извършва в следната последователност.

1. Съгласно чертежа на котелния блок се изготвя скица на горивната камера. Долната част на камерните пещи е ограничена от огнище или студена фуния, а слоевите - от решетка и слой гориво. Средната дебелина на слоя гориво и шлака е 150-200 мм за каменни въглища, 300 мм за кафяви въглища и 500 мм за дървесни стърготини.

Общата повърхност на стените на горивната камера F st и обемът на горивната камера се изчисляват по следния начин. Повърхността, ограничаваща обема на пещта, се счита за повърхността, минаваща през осите на стенните тръби по екранираните стени на пещта, през стените на пещта в неекранирани зони и през дъното на горивната камера за газ-нафтови пещи или през горивния слой за пещи със стратифицирано изгаряне на твърди горива, както е посочено по-горе.

2. Предварително задаваме температурата на продуктите от горенето на изхода на горивната камера. За твърдо гориво се приема, че температурата на продуктите от горенето на изхода на горивната камера е приблизително 60 ° C по-ниска от температурата на началото на деформацията на пепелта, за течно гориво е равна на 950-1000 ° C, за природен газ 950-1050 0 С.

3. За предварително приета температура на изхода на пещта, енталпията на продуктите от горенето на изхода на пещта се определя от диаграмата.

4. Определя се полезното отделяне на топлина в пещта, kJ / kg, kJ / m 3. за промишлени котли без въздушен нагревател:

(5.1)

Топлинните загуби q 3 , q 4 и q 6 са взети от раздел 4.

5. Определете коефициента на топлинна ефективност екрани за пещи

Ъгловият коефициент на излъчване x зависи от формата и разположението на телата, които са в лъчист топлообмен помежду си и се определя за едноредов гладкотръбен екран съгласно фиг.5.1.

Фиг.5.1. Ъгловият коефициент на едноредов гладкотръбен екран.

1 - на разстояние от стената; 2 - при; 3 - при; 4 - при; 5 без да се отчита радиацията на тухла при .

Коефициентът на топлинна ефективност отчита намаляването на топлопоглъщането на повърхностите на екрана поради тяхното замърсяване с външни отлагания или покритие с огнеупорна маса. Коефициентът на замърсяване е взет от таблица 5.1. В същото време, ако стените на горивната камера са покрити с екрани с различни фактори на наклонаили имат неекранирани секции на пещта, средният коефициент на топлинна ефективност се определя от израза

, (5.3)

къде е повърхността на стените, заета от екраните;

F ст - пълна повърхностстените на горивната камера, се изчислява от размерите на повърхностите, които ограничават горивния обем, фиг. 5.2. В този случай за неекранирани секции на пещта се приема равно на нула.

Фиг.5.2.Определяне на активния обем на характерните части на пещта

Фиг.5.3. Коефициент на затихване на лъчите от триатомни газове

Таблица 5.1.

Коефициентът на замърсяване на горивните екрани

Екрани	гориво	смисъл
Отворена гладка тръба и перка, монтирана на стена	газообразен	0,65
мазут	0,55
ASh и PA при , постни въглища при , черни и кафяви въглища, бланширан торф	0,45
Екибастузки въглища при	0,35-0,40
Кафяви въглища с газово сушене и директно продухване	0,55
Шисти от северозападните находища	0,25
Всички горива при стратифицирано горене	0,60
Шиповани, покрити с огнеупорна маса, в пещи с отстраняване на твърда шлака	Всички видове гориво	0,20
Затворен огнеупорна тухла	Всички видове гориво	0,1

6. Определя се ефективната дебелина на излъчващия слой, m:

където V t и F st са обемът и повърхността на стените на горивната камера.

7. Определя се коефициентът на затихване на лъчите. При изгаряне на течност и газообразно горивокоефициентът на затихване на лъча зависи от коефициента на затихване на лъча за триатомни газове (k g) и частици сажди (k s), 1/(m MPa):

където r p е общата обемна част на триатомните газове, взета от табл. 3.3.

Коефициентът на затихване на лъчите от триатомни газове може да се определи чрез номограмата (фиг. 5.4) или по формулата 1 / (m MPa)

, (5.6)

Където r p = r p p - парциално наляганетриатомни газове, МРа; p е налягането в горивната камера на котела (за котли, работещи без налягане p = 0,1 MPa; r H2O е обемната част на водната пара, взета от таблица 3.3; е абсолютната температура на изхода от пещта, K ( предварително приети).

Коефициент на затихване на лъча от частици сажди, 1/(m MPa),

k c = , (5.7)

където C p и H p са съдържанието на въглерод и водород в работната маса на твърдо или течно гориво.

При изгаряне на природен газ

, (5.8)

където C m H n е процентът на въглеводородни съединения в природния газ.

При изгаряне на твърдо гориво коефициентът на затихване на лъча се определя по формулата:

, (5.9)

където k zl е коефициентът на затихване на лъча от частици летлива пепел, се определя съгласно графиката (фиг. 5.4)

Фиг.5.4. Коефициент на затихване на лъчите от пепелни частици.

1 - при изгаряне на прах в циклонни пещи; 2 - при изгаряне на въглища, смлени в барабанни мелници; 3 - същото, смляно в средноскоростни и чукови мелници и във вентилаторни мелници; 4 - при изгаряне на натрошена дървесина в циклонни пещи и гориво в пластови пещи; 5 - при изгаряне на торф в камерни пещи.

k k - приема се коефициент на затихване на лъча от коксови частици: за горива с нисък добив на летливи (антрацити, полуантрацити, постни въглища) при изгаряне в камерни пещи k k = 1 и при изгаряне в пластови пещи k k = 0,3; за високореактивни горива (черни и кафяви въглища, торф) при изгаряне в камерни пещи k до =0,5 и в слой k до =0,15.

8. При изгаряне на твърдо гориво се определя общата оптична дебелина на средата kps. Коефициентът на затихване на лъча се изчислява по формула (5.9).

9. Изчислява се коефициентът на излъчване на горелката. За твърдо гориво той е равен на излъчвателната способност на средата, запълваща пещта a. Тази стойност може да се определи от графика 5.5 или да се изчисли по формулата

където e е основата на естествения логаритъм.

Фиг.5.6. Коефициентът на излъчване на продуктите от горенето зависи от общата оптична дебелина на средата

За котли, работещи без налягане и налягане, при големи 0,105 MPa се приема p = 0,1 MPa

За течни и газообразни горива, излъчвателната способност на горелката

(5.11)

където е коефициентът, характеризиращ дела на обема на пещта, запълнен със светещата част на горелката, се използва съгласно табл. 5.2;

a s и a d - степента на чернота на светещите и несветещите части на пламъка, се определят по формулите

(5.12) съгласно таблицата, делът на обема на пещта, запълнен със светещата част на горелката, може да се определи от графиката

тук k g и k c са коефициентите на затихване на лъчите от триатомни газове и сажди.

Таблица 5.2.

Пропорцията на обема на пещта, запълнена със светещата част на факлата

Забележка. Когато специфичното натоварване на обема на пещта е повече от 400 и по-малко от 1000 kW/m 3, стойността на коефициента m се определя чрез линейна интерполация.

10. Степента на чернота на горивната камера се определя:

за пластови пещи

, (5.14)

където R е площта на горене на горивния слой, разположен върху решетката, m 2;

за камерни пещи при изгаряне на твърди, течни и газообразни горива

. (5.15)

11. Параметърът M се определя в зависимост от относителното положение на максималната температура по височината на пещта x t:

при изгаряне на газ и мазут

М=0,54-0,2х t; (5.16)

при изгаряне на силно реактивни горива и стратифицирано изгаряне на всички видове горива

М=0,59-0,5х t; (5.17)

С камерно изгаряне на нискореактивни твърди горива (антрацит и постни въглища), както и каменни въглища с високо съдържание на пепел (като въглища Екибастуз)

М=0,56-0,5 т. (5,18)

Максимална стойност M за камерни пещи се приема не повече от 0,5.

Относителното положение на максималната температура за повечето пещи се определя като съотношението на височината на горелките към височината на пещта

където h g се изчислява като разстоянието от огнището на пещта или от средата на студената фуния до оста на горелките, а H t - като разстоянието от огнището на пещта или от средата на фунията до средата на изходния прозорец на пещта.

Диаграма според предварително приетата температура на изхода на пещта; - полезно отделяне на топлина в пещта (5.1).

13. Действителната температура на продуктите от горенето на изхода на пещта, o C, се определя по формулата

(5.20)

Получената температура на изхода от пещта се сравнява с предварително приетата температура. Ако несъответствието между получената температура и предварително приетата температура на изхода на пещта не надвишава 100 ° C, тогава изчислението се счита за завършено. AT в противен случайсе задават с нова, прецизирана стойност на температурата на изхода на пещта и цялото изчисление се повтаря.

14. Определени са топлинни напреженияОбем на решетката и пещта, kW / m 2, kW / m 3

и в сравнение с допустимите стойности, дадени в таблицата с характеристики на приетия тип пещ.

При проверка на изчислението на пещта според чертежите е необходимо да се определи: обемът на горивната камера, степента на нейното екраниране, повърхностната площ на стените и площта на горивната камера. нагревателни повърхности, приемащи радиация, както и конструктивните характеристики на екранните тръби (диаметър на тръбата, разстояние между осите на тръбите).

За да се определят геометричните характеристики на камината, се изготвя нейната скица. Активният обем на горивната камера се състои от обема на горната, средната (призматична) и долната част на пещта. За да се определи активният обем на пещта, той трябва да бъде разделен на редица елементарни геометрични фигури. Горната част на обема на пещта е ограничена от тавана и изходния прозорец, покрит с мида или първия ред тръби на конвективната нагревателна повърхност. При определяне на обема на горната част на пещта за нейни граници се приемат таванът и равнината, минаваща през осите на първия ред фестонни тръби или конвективната нагревателна повърхност в изходния прозорец на пещта.

Долната част на камерните пещи е ограничена до огнище или студена фуния, а пластовите пещи - до решетка със слой гориво. За границите на долната част на обема на камерните пещи се взема долната или условната хоризонтална равнина, преминаваща в средата на височината на студената фуния.

Общата повърхност на стените на пещта (FCT) се изчислява от размерите на повърхностите, които ограничават обема на горивната камера. За да направите това, всички повърхности, които ограничават обема на пещта, са разделени на елементарни геометрични фигури. Площта на повърхността на стените на екраните и екраните с двойна височина се определя като двойно произведение на разстоянието между осите на външните тръби на тези екрани и осветената дължина на тръбите.

1. Определяне на площта на ограждащите повърхности на пещта

В съответствие с типичната облицовка на пещта на котела DKVR-10-13, която е показана на фигура 4, изчисляваме площите на неговите ограждащи повърхности, включително реверсивната камера. Вътрешната ширина на котела е 2810 мм.

Фигура 4. Схема на котелната пещ DKVR-10 и нейните основни размери

където е разстоянието между осите на крайните тръби на този екран, m;

Осветена дължина на екранните тръби, m

странични стени,

предна стена;

задна стена;

Две стени на камерата за завъртане;

Подогревна и ротационна камера

Общата площ на ограждащите повърхности

2. Определяне на радиационно-приемащата нагревателна повърхност на пещта

Таблица 4 - Основни данни за определяне на нагревателната повърхност, приемаща радиация

	Дължина на осветената екранна тръба l, mm	Разстояние между осите на външните тръби на екрана b, mm	Площ на стената, покрита с параван, Fpl, m2	Диаметър на екранните тръби d, mm	Стъпка на екранните тръби S, мм	Разстояние от оста на тръбата до стената e, mm	Относителна стъпка на екранните тръби S/d	Относително разстояние от оста на тръбата до стената e/d	Ъгъл на екрана	Радиационно-приемаща нагревателна повърхност Nl, m2
отпред Първият ред от снопа на котела		2600х2

Общата нагревателна повърхност на пещта, приемаща радиация, се определя като сума от отделните компоненти