Dom
Pumpe i pumpna oprema
Značajke ugradnje plinskih kotlova i opreme za peći. Komora za sagorevanje kotla

Značajke ugradnje plinskih kotlova i opreme za peći. Komora za sagorevanje kotla

KOTLOVNE INSTALACIJE
3.1 Klasifikacija kotlova
Dio kotla u kojem se sagorijeva gorivo naziva se ložište. Kada se gorivo sagorijeva u kotlovskoj peći, oslobađa se toplina koja se prenosi od produkata izgaranja (plinova izgaranja) kroz metalne površine vode za grijanje. Peći se dijele na komora i slojevito.
AT komora peći sagorevaju gasovita, tečna i čvrsta (peleti ili granule) goriva. Sagorevanje se odvija u zapremini peći. Plamenik je usko povezan sa komornom peći. Najjednostavnija klasifikacija gorionika prema vrsti sagorijenog goriva: plin, gorionici tečno gorivo, gorionici na čvrsto gorivo (za pelet ili pelet).

Sl.3.1 Plinski plamenik . 1 - tijelo gorionika, 2 - pogon i ventilator gorionika, 3 - upaljač, 4 - automatika za upravljanje gorionikom, 5 - glava gorionika, 6 - regulator dovoda zraka, 7 - prirubnice za montažu.
Mali kotlovi na čvrsto gorivo uglavnom imaju slojevita ili rešetkasta ložišta.

Kotlovi sa slojevitim pećima mogu se podijeliti u sljedeće glavne tipove:


- kotlovi sa top burning(Sl. 3-3a)

Kotlovi sa nižim sagorevanjem (sl. 3-3c)

Rotacioni kotlovi na plamen itd.

Rice. 3.2 Crno ulje gorionik na tečno gorivo. 1 – tijelo gorionika, 2 – regulator zraka, 3 – ventilator gorionika, 4 – pogon gorionika, 5 – pumpa za gorivo, 6 - glava gorionika, 7 - šipka za podešavanje mlaznica, 8 - mlaznice, 9 - automatika za upravljanje gorionikom, 10 - upaljač.


Rice. 3.3 a - kotao sa gornjim sagorevanjem, c - kotao sa donjim sagorevanjem (1 - primarni vazduh, 2 - sekundarni vazduh, 3 - gasovi sagorevanja)
Kotao ložište sa gornjim sagorevanjem– tradicionalna, namijenjena spaljivanju goriva sanizak sadržaj isparljivih materija . Termička razgradnja goriva i sagorijevanje nastalih isparljivih tvari i koksa događa se u samoj zapremini komora peći. Većina oslobođene topline prenosi se na zidove peći zračenjem. Kada gori gorivo savisok sadržaj hlapljivih tvari (drvo, treset) u zapremini ložišta ostaviti dovoljno mesto za sagorevanje isparljivih materija, gde se dovodi sekundarni vazduh.

Kotao sa donjim sagorevanjem ima šaht za gorivo, odakle se gorivo stalno dovodi do rešetke umjesto sagorelog. Krećući se u rudniku, gorivo se suši i zagrijava. Određeni dio goriva je uključen u sagorijevanje, većina goriva na rešetki nije termički obrađena i zadržava svoj izvorni isparljivi sadržaj. Neposredno u blizini rešetke, gorivo se gasificira, rezultirajuće isparljive tvari izgaraju u odvojeno smještenoj komori za sagorijevanje, gdje se dovodi sekundarni zrak kako bi se osigurala dovoljno visoka temperatura sagorijevanja. Jedan od zidova naknadnog sagorevanja obično je izrađen od keramike.
Prilikom nadogradnje kotla sa okretni plamen i nižeg sagorevanja razvijen je kotao sa rotaciono sagorevanje (sl.3.4a), koji koristi keramičku rešetku koja stabilizira proces sagorijevanja. Zbog veoma dobrih uslova sagorevanja ovog kotla, komora za naknadno sagorevanje ima manju zapreminu u odnosu na kotao sa donjim sagorevanjem.
Zasebna vrsta kotla se može smatrati kotlom sa dva odvojena komore za sagorijevanje ( ložišta ) – univerzalni kotao (pirinač. 3.4b). U promenljivim uslovima snabdevanja gorivom i cenama goriva, takav kotao je veoma zgodan, jer može sagorevati i tečna goriva, ogrevno drvo, drvni otpad, treset, briketirani treset, drveni pelet (granule), ugalj itd. U kotlu, kao što je već spomenuto, dvije nezavisne peći jedna od druge: peć sa gornjim sagorijevanjem na čvrsto gorivo i peć za sagorijevanje tekućeg goriva, na čijoj je prednjoj strani ugrađen gorionik na tekuće gorivo. Kotao je dizajniran za istovremenu upotrebu dvije vrste goriva. Prilikom sagorevanja čvrstih goriva, gorivo se mora dodavati češće nego, na primer, u slučaju peći sa donjim sagorevanjem, koja je opremljena osovinom za gorivo. Plamenik na tečno gorivo se automatski uključuje ako je čvrsto gorivo izgorelo i temperatura vode u kotlu pala ispod dozvoljenog nivoa.

Obično ovi kotlovi imaju izmjenjivač topline vruća voda od spiralnih cijevi i moguća je ugradnja električni grijači. Dakle, kotao može biti električni, može se ložiti na čvrsta i tečna goriva i kod ovog kotla nema potrebe za posebnim toplovodnim bojlerom.


Rice. 3.4 a - kotao sa rotacionim plamenom, b - univerzalni kotao sa dve komore za sagorevanje (1 - primarni vazduh, 2 - sekundarni vazduh, 3 - gasovi za sagorevanje).

3.2 Pokazatelji efikasnosti peći
Firebox- dio kotlovskog postrojenja u kojem se vrši sagorijevanje goriva.

Toplota koja se oslobađa tokom sagorevanja goriva prenosi se na vodu kroz produkte sagorevanja. grejne površine. Površine za grijanje su obično izrađene od metala ili lijevanog željeza. Izmjena topline između unutrašnjih i vanjske sredine, odvojeno grejnom površinom, nastaje zračenjem, konvekcijom, provođenjem toplote. Toplina produkata izgaranja prenosi se na vanjsku površinu zračenjem i konvekcijom. U pećima je udio zračenja više od 90%. Kroz materijal grijaće površine (metal), kao i naslage na vanjska površina grijanje i kamenac unutrašnja površina zagrijavanje se prenosi vođenjem topline.


Za karakterizaciju rada peći koriste se različiti indikatori:

Toplotni učinak ložišta - količina toplote koja se oslobađa pri sagorevanju goriva u jedinici vremena, kW

B– potrošnja goriva, kg/s

Q a t – neto kalorijska vrijednost kJ/kg
Forsiranje ložišta - količina topline koja se oslobađa u jedinici vremena po jedinici površine poprečnog presjeka peći, kW / m 2

gdje je A površina poprečnog presjeka peći, m 2.
Specifična zapreminska snaga peći - količina topline koja se oslobađa po jedinici volumena peći u jedinici vremena, kW / m 3.

gdje je V zapremina peći, m 3 .
specifično toplotna snaga rešetkasto (slojevito) ložište- količina topline koja se oslobađa sa površine rešetke u jedinici vremena.

R - površina rešetke, m 2

V - volumen komora za sagorevanje, m3

efikasnost kotao premadirektno balans nalazi se omjerom korisne topline Q kas i količine topline dovedene u peć:


gdje je G protok vode kroz kotao,

h 1 - entalpija vode na ulazu u kotao

h 2 - entalpija vode na izlazu iz kotla
efikasnost kotao(bruto efikasnost ne uzima u obzir potrošnju energije za sopstvene potrebe) onindirektno balans:

gdje q 2 – gubitak toplote sa izlaznim gasovima;

q 3 - gubitak toplote od hem. nedovoljno sagorevanje;

q 4 - gubitak toplote iz krzna. nedovoljno sagorevanje;

q 5 – gubitak toplote od hlađenja kotla;

q 6 – gubitak toplote sa fizičkom toplotom šljake.
Da bi se pronašla neto efikasnost kotao treba ukloniti potrošnju količine topline q s ot i električna energija q e ot za vlastite potrebe:

Tipično, potrošnja za vlastite potrebe (za rad puhala, pumpi, itd.) Za kotlove na plin i tekućina goriva nije veća od 0,3 ... 1%. Što je kotao jači, to je niži procenat.
efikasnost kotao pri nazivnom opterećenju se razlikuje od efikasnosti. kolac pri djelimičnom opterećenju. Kada se opterećenje kotla u određenoj količini smanji ispod nominalne vrijednosti, smanjuju se toplinski gubici s dimnim plinovima i iz kemijskih plinova. nedovoljno kuvano. Gubici pri sušenju ostaju isti i njihov procenat se značajno povećava. I to je razlog zašto kada se smanji opterećenje kotla, smanjuje se i efikasnost. kotao.
Posebno pitanje je gubitke kotla tokom rada sa prekidima, koji su uglavnom uzrokovani sljedećim razlozima:

Gubici od vanjskog isušivanja;

Q k.f. je fizička toplina goriva;

Q p je toplina pare, koja se koristi za raspršivanje goriva u peći ili se dovodi ispod rešetke peći;

Q k a - kalorijska vrijednost plinsko gorivo.
Prilikom sagorijevanja uljnog škriljaca, toplina koja se koristi u gorivu izračunava se po formuli:

Gdje ∆Q ka označava toplinu endotermnog efekta zbog nepotpune razgradnje karbonata:

Sa potpunom dekompozicijom k CO 2 = 1 i ΔQ ka = 0
Toplina Q t k koja se isporučuje u kotlovnicu dijeli se na korisno Q 1 i gubitak toplote:
Q 2 - sa izlaznim gasovima;

Q 3 - od hemijskog sagorevanja;

Q 4 - od mehaničkog sagorevanja;

Q 5 - od isušivanja kotla;

Q 6 - sa fizičkom toplotom šljake.
Izjednačavajući iskorištenu toplinu goriva Q t k sa troškovima topline, dobivamo:

Ovaj izraz se zove jednačina toplotni bilans kotlarnica.
Jednačina toplotnog bilansa u procentima:

G de


3.4 Gubitak toplote kotao
3.4.1 Gubitak toplote sa dimnim gasovima iz kotla

gdje je H v . g. - entalpija izduvnih gasova iz kotla u kJ / kg ili kJ / m 3 (sagorelo gorivo 1 kg ili 1 m 3)

α v . g - koeficijent viška vazduha

H 0 k . õ je entalpija zraka potrebna za sagorijevanje 1 kg ili 1 m 3 goriva (prije grijača zraka) u kJ/kg ili kJ/m 3 .


gdje V i – zapremine komponenti (V RO 2 , V N2 , V O2 , V H2O) izduvnih gasova po jedinici mase ili zapremine goriva m 3 / kg , m 3 / m 3

c' i- izobarični volumetrijski toplotni kapacitet odgovarajuće gasne komponente kJ / m 3 ∙K

θ v.g - temperatura gasova koji izlaze iz kotla.
Za količinu toplotnog gubitka q 2 ima značajan uticaj kao temperatura dimnih gasovaθ v.g , i omjer viška zrakaα v . g.

Temperatura dimnih gasova raste usled kontaminacije grejnih površina, koeficijent viška vazduha kotla koji radi pod vakuumom je

zbog povećanja nepropusnosti. Obično gubitak toplote q 2 iznosi 3 ... 10%, ali zbog gore navedenih faktora može se povećati.
Za praktična definicija q 2 prilikom termičkog ispitivanja kotla treba odrediti temperaturu dimnih gasova i koeficijent viška vazduha. Za određivanje koeficijenta viška vazduha potrebno je izmeriti procenat RO 2 , O 2 , CO u dimnim gasovima.



      1. Hemijski gubitak toplote potpuno sagorevanje gorivo (hemijski nedozhega)

Gubici kod hemijskog sagorevanja nastaju zbog činjenice da deo zapaljive materije goriva ostaje neiskorišćen u peći i napušta kotao u obliku gasnih komponenti (CO, H 2 , CH 4 , CH...). Potpuno sagorijevanje ovih zapaljivih plinova je gotovo nemoguće niske temperature iza peći. Main uzroci hemijskog kvara sljedeće:

Nedovoljna količina vazduha koja ulazi u peć

Loše miješanje zraka i goriva

Mali volumen peći, koji određuje vrijeme zadržavanja goriva u peći, što nije dovoljno za potpuno sagorijevanje goriva,

Niska temperatura u peći, što smanjuje brzinu gorenja;

Previse toplota u peći, što može dovesti do disocijacije produkata izgaranja.
At ispravna jačina zvuka vazduh i dobro mešanje q 3 zavisi od specifične zapreminske snage peći. Optimalna zapreminska snaga peći, gdje q 3 minimum zavisi od goriva koje se sagoreva, tehnologije sagorevanja i dizajna peći. Gubitak toplote usled hemijskog sagorevanja iznosi 0...2% pri specifičnoj zapreminskoj snazi q v = 0,1 ... 0,3 MW/ m 3 . U pećima u kojima dolazi do intenzivnog sagorevanja goriva q v = 3... 10 MW/ m 3 , nema gubitka toplote od hemijskog nedozhega.


      1. Gubitak toplote usled mehaničkog nepotpunog sagorevanja (od mehaničkog sagorevanja)

Gubitak toplote usled mehaničkog sagorevanja q 4 određuju se sadržajem zapaljive materije goriva u čvrstim ostacima sagorevanja koji napuštaju kotao. Dio čvrste zapaljive tvari, koja sadrži ugljik, vodonik i sumpor, odlazi zajedno s izduvnim plinovima u gornji dio peći u obliku 1. leteći pepeo , dio čvrstih zapaljivih ostataka se uklanja sa rešetke ili ispod rešetke zajedno 2. sa šljakom ; može doći do djelimičnog 3. izlivanje goriva kroz ćelije mreže.

Prilikom sagorijevanja tekućih i plinovitih goriva nema gubitaka od mehaničkog podsagorijevanja, osim u slučajevima kada se stvara čađ, koja se iz kotla izvodi zajedno s izduvnim plinovima izgaranja.
Gubici od mehaničkog kvara mogu se izračunati po formuli:

gdje su α r , α v , α lt specifične količine čvrstog zapaljivog ostatka koji se uklanja sa rešetke (α r), ili ispod rešetke kao da je propao kroz nju (α v), ili je napustio kotao zajedno sa zapaljivim gasovi u obliku isparljivog pepela (α lt).


P r , P v , P lt - postotak % zapaljive tvari u tri zapaljiva ostatka.
Q t k – iskorištena toplota kJ/kg;

      1. Toplotni gubici od vanjskog isušivanja kotla

Toplotni gubici od vanjskog isušivanja kotla nastaju zbog prodora topline kroz oblogu i toplotna izolacija. Gubitak toplote q 5 zavise od debljine obloge i debljine toplotne izolacije delova kotlovskog postrojenja. Kod velikih (snažnih) kotlova površina kotla je manja u odnosu na zapreminu i q 5 ne prelaze 2%.

Za kotlove snage manje od 1 MW, gubici prigušenja se određuju empirijski. Za ovo vanjska površina kotao je podijeljen na dijelove sa manjom površinom F i , u čijoj sredini se meri toplotni tok q i W/ m 2 .


Rice. 13.5. Ovisnost vanjskog očvršćavanja površine kotla o izlazu pare kotla.
U nedostatku merača toplote na sredini svakog dela površine kotla, meri se površinska temperatura i gubici toplote se izračunavaju po formuli:

gdje je α prosječni koeficijent prijelaza topline sa vanjske površine kotla u okolinu (zrak) W/ m 2 ∙K
Δ t = t F – t õ je prosječna temperaturna razlika između površine kotla i prosječna temperatura zrak.

A je površina vanjske površine kotla, koja se sastoji od n dijelova s ​​površinom F i m 2 .


      1. Gubitak toplote sa fizičkom toplotom šljake

gdje je α r relativna količina šljake uklonjene iz kotlovske peći

t r – temperatura šljake 0 S

r- specifična toplotašljaka kJ/ kg∙K


    1. Plamenici na čvrsto gorivo

U mnogim zemljama se testira oprema za kotlove na čvrsto gorivo kako bi se automatizovao njen rad. Ako se drvna sječka koristi kao gorivo, tada je najčešći gorionik za takvo gorivo gorionik za loženje.

Rice. 3.6 Stoker - gorionik.

Za sagorevanje zrnatog goriva (peleta) koristi se specijalni EcoTec gorionik.

Sl.3.7 EcoTec plamenik za sagorevanje peleta.
Postoje dvije glavne vrste kotlova na pelet, prvi su kotlovi sa posebnim gorionicima na pelet (i vanjski i unutrašnji) a drugi više jednostavni modeli, pretvorene, po pravilu, iz kotlova na piljevinu, u kojima nema gorionika, a pelet se sagorijeva u okovu peći. Prvi tip kotlova na pelet se pak može podijeliti u dvije podgrupe: ugrađeni gorionici na pelet i gorionici na pelet koji se mogu demontirati i kotao pretvoriti na drugu vrstu goriva (ugalj, drva).

Dakle, prvo da razjasnimo o čemu govorimo.


Prva grupa uključuje sljedeća rješenja na Rusko tržište Kotao Junkers + EcoTec gorionik itd. Strukturno ovu odluku Radi se o kotlu na čvrsto gorivo sa ugrađenim gorionikom na pelete.

U drugu grupu spadaju Faci i njegovi istočnoevropski klonovi, Benekov itd.

dakle, velika razlika, kao što vidimo, postoji specijalizovani gorionik i neki manji u sistemu snabdevanja peletom. Tačnije, to izgleda ovako:

Koja je razlika između gorionika na pelete i okova za peći

Prvo, peleti na gorioniku na pelete gore bolje nego na armaturama za peći, stvar je u tome da specijalizirani gorionik na pelete ima senzore koji utiču na sagorijevanje peleta (npr. senzor temperature, optički senzor plamena) i dodatne aktivne mehanizme (mješalica pepela , sistem automatskog paljenja). Komplikacija gorionika dovodi, s jedne strane, do veće efikasnosti kotla u cjelini, međutim, s druge strane, cijena za to je složeniji (a samim tim i skuplji) sistem upravljanja.

Drugo, dovod zraka u specijaliziranom gorioniku je usmjeren i, po pravilu, zonski, tj. postoji područje primarnog dovoda zraka, postoji područje dovoda sekundarnog zraka. To nije slučaj u konvencionalnim spojevima peći.

Sistem za hranjenje peleta

Kod gorionika na pelet sistem za dovod peleta je „razbijen“ na dva nezavisna dela, svaki sa svojim zasebnim elektromotorom - vanjski puž i unutrašnji puž, obično povezan topljivo crijevo, To je dodatna zaštita(pored glavnih) od obrnute vatre.
Za kotlove prerađene od peleta od piljevine, dovode se na okove peći krutim pužem.

Ostale razlike proizlaze iz razlike u sistemu hranjenja:


Rezervoar – Kod gorionika sa krutim pužem, veličina rezervoara je ograničena. iako je moguća izgradnja na postojećem bunkeru. U sistemima sa gorionicima na pelete moguće je projektovati bunker bilo koje veličine.



Primjer gorionika na pelete sa volumetrijskim sagorijevanjem je gorionik na pelete švedske kompanije EcoTec.


1.

puž cijev spuštena u spremnik

7.

zidovi kotla sa nosačem toplote

2.

vanjski vijčani motor

8.

duct

3.

topivo crijevo*

9.

vijak dovod peleta u zonu sagorevanja

4.

puž unutrašnjeg rezervoara

10.

ventilator za vazduh

5.

unutrašnji bunker plamenika (dozator)

11.

zona sagorevanja peleta

6.

reed ventil*

Pokretanje "hladnog" gorionika na pelete


fotografija 1. Ventilator


Kada je kotao "hladno" pokrenut, sa informacijom sa senzora nivoa o prisutnosti peleta u unutrašnjem vijku, a samim tim i u zoni sagorevanja, uključuje se sistem samopaljenja. Zatim, kada se fiksira senzorom plamena otvori vatru uključen je maksimalni dovod zraka za dalje paljenje. Nakon nekog vremena, kotao prelazi u režim rada normalan rad. U slučaju neuspješnog starta, u zavisnosti od algoritma rada gorionika, moguće je: dodatno dovod peleta, ispuštanje zraka i ponovno pokretanje sistema za samopaljenje. Postoje modeli koji uključuju pumpu nosača toplote samo kada podešenu temperaturu i zaustavljanje kada se spusti.

Kada je kotao "hladno" pokrenut, sa informacijom sa senzora nivoa o prisutnosti peleta u unutrašnjem vijku, a samim tim i u zoni sagorevanja, uključuje se sistem samopaljenja. Zatim, kada senzor plamena fiksira otvoreni plamen, uključuje se maksimalno dovod zraka za daljnje paljenje. Nakon nekog vremena, kotao prelazi na normalan rad. U slučaju neuspješnog starta, u zavisnosti od algoritma rada gorionika, moguće je: dodatno dovod peleta, ispuštanje zraka i ponovno pokretanje sistema za samopaljenje. Postoje modeli koji uključuju pumpu nosača toplote tek kada se postigne podešena temperatura i zaustavljaju je kada padne.

Gorionik na pelete u normalnom režimu rada

Nakon paljenja gorionik prelazi u normalan rad. Nakon što ste prethodno postavili potrebnu snagu plamenika (na primjer, kupili ste plamenik od 25 kW za grijanje 150 kvadratnih metara, u ovom slučaju bi bilo optimalno smanjiti snagu gorionika na 10-15 kW), temperaturni raspon plamenika je podešen , na primjer, donja granica je 70 C, a gornja 85 C. Algoritam je sljedeći - kada temperatura rashladne tekućine dostigne gornju granicu, bojler se zaustavlja i prelazi u stand-by mod, nakon čega temperatura počinje da padne, onda, kada se prođe donja granica, kotao se automatski pokreće. Informacije o promjenama temperature dolaze iz eksterni senzor podešenu temperaturu u sistemu grijanja (baterije) ili unutrašnjem senzoru kotla. Shodno tome, što je veći ovaj raspon, to mogu biti duže pauze između uključivanja/isključivanja kotla na pelet.

Pokretanje iz stand-by moda

Pokretanje iz stand-by moda se događa kada se prijeđe donja postavljena granica temperature. Glavna razlika u odnosu na postupak hladnog pokretanja kotla je u tome što se u ovom slučaju inicijalno uključuje ventilator koji zapali pelete koji tinjaju. U nekim slučajevima moguće je uključiti unutrašnji puž kako bi se dopremili novi peleti koji će zamijeniti izgorjeli. Sustav samopaljenja se može uključiti nakon nekoliko neuspješnih pokušaja pokretanja (iako to vjerovatno ukazuje da je prošao značajan vremenski period od zaustavljanja kotla i početak se može smatrati „hladnim“).

Dinamička promjena snage gorionika

Pod dinamičkom promjenom snage podrazumijevamo sljedeću situaciju, recimo, kao u gornjem primjeru, vaš gorionik radi na 75% moguće snage, tj. ovo je dovoljno za normalno funkcionisanje sistema grijanja i obezbjeđivanja potrebnog komfora. U slučaju, na primjer, zimi, pada temperature okruženje, gorioniku će trebati više vremena da dostigne gornju granicu i brzo se spusti do donje granice, međutim, podešena snaga će biti dovoljna za grijanje vaše kuće.

Sada zamislite situaciju, imate instaliran bojler za toplu vodu, a odlučite se istuširati u isto vrijeme u najhladnijoj noći u godini, u ovom slučaju pad temperature rashladne tekućine može biti prilično oštar, a nakon nekog vremena možete osjetiti na vlastitoj koži da vaš kotao ne “vuče” opterećenje, uprkos činjenici da radi u vršnom režimu rada. Upravo za takve slučajeve koristi se sistem dinamičke promjene snage gorionika. U tom slučaju gorionik će automatski povećati radnu snagu na 100%, a kada se dostigne potrebna temperatura, vraća se nazad.

Zaustavljanje gorionika u normalnom načinu rada

Nakon prijema komande od centrale ili eksternog prekidača (npr. GSM modema), eksterni sistem za dovod peleta se isključuje, a unutrašnji puž doprema preostale pelete u zonu sagorevanja, u isto vreme ventilator počinje da radi. dovod zraka maksimalnom brzinom, za najbrže sagorijevanje preostalih peleta. Nakon što protekne unaprijed određeno vremensko razdoblje i dobije se signal o nepostojanju plamena, centrala isključuje gorionik. Vrijedi napomenuti da kada je gorionik isključen, moguće je nastaviti praćenje (temperatura i plamen kako bi se spriječilo ponovno paljenje) neko vrijeme.

Fino podešavanje gorionika na pelete

Sa dodatnim senzorima gorionika na pelet, moguće je fino podešavanje njen rad.
Kao podesivi parametri menjaju se brzina dodavanja peleta i zapremina vazduha.
Kao indikatori koriste se temperaturni senzori, lambda sonde, senzori temperature dimnih gasova, senzori pritiska itd.
Optimalni parametri gorionika na pelete određuju se na osnovu zahtjeva kupaca, ali je to u pravilu najmanja potrošnja goriva.

Proračun komore za sagorijevanje može se izvršiti verifikacijskom ili konstruktivnom metodom.

Prilikom verifikacionog proračuna moraju biti poznati projektni podaci peći. U ovom slučaju proračun se svodi na određivanje temperature gasova na izlazu iz peći θ” T. Ako se, kao rezultat proračuna, θ” T pokaže znatno višim ili manjim od dozvoljene vrednosti, onda se mora promijeniti na preporučeni smanjenjem ili povećanjem grijaćih površina peći N L koje primaju zračenje.

Prilikom projektovanja peći koristi se preporučena temperatura θ” koja isključuje trosku naknadnih grejnih površina. Istovremeno se utvrđuje potrebna grijaća površina peći N L, kao i površina zidova F ST, na kojima treba zamijeniti sita i gorionike.

Da bi izvršio termički proračun peći, izrađuje njegovu skicu. Zapremina komore za sagorevanje V T; površina zidova koji ograničavaju volumen F CT; površina rešetke R; efektivna površina grijanja koja prima zračenje N L; stepen zaštite X se određuje u skladu sa dijagramima na sl.1. Aktivan

zapremine peći V T su zidovi komore za sagorevanje, au prisustvu sita - aksijalne ravni cevi sita. U izlaznom dijelu, njegov volumen je ograničen površinom koja prolazi kroz osi prvog kotlovskog snopa ili festona. Granica volumena donjeg dijela ložišta je pod. U prisustvu hladnog lijevka, vodoravna ravnina koja odvaja polovinu visine hladnog lijevka uvjetno se uzima kao donja granica volumena peći.

Ukupna površina zidova peći F artikla izračunava se zbrajanjem svih bočnih površina koje ograničavaju zapreminu komore za sagorevanje i komore za sagorevanje.

Površina rešetke R određuje se prema crtežima ili prema standardnim veličinama odgovarajućih uređaja za izgaranje.

Pitam

t΄ out =1000°C.

Slika 1. Skica ložišta

Površina svakog zida peći, m 2

Cijela površina zidova ložišta F st, m 2

Grejna površina peći koja prima zračenje N l, m 2, izračunava se po formuli

gdje F pl X- površina za prijem zraka zidnih paravana, m 2 ; F pl = bl- površina zida koju zauzimaju ekrani. Definira se kao proizvod udaljenosti između osa vanjskih cijevi ovog ekrana b, m, za osvijetljenu dužinu ekranskih cijevi l, m. l određuje se u skladu sa dijagramima na sl.1.

X- ugaoni koeficijent ozračenosti ekrana, u zavisnosti od relativnog nagiba cevi ekrana S/d i rastojanje od ose sitaste cevi do zida peći (nomogram 1).

Prihvatamo X=0,86 na S/d=80/60=1,33

Stepen zaštite komorne peći

Efektivna debljina zračećeg sloja peći, m

Prijenos topline u peći od proizvoda sagorijevanja do radnog fluida događa se uglavnom zbog zračenja plinova. Svrha proračuna prenosa toplote u peći je da se odredi temperatura gasova na izlazu iz peći υ” t prema nomogramu. U tom slučaju prvo se moraju odrediti sljedeće količine:

M, a F, V R ×Q T / F ST, θ teorija, Ψ

Parametar M zavisi od relativnog položaja maksimalne temperature plamena duž visine peći X T.

Za komorne peći sa horizontalnim osovinama plamenika i gornjim izduvnim gasovima iz peći:

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

gdje je h G visina osi gorionika od dna peći ili od sredine hladnog lijevka; h T - ukupna visina peći od poda ili sredine hladnog lijevka do sredine izlaznog prozora peći ili paravana kada je gornji dio peći potpuno ispunjen njima.

Prilikom sagorevanja lož ulja:

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

Efektivna emisivnost gorionika a F zavisi od vrste goriva i uslova njegovog sagorevanja.

Prilikom sagorevanja tečnog goriva, efektivna emisivnost gorionika je:

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

gdje je m=0,55 koeficijent usrednjavanja, u zavisnosti od termičkog naprezanja zapremine peći; q V - specifično oslobađanje toplote po jedinici zapremine komore za sagorevanje.

U srednjim vrijednostima q V, vrijednost m se određuje linearnom interpolacijom.

i d, i sv - stepen crnine koju bi baklja imala da je cijela peć napunjena, respektivno, samo svjetlećim plamenom ili samo nesvjetlećim troatomskim plinovima. Vrijednosti a s i a r određene su formulama

i 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

gdje je e baza prirodnih logaritama; k r je koeficijent slabljenja zraka troatomskim gasovima, određen nomogramom, uzimajući u obzir temperaturu na izlazu iz peći, način mljevenja i vrstu sagorijevanja; r n \u003d r RO 2 + r H 2 O je ukupni volumenski udio troatomskih plinova (određen prema Tablici 1.2).

Koeficijent slabljenja zraka troatomskim gasovima:

K r \u003d 0,45 (prema nomogramu 3)

Koeficijent slabljenja zraka česticama čađi, 1/m 2 × kgf/cm 2:

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

gdje a t koeficijent viška zraka na izlazu iz peći;

C P i H P - sadržaj ugljenika i vodonika u radnom gorivu,%.

Za prirodni gas S R /N R =0,12∑m×C m ×H n /n.

P - pritisak u peći, kgf / cm 2; za kotlove bez pritiska R=1;

S je efektivna debljina zračećeg sloja, m.

Kada gori čvrsta goriva stepen emisivnosti baklje a F nalazi se iz nomograma određivanjem ukupne optičke vrijednosti K × P × S,

gdje je P - apsolutni tlak (u pećima s uravnoteženim gazom P = 1 kgf / cm 2); S je debljina zračećeg sloja peći, m.

Otpuštanje topline u peći po 1 m 2 grijaćih površina koje ga okružuju, kcal / m 2 h:

q v =

Korisno oslobađanje topline u peći po 1 kg sagorjelog goriva, nm 3:

gdje je Q in toplina unesena zrakom u peć (u prisustvu grijača zraka), kcal/kg:

Q B =( a t -∆ a t -∆ a pp)×I 0 u +(∆ a t +∆ a pp) × I 0 xv =

=(1,1-0,1) 770+0,1 150=785

gdje je ∆ a t je vrijednost usisavanja u peći;

∆a pp - vrijednost usisavanja u sistemu pripreme prašine (odabrati prema tabeli). ∆ a pp = 0, jer lož ulje

Entalpije teoretski potrebne količine zraka J 0 h.w. = 848,3 kcal/kg pri temperaturi iza grijača zraka (preliminarno usvojeno) i hladnog zraka J 0 h.v. prihvaćeno prema tabeli 1.3.

Temperatura toplog zraka na izlazu iz grijača zraka se bira za lož ulje - prema tabeli 3, t hor. in-ha \u003d 250 ○ C.

Teoretska temperatura sagorijevanja υ theor = 1970 ° C određena je prema tablici 1.3 prema pronađenoj vrijednosti Q t.

Koeficijent toplotne efikasnosti sita:

gdje je X stepen zaštite peći (određen u projektnim specifikacijama); ζ je uslovni koeficijent kontaminacije sita.

Uslovni faktor kontaminacije sita ζ za lož ulje je 0,55 sa otvorenim glatkim sitama.

Odredivši M, i F, V R ×Q T /F CT ,υ teor, Ψ, odrediti temperaturu gasa na izlazu iz peći υ˝ t prema nomogramu 6.

U slučaju odstupanja u vrijednostima υ” t za manje od 50 0 C, za konačnu se uzima temperatura plina na izlazu iz peći određena iz nomograma. Uzimajući u obzir smanjenja u proračunima, prihvatamo υ "t \u003d 1000 ° C.

Toplota preneta u peći zračenjem, kcal/kg:

gdje je φ koeficijent očuvanja topline (iz bilansa topline).

Entalpija gasova na izlazu iz peći J” T nalazi se prema tabeli 1.3 na a t i υ” t prividni termički napon zapremine peći, kcal/m 3 h.

Prilikom provjere proračuna peći prema crtežima, potrebno je odrediti: zapreminu komore za sagorijevanje, stupanj njezine zaštite, površinu zidova i površinu zračenja -prijemne grejne površine, kao i karakteristike dizajna cijevi sita (promjer cijevi, razmak između osa cijevi).

Za utvrđivanje geometrijske karakteristike peć je skicirana. Aktivni volumen komore za sagorijevanje sastoji se od volumena gornjeg, srednjeg (prizmatičnog) i donjeg dijela peći. Da bi se odredio aktivni volumen peći, treba ga podijeliti na nekoliko elementarnih geometrijskih oblika. Gornji dio zapremine peći ograničen je stropom i izlaznim prozorom, prekrivenim festonom ili prvim redom cijevi konvektivne grijaće površine. Prilikom određivanja volumena gornjeg dijela peći uzimaju se njegove granice plafon i ravan koja prolazi kroz osi prvog reda festonskih cijevi ili konvektivne grijaće površine u izlaznom prozoru peći.

Donji dio komornih peći ograničen je na ložište ili hladni lijevak, a slojnih peći - na rešetku sa slojem goriva. Granice donjeg dijela zapremine komornih peći uzimaju se ispod ili uslovne horizontalne ravnine koja prolazi sredinom visine hladnog lijevka.

Ukupna površina zidova peći (F CT ) izračunava se iz dimenzija površina koje ograničavaju zapreminu komore za sagorevanje. Da biste to učinili, sve površine koje ograničavaju volumen peći podijeljene su na elementarne geometrijske figure. Površina zidova dvostrukih paravana i paravana određuje se kao dvostruki umnožak udaljenosti između osa vanjskih cijevi ovih paravana i osvijetljene dužine cijevi.

1. Određivanje površine ograđenih površina peći

U skladu sa tipičnom oblogom peći kotla DKVR-20-13, koja je prikazana na slici 4, izračunavamo površine njegovih ograđenih površina, uključujući komoru za preokret. Unutrašnja širina kotao je jednak 2810 mm.

Slika 4. Šema kotlovske peći DKVR-20 i njegove glavne dimenzije

AT kursni projekat vrši se verifikacioni proračun komore za sagorevanje. U ovom slučaju, zapremina komore za sagorevanje, stepen zaštite e, površina grejnih površina koje primaju zračenje, karakteristike dizajna ekrana i konvektivnih grejnih površina (prečnik cevi, rastojanje između osovina cevi itd.) su poznati.

Kao rezultat proračuna, određuje se temperatura produkata izgaranja na izlazu iz peći, specifična termička opterećenja zapremina rešetke i peći.

Proračun verifikacije jednokomornih peći vrši se u sljedećem redoslijedu.

1. Prema crtežu kotlovske jedinice izrađuje se skica komore za sagorijevanje. Donji dio komornih peći ograničen je na ognjište ili hladni lijevak, a slojnih peći - na rešetku i sloj goriva. Prosječna debljina sloja goriva i šljake je 150-200 mm za kameni ugalj, 300 mm za mrki ugalj i 500 mm za drvnu sječku.

Ukupna površina zidova komore za sagorevanje F st i zapremina komore za sagorevanje izračunava se na sledeći način. Pod površinom koja ograničava zapreminu peći smatra se površina koja prolazi kroz osi zidnih cijevi na oklopljenim zidovima peći, kroz zidove peći u nezaštićenim prostorima i kroz dno komore za sagorijevanje za plinsko-ulje peći. ili kroz sloj goriva za peći sa slojevitim sagorevanjem čvrstih goriva, kako je gore navedeno.

2. Preliminarno podešavamo temperaturu produkata sagorevanja na izlazu iz komore za sagorevanje. Za čvrsto gorivo, pretpostavlja se da je temperatura produkata sagorevanja na izlazu iz komore za sagorevanje približno 60°C manja od temperature početka deformacije pepela, za tečno gorivo jednaka je 950-1000°C, za prirodni gas 950-1050 0 S.

3. Za prethodno prihvaćenu temperaturu na izlazu iz peći, entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz peći određena je iz dijagrama.

4. Određuje se korisno oslobađanje topline u peći, kJ / kg, kJ / m 3. za industrijske kotlove bez grijača zraka:

(5.1)

Toplotni gubici q 3 , q 4 i q 6 preuzeti su iz odjeljka 4.

5. Odrediti koeficijent toplotne efikasnosti rešetke za peći

Ugaoni koeficijent zračenja x zavisi od oblika i položaja tijela koja se međusobno izmjenjuju zračenjem i određen je za jednoredni glatki cijevni ekran prema sl.5.1.



Sl.5.1. Ugaoni koeficijent jednorednog sita sa glatkim cijevima.

1 - na udaljenosti od zida; 2 - at; 3 - at; 4 - at; 5 bez uzimanja u obzir zračenja cigle na .

Koeficijent toplinske efikasnosti uzima u obzir smanjenje apsorpcije topline površina sita zbog njihove kontaminacije vanjskim naslagama ili premazivanjem vatrostalnom masom. Koeficijent zagađenja preuzet je iz tabele 5.1. Istovremeno, ako su zidovi komore za sagorevanje prekriveni ekranima sa različitim faktori nagiba ili imaju nezaštićene dijelove peći, prosječni koeficijent toplotne efikasnosti određuje se izrazom

, (5.3)

gdje je površina zidova koju zauzimaju ekrani;

F st - puna površina zidova komore za sagorevanje, izračunava se iz dimenzija površina koje ograničavaju zapreminu sagorevanja, slika 5.2. U ovom slučaju, za nezaštićene dijelove peći, uzima se jednako nuli.

Slika 5.2 Određivanje aktivne zapremine karakterističnih delova peći


Sl.5.3. Koeficijent slabljenja zraka troatomskim gasovima


Tabela 5.1.

Koeficijent onečišćenja sita za sagorevanje

Ekrani Gorivo Značenje
Otvorena glatka cijev i peraja montirana na zid gasoviti 0,65
lož ulje 0,55
ASh i PA na , mršavi ugalj na , crni i mrki ugalj, mljeveni treset 0,45
Ekibastuz ugalj na 0,35-0,40
Mrki ugalj sa gasnim sušenjem i direktnim puhanjem 0,55
Škriljaci sjeverozapadnih naslaga 0,25
Sva goriva sa slojevitim sagorevanjem 0,60
Zašiveni, pokriveni vatrostalnom masom, u pećima sa čvrstim uklanjanjem šljake Sve vrste goriva 0,20
Zatvoreno vatrostalna cigla Sve vrste goriva 0,1

6. Određuje se efektivna debljina zračećeg sloja, m:

gde su V t i F st zapremina i površina zidova komore za sagorevanje.

7. Određuje se koeficijent slabljenja zraka. Prilikom sagorevanja tečnosti i gasovito gorivo koeficijent slabljenja snopa ovisi o koeficijentu slabljenja snopa za troatomske plinove (k g) i čestice čađi (k s), 1/(m MPa):

gde je r p ukupni zapreminski udeo troatomskih gasova, preuzet iz tabele. 3.3.

Koeficijent slabljenja zraka troatomskim gasovima može se odrediti nomogramom (slika 5.4) ili formulom 1 / (m MPa)

, (5.6)

Gdje je r p = r p p - parcijalni pritisak triatomski gasovi, MPa; p je pritisak u komori za sagorevanje kotla (za kotlove koji rade bez pritiska p = 0,1 MPa; r H2O je zapreminski udeo vodene pare, preuzet iz tabele 3.3; apsolutna temperatura na izlazu iz peći, K ( preliminarno usvojeno).

Koeficijent slabljenja zraka česticama čađi, 1/(m MPa),

k c = , (5.7)

gdje su C p i H p sadržaj ugljika i vodonika u radnoj masi čvrstog ili tekućeg goriva.

Prilikom sagorevanja prirodnog gasa

, (5.8)

gdje je C m H n postotak ugljikovodičnih spojeva u prirodnom plinu.

Prilikom sagorijevanja čvrstog goriva, koeficijent prigušenja snopa određuje se formulom:


, (5.9)

gdje je k zl koeficijent slabljenja zraka česticama elektrofilterskog pepela, određuje se prema grafikonu (slika 5.4)

Sl.5.4. Koeficijent slabljenja zraka česticama pepela.

1 - pri sagorevanju prašine u ciklonskim pećima; 2 - pri sagorevanju uglja mlevenog u mlinovima sa kugličnim bubnjem; 3 - isto, mljeveno u mlinovima srednje brzine i mlinovima sa čekićem i u mlinovima s ventilatorom; 4 - pri sagorevanju drobljenog drveta u ciklonskim pećima i goriva u slojevitim pećima; 5 - pri spaljivanju treseta u komornim pećima.

k k - koeficijent prigušenja snopa česticama koksa uzet je: za goriva sa malim isparljivim prinosom (antraciti, poluantraciti, mršavi ugljevi) pri sagorijevanju u komornim pećima k k = 1, a kada se sagorevaju u slojevitim pećima k k = 0,3; za visoko reaktivna goriva (kameni i mrki ugalj, treset) kada se sagore u komornim pećima k do =0,5, iu sloju k do =0,15.

8. Prilikom sagorevanja čvrstog goriva određuje se ukupna optička debljina medijuma kps. Koeficijent prigušenja zraka izračunava se po formuli (5.9).

9. Izračunava se emisivnost baklje. Za čvrsto gorivo, ona je jednaka emisivnosti medija koji puni peć a. Ova vrijednost se može odrediti iz grafikona 5.5 ili izračunati korištenjem formule


gdje je e baza prirodnog logaritma.

Sl.5.6. Emisivnost produkata sagorevanja zavisi od ukupne optičke debljine medija

Za kotlove koji rade bez pritiska i pritiska, pri velikih 0,105 MPa, uzima se p = 0,1 MPa

Za tečna i gasovita goriva, emisivnost gorionika

(5.11)

gde je koeficijent koji karakteriše udeo zapremine peći ispunjene svetlećim delom baklje, koristi se prema tabeli. 5.2;

a s i a d - stepen crnila svetlećih i nesvetlećih delova plamena, određuju se formulama

(5.12) prema tabeli, udio zapremine peći ispunjene svjetlećim dijelom baklje može se odrediti iz grafikona

ovdje su k g i k c koeficijenti slabljenja zraka troatomskim gasovima i čađavim česticama.

Tabela 5.2.

Proporcija zapremine peći ispunjenog svetlećim delom baklje

Bilješka. Kada je specifično opterećenje zapremine peći veće od 400 i manje od 1000 kW/m 3 vrijednost koeficijenta m se utvrđuje linearnom interpolacijom.

10. Stepen crnila ložišta se utvrđuje:

za slojevite peći

, (5.14)

gdje je R površina sagorijevanja sloja goriva koji se nalazi na rešetki, m 2;

za komorne peći pri sagorevanju čvrstih, tečnih i gasovitih goriva

. (5.15)

11. Parametar M se određuje u zavisnosti od relativnog položaja maksimalne temperature duž visine peći x t:

prilikom sagorevanja gasa i lož ulja

M=0,54-0,2x t; (5.16)

pri sagorevanju visokoreaktivnih goriva i slojevitog sagorevanja svih vrsta goriva

M=0,59-0,5x t; (5.17)

Sa komornim sagorevanjem niskoreaktivnih čvrstih goriva (antracit i mršavi ugalj), kao i kamenog uglja sa visokim sadržajem pepela (kao što je ugalj Ekibastuz)

M=0,56-0,5 t (5,18)

Maksimalna vrijednost M za komorne peći uzima se ne više od 0,5.

Relativni položaj maksimalne temperature za većinu peći je definiran kao omjer visine gorionika i visine peći.

gdje se h g izračunava kao udaljenost od ložišta peći ili od sredine hladnog lijevka do ose gorionika, a H t - kao udaljenost od ložišta peći ili od sredine lijevka do gorionika. sredini izlaznog prozora peći.

Dijagram prema prethodno prihvaćenoj temperaturi na izlazu iz peći; - korisno oslobađanje toplote u peći (5.1).

13. Stvarna temperatura produkata sagorevanja na izlazu iz peći, o C, određena je formulom

(5.20)

Dobijena temperatura na izlazu iz peći se upoređuje sa prethodno prihvaćenom temperaturom. Ako razlika između dobivene temperature i temperature prethodno mjerene na izlazu iz peći ne prelazi 100 ° C, tada se proračun smatra završenim. AT inače se postavljaju novom, preciziranom vrijednošću temperature na izlazu iz peći, a cijeli proračun se ponavlja.

14. Odlučni su termička naprezanja Zapremina rešetke i peći, kW / m 2, kW / m 3

i upoređivati ​​s dozvoljenim vrijednostima datim u tabeli karakteristika prihvaćenog tipa peći.

Prilikom provjere proračuna peći prema crtežima potrebno je odrediti: zapreminu komore za sagorijevanje, stepen njene zaštite, površinu zidova i površinu komore. grijaće površine koje primaju zračenje, kao i konstrukcijske karakteristike zaslonskih cijevi (prečnik cijevi, razmak između osa cijevi).

Da bi se odredile geometrijske karakteristike ložišta, izrađuje se njegova skica. Aktivni volumen komore za sagorijevanje sastoji se od volumena gornjeg, srednjeg (prizmatičnog) i donjeg dijela peći. Da bi se odredio aktivni volumen peći, treba ga podijeliti na nekoliko elementarnih geometrijskih oblika. Gornji dio zapremine peći ograničen je plafonom i izlaznim prozorom, prekrivenim kapicom ili prvim redom cijevi površine konvektivnog grijanja. Pri određivanju volumena gornjeg dijela peći za njegove granice uzimaju se strop i ravnina koja prolazi kroz osi prvog reda festonskih cijevi ili konvekcijske grijaće površine u izlaznom prozoru peći.

Donji dio komornih peći ograničen je na ložište ili hladni lijevak, a slojnih peći - na rešetku sa slojem goriva. Za granice donjeg dijela zapremine komornih peći uzima se donja ili uvjetna horizontalna ravnina koja prolazi sredinom visine hladnog lijevka.

Ukupna površina zidova peći (FCT) izračunava se iz dimenzija površina koje ograničavaju zapreminu komore za sagorevanje. Da biste to učinili, sve površine koje ograničavaju volumen peći podijeljene su na elementarne geometrijske oblike. Površina zidova dvostrukih paravana i paravana određuje se kao dvostruki umnožak udaljenosti između osa vanjskih cijevi ovih paravana i osvijetljene dužine cijevi.

1. Određivanje površine ograđenih površina peći

U skladu sa tipičnom oblogom peći kotla DKVR-10-13, koja je prikazana na slici 4, izračunavamo površine njegovih ograđenih površina, uključujući i reverznu komoru. Unutrašnja širina kotla je 2810 mm.

Slika 4. Šema kotlovske peći DKVR-10 i njene glavne dimenzije

gdje je rastojanje između osa krajnjih cijevi ovog ekrana, m;

Osvetljena dužina ekranskih cevi, m

bočni zidovi,

prednji zid;

stražnji zid;

Dva zida okretne komore;

Podložna i rotirajuća komora

Ukupna površina ograđenih površina

2. Određivanje grejne površine peći koja prima zračenje

Tabela 4 - Osnovni podaci za određivanje grejne površine koja prima zračenje

Dužina osvijetljene sitaste cijevi l, mm

Udaljenost između osa vanjskih cijevi sita b, mm

Površina zida prekrivena paravanom, Fpl, m2

Promjer sitastih cijevi d, mm

Razmak sitastih cijevi S, mm

Udaljenost od ose cijevi do zida e, mm

Relativni nagib sitastih cijevi S/d

Relativna udaljenost od ose cijevi do zida e/d

Ugao ekrana

Grejna površina koja prima zračenje Nl, m2

front

Prvi red kotlovskog snopa
  • 2600h2

Ukupna grijaća površina peći koja prima zračenje određena je kao zbir pojedinačnih komponenti



Sekcije