Vlastnosti inštalácie plynových kotlov a zariadení pece. Spaľovacia komora kotla

KOTLOVÉ INŠTALÁCIE
3.1 Klasifikácia kotlov
Časť kotla, kde sa spaľuje palivo, sa nazýva ohnisko. Pri spaľovaní paliva v peci kotla sa uvoľňuje teplo, ktoré sa odovzdáva zo splodín horenia (splodín) cez kovové plochy vykurovacej vody. Pece sú rozdelené na komora a vrstvené.
AT komora pece spaľujú plynné, kvapalné a pevné (pelety alebo granule) palivá. Spaľovanie prebieha v objeme pece. Horák je úzko spojený s komorovou pecou. Najjednoduchšia klasifikácia horákov podľa druhu spaľovaného paliva: plyn, horáky kvapalné palivo, horáky na tuhé palivo (na pelety alebo pelety).

Obr.3.1 Plynový horák . 1 - teleso horáka, 2 - pohon horáka a ventilátor, 3 - zapaľovač, 4 - automatika riadenia horáka, 5 - hlava horáka, 6 - regulátor prívodu vzduchu, 7 - montážne príruby.
Malé kotly na tuhé palivá majú väčšinou vrstvené alebo roštové ohniská.

Kotly s vrstvenými pecami možno rozdeliť do nasledujúcich hlavných typov:

- kotly s horné pálenie(Obr. 3-3a)

Kotly s nižším spaľovaním (obr. 3-3c)

Kotly s rotačným plameňom atď.

Ryža. 3.2Čierny olej horák na kvapalné palivo. 1 – teleso horáka, 2 – regulátor vzduchu, 3 – ventilátor horáka, 4 – pohon horáka, 5 – palivové čerpadlo, 6 - hlava horáka, 7 - nastavovacia tyč pre trysky, 8 - trysky, 9 - automatika ovládania horáka, 10 - zapaľovač.


Ryža. 3.3 a - kotol s horným spaľovaním, c - kotol so spodným spaľovaním (1 - primárny vzduch, 2 - sekundárny vzduch, 3 - spaliny)
Požiarna komora kotla s horným spaľovaním– tradičný, určený na pálenie palivá snízky obsah prchavých látok . V samotnom objeme dochádza k tepelnému rozkladu paliva a spaľovaniu vzniknutých prchavých látok a koksu komora pece. Väčšina uvoľneného tepla sa prenáša na steny pece sálaním. Pri horení palivo svysoký obsah prchavých látok (drevo, rašelina) v objeme ohniska ponechajte miesto dostatočné na spaľovanie prchavých látok, kde je privádzaný sekundárny vzduch.

Kotol so spodným spaľovaním má šachtu na palivo, odkiaľ je neustále privádzané palivo na rošt namiesto vyhoreného. Pri pohybe v bani sa palivo suší a zahrieva. Určitá časť paliva sa podieľa na spaľovaní, väčšina paliva na rošte nie je tepelne spracovaná a zachováva si svoj pôvodný prchavý obsah. Priamo v blízkosti roštu dochádza k splyňovaniu paliva, vzniknuté prchavé látky dohoria v samostatne umiestnenej spaľovacej komore, kde je privádzaný sekundárny vzduch pre zabezpečenie dostatočne vysokej teploty spaľovania. Jedna zo stien prídavného spaľovania je zvyčajne vyrobená z keramiky.
Pri modernizácii kotla s otáčanie plameňa a nižším spaľovaním bol vyvinutý kotol s rotačné spaľovanie (obr.3.4a), ktorý využíva keramický rošt, ktorý stabilizuje spaľovací proces. Vzhľadom na veľmi dobré podmienky spaľovania tohto kotla má dohorovacia komora menší objem v porovnaní s kotlom so spodným spaľovaním.
Samostatný typ kotla možno považovať za kotol s dvoma samostatnými spaľovacie komory ( ohniská ) – univerzálny kotol (ryža. 3.4b). V meniacich sa podmienkach dodávky paliva a cien palív je takýto kotol veľmi výhodný, pretože môže spaľovať tekuté palivá, palivové drevo, drevný odpad, rašelinu, briketovanú rašelinu, drevené pelety (granule), uhlie atď. ako už bolo spomenuté, dve na sebe nezávislé pece: pec s horným spaľovaním tuhého paliva a pec na spaľovanie tekutého paliva, na prednej strane ktorej je inštalovaný horák na tekuté palivo. Kotol je určený na súčasné použitie dvoch druhov paliva. Pri spaľovaní tuhých palív je potrebné palivo prikladať častejšie ako napríklad v prípade spodného spaľovacieho ohniska, ktoré je vybavené palivovou šachtou. Horák na kvapalné palivo sa automaticky zapne, ak dohorí tuhé palivo a teplota vody v kotli klesne pod prípustnú úroveň.

Zvyčajne majú tieto kotly výmenník tepla horúca voda zo špirálových rúr a je možné inštalovať elektrické ohrievače. Kotol teda môže byť elektrický, môže spaľovať tuhé aj kvapalné palivá a pri tomto kotli nie je potrebný samostatný teplovodný kotol.

Ryža. 3.4 a - kotol s rotačným plameňom, b - univerzálny kotol s dvoma spaľovacími komorami (1 - primárny vzduch, 2 - sekundárny vzduch, 3 - spaliny).

3.2 Ukazovatele účinnosti pecí
Firebox- časť kotolne, kde dochádza k spaľovaniu paliva.

Teplo uvoľnené pri spaľovaní paliva sa prostredníctvom produktov spaľovania prenáša do vody. vykurovacie plochy. Vykurovacie plochy sú zvyčajne vyrobené z kovu alebo liatiny. Výmena tepla medzi vnútornou a vonkajšie prostredia, oddelené vykurovacou plochou, dochádza sálaním, konvekciou, vedením tepla. Teplo splodín horenia sa prenáša na vonkajší povrch sálaním a konvekciou. V peciach je podiel žiarenia viac ako 90 %. Cez materiál vykurovacej plochy (kov), ako aj usadeniny na vonkajší povrch ohrev a vodný kameň vnútorný povrch ohrev sa prenáša vedením tepla.

Na charakterizáciu prevádzky pecí sa používajú rôzne ukazovatele:

Tepelný výkon ohniska - množstvo tepla, ktoré sa uvoľní pri spaľovaní paliva za jednotku času, kW

B– spotreba paliva, kg/s

Q a t – výhrevnosť kJ/kg
Vynútenie ohniska - množstvo tepla, ktoré sa uvoľní za jednotku času na jednotku plochy prierezu pece, kW/m 2

kde A je plocha prierezu pece, m2.
Špecifický objemový výkon pece - množstvo tepla, ktoré sa uvoľní na jednotku objemu pece za jednotku času, kW / m 3.

kde V je objem pece, m 3 .
Špecifické tepelná energia mriežkové (vrstvené) ohnisko- množstvo tepla, ktoré sa uvoľní z povrchu mriežky za jednotku času.

R - plocha mriežky, m 2

V - objem spaľovacej komory, m3

efektívnosť kotol podľapriamy rovnováhu sa zistí pomerom užitočného tepla Q kas k množstvu tepla dodaného do pece:


kde G je prietok vody kotlom,

h 1 - entalpia vody na vstupe do kotla

h 2 - entalpia vody na výstupe z kotla
efektívnosť kotol(hrubá účinnosť nezohľadňuje spotrebu energie pre vlastnú potrebu) nanepriamy rovnováhu:

kde q 2 – tepelné straty s vystupujúcimi plynmi;

q 3 - tepelné straty z chem. podpálené;

q 4 - tepelné straty srsti. podpálené;

q 5 – tepelné straty chladením kotla;

q 6 – tepelné straty s fyzikálnym teplom trosky.
Aby ste našli čistú efektivitu kotol potrebuje odobrať spotrebu množstva tepla q s ot a elektrická energia q e ot pre vlastnú potrebu:

Spotreba pre vlastnú potrebu (na prevádzku dúchadiel, čerpadiel atď.) pre kotly na plyn a kvapalné palivá zvyčajne nepresahuje 0,3 ... 1%. Čím výkonnejší kotol, tým nižšie percento.
efektívnosť kotla pri menovitom zaťažení sa líši od účinnosti. stávka pri čiastočnom zaťažení. Pri znížení zaťaženia kotla pod nominálnu hodnotu v určitom rozsahu sa znížia tepelné straty spalín a chemických plynov. nedovarené. Straty sušením zostávajú rovnaké a ich percento sa výrazne zvyšuje. A to je dôvod, prečo pri znižovaní zaťaženia kotla klesá aj účinnosť. kotol.
Samostatnou otázkou je straty kotla pri prerušovanej prevádzke, ktoré sú zvyčajne spôsobené nasledujúcimi dôvodmi:

Straty z vonkajšieho vysychania;

Q k.f. je fyzikálne teplo paliva;

Q p je teplo pary, ktorá sa používa na rozstrekovanie paliva v peci alebo sa privádza pod rošt pece;

Q k a - výhrevnosť plynové palivo.
Pri spaľovaní ropných bridlíc sa teplo použité v palive vypočíta podľa vzorca:

Kde ∆Q ka znamená teplo endotermického účinku v dôsledku neúplného rozkladu uhličitanov:

Pri úplnom rozklade k CO 2 = 1 a ΔQ ka = 0
Teplo Q t k dodávané do kotolne sa delí na užitočné Q 1 a strata tepla:
Q 2 - s odchádzajúcimi plynmi;

Q 3 - z chemického podhorenia;

Q 4 - z mechanického podhorenia;

Q 5 - z vysychania kotla;

Q 6 - s fyzikálnym teplom trosky.
Porovnaním použitého tepla paliva Q t k s nákladmi na teplo dostaneme:

Tento výraz sa nazýva rovnica tepelná bilancia kotolňa.
Rovnica tepelnej bilancie v percentách:

G de

3.4 Strata tepla kotol
3.4.1 Tepelné straty spalinami z kotla

kde H v. g. - entalpia spalín z kotla v kJ / kg alebo kJ / m 3 (spálené palivo 1 kg alebo 1 m 3)

α v. g - koeficient prebytočného vzduchu

H 0 k . õ je entalpia vzduchu potrebná na spálenie 1 kg alebo 1 m 3 paliva (pred ohrievačom vzduchu) v kJ/kg alebo kJ/m 3 .

kde V i – objemy zložiek (V RO 2, V N2, V O2, V H2O) výfukových plynov na jednotku hmotnosti alebo objemu paliva m 3 / kg, m 3 / m 3

c' i- izobarická objemová tepelná kapacita príslušnej zložky plynu kJ / m 3 ∙K

θ v.g - teplota plynov opúšťajúcich kotol.
Pre množstvo tepelných strát q 2 má významný vplyv ako teplota spalínθ v.g a pomer prebytočného vzduchuα v. g.

Znečistením výhrevných plôch sa zvyšuje teplota spalín, súčiniteľ prebytočného vzduchu kotla pracujúceho vo vákuu je

v dôsledku zvýšenia tesnosti. Zvyčajne tepelné straty q 2 je 3 ... 10 %, ale v dôsledku vyššie uvedených faktorov sa môže zvýšiť.
Pre praktická definícia q 2 pri tepelnej skúške kotla by sa mala zistiť teplota spalín a koeficient prebytočného vzduchu. Na určenie súčiniteľa prebytočného vzduchu je potrebné zmerať percento RO 2, O 2, CO v spalinách.

1. 
   Tepelné straty chemicky úplné spálenie palivo (chemická nedozhega)

Straty pri chemickom podhorení sú spôsobené tým, že časť horľavej látky paliva zostáva nevyužitá v ohnisku a odchádza z kotla vo forme plynných zložiek (CO, H 2, CH 4, CH ...). Úplné spálenie týchto horľavých plynov je takmer nemožné nízke teploty za pecou. Hlavná príčiny chemického zlyhania nasledujúci:

Do pece vstupuje nedostatočné množstvo vzduchu

Zlé miešanie vzduchu a paliva

Malý objem pece, ktorý určuje čas zotrvania paliva v peci, ktorý nestačí na úplné spálenie paliva,

Nízka teplota v peci, ktorá znižuje rýchlosť horenia;

Príliš veľa teplo v peci, čo môže viesť k disociácii produktov spaľovania.
o správne množstvo vzduch a dobré miešanie q 3 závisí od konkrétneho objemového výkonu pece. Optimálny objemový výkon pece, kde q 3 minimum závisí od spaľovaného paliva, technológie spaľovania a konštrukcie pece. Tepelná strata chemickým podhorením je 0...2% pri mernom objemovom výkone q v = 0,1 ... 0,3 MW/ m 3 . V peciach, kde dochádza k intenzívnemu spaľovaniu paliva q v = 3... 10 MW/ m 3 , nedochádza k tepelným stratám z chemického nedozhega.

1. 
   Tepelné straty z mechanického nedokonalého spaľovania (z mechanického podhorenia)

Tepelné straty z mechanického podhorenia q 4 sú určené obsahom horľavej látky paliva v tuhých zvyškoch spaľovania opúšťajúcich kotol. Časť tuhej horľavej látky, ktorá obsahuje uhlík, vodík a síru, odchádza spolu s výfukovými plynmi v hornej časti pece vo forme 1. popolček , časť tuhých horľavých zvyškov sa z roštu alebo spod roštu odstráni spoločne 2. s troskou ; môže dôjsť k čiastočnému 3. únik paliva cez bunky mriežky.

Pri spaľovaní kvapalných a plynných palív nedochádza k žiadnym stratám z mechanického podhorenia, okrem prípadov, keď sa tvoria sadze, ktoré sú odvádzané z kotla spolu s výfukovými plynmi spaľovania.
Straty z mechanického zlyhania možno vypočítať podľa vzorca:

kde α r , α v , α lt sú špecifické množstvá tuhého horľavého zvyšku, ktorý je odstránený z roštu (α r), alebo spod roštu, keď cez neho prepadol (α v), alebo opustil kotol spolu s horľavinou plyny vo forme prchavého popola (α lt).

P r , P v , P lt - percento % horľavej látky v troch horľavých zvyškoch.
Q t k – použité teplo kJ/kg;

1. 
   Tepelné straty vonkajším vysychaním kotla

Tepelné straty vonkajším vysychaním kotla sú spôsobené prenikaním tepla cez výmurovku a tepelná izolácia. Strata tepla q 5 závisia od hrúbky obloženia a hrúbky tepelnej izolácie častí kotolne. Pri veľkých (výkonných) kotloch je plocha kotla menšia v porovnaní s objemom a q 5 nepresahujú 2 %.

Pre kotly s výkonom menším ako 1 MW sa straty útlmom stanovujú empiricky. Pre to vonkajší povrch kotol je rozdelený na časti s menšou plochou F i , v strede ktorého sa meria tepelný tok q i W/ m 2 .

Ryža. 13.5. Závislosť vonkajšieho vytvrdzovania povrchu kotla od parného výkonu kotla.
Pri absencii merača tepla v strede každej časti povrchu kotla sa meria povrchová teplota a tepelné straty sa vypočítavajú podľa vzorca:

kde α je priemerný koeficient prestupu tepla z vonkajšieho povrchu kotla do okolia (vzduchu) W/ m 2 ∙K
Δ t = t F – t õ je priemerný teplotný rozdiel medzi povrchom kotla a priemerná teplota vzduchu.

A je plocha vonkajšieho povrchu kotla pozostávajúca z n častí s plochou F i m 2 .

1. 
   Tepelné straty s fyzikálnym teplom trosky

kde α r je relatívne množstvo trosky odstránenej z kotlovej pece

t r – teplota trosky 0 С

r- špecifické teplo troska kJ/ kg∙K

1. 
   Horáky na tuhé palivo

V mnohých krajinách sa testuje zariadenie kotlov na tuhé palivá s cieľom automatizovať ich prevádzku. Ak sa ako palivo používa drevná štiepka, potom najbežnejším horákom na takéto palivo je prikladací horák.

Ryža. 3.6 STOKER - horák.

Na spaľovanie granulovaného paliva (peliet) sa používa špeciálny horák EcoTec.

Obr.3.7 EcoTec horák na spaľovanie peliet.
Existujú dva hlavné typy kotlov na pelety, prvý sú kotly so špeciálnymi horákmi na pelety (vonkajší aj vnútorný) a druhý je viac jednoduché modely, konvertovaný spravidla z kotlov na piliny, v ktorých nie je horák a pelety sa spaľujú v armatúrach pece. Prvý typ kotlov na pelety zase možno rozdeliť do dvoch podskupín: vstavané horáky na pelety a horáky na pelety, ktoré je možné demontovať a kotol prerobiť na iný druh paliva (uhlie, drevo).

Najprv si teda ujasnime, o čom hovoríme.

Prvá skupina zahŕňa nasledujúce riešenia ruský trh Kotol Junkers + horák EcoTec atď. Štrukturálne toto rozhodnutie Jedná sa o kotol na tuhé palivo s inštalovaným horákom na pelety.

Do druhej skupiny patrí Faci a jeho východoeurópske klony, Benekov atď.

takze veľký rozdiel, ako vidíme, v systéme dodávky peliet je špecializovaný horák a jeden menší. Presnejšie povedané, vyzerá to takto:

Aký je rozdiel medzi horákom na pelety a armatúrami pece

Po prvé, pelety na horáku horia lepšie ako na armatúrach pece, ide o to, že špecializovaný horák na pelety má snímače, ktoré ovplyvňujú spaľovanie peliet (napríklad snímač teploty, optický snímač plameňa) a ďalšie aktívne mechanizmy (miešadlo popola , systém automatického zapaľovania). Komplikácia horáka vedie na jednej strane k vyššej účinnosti kotla ako celku, na druhej strane je však cenou za to zložitejší (a teda nákladnejší) riadiaci systém.

Po druhé, prívod vzduchu v špecializovanom horáku je smerovaný a spravidla zónový, t.j. je tu primárny prívod vzduchu, je tu sekundárny prívod vzduchu. Toto nie je prípad bežných armatúr pece.

Systém podávania peliet

V prípade horákov na pelety je systém prívodu peliet „rozbitý“ na dve nezávislé časti, každá s vlastným samostatným elektromotorom - vonkajší šnek a vnútorný šnek, zvyčajne pripojený tavná hadica, Teda dodatočná ochrana(okrem hlavných) z reverznej paľby.
Pri kotloch prerobených z pilinových peliet sa dodáva do armatúr pece pevným šnekom.

Ďalšie rozdiely vyplývajú z rozdielu v systéme podávania:

Zásobník – Pri pevných závitovkových horákoch je veľkosť násypky obmedzená. aj keď je možné stavať na existujúcom bunkri. V systémoch s horákmi na pelety je možné navrhnúť bunker ľubovoľnej veľkosti.

Príkladom objemového spaľovacieho horáka na pelety je horák na pelety od švédskej firmy EcoTec.

1.	závitovková rúrka spustená do násypky	7.	steny kotla s nosičom tepla
2.	motor s vonkajšou skrutkou	8.	potrubia
3.	tavná hadica*	9.	skrutka prívod peliet do spaľovacej zóny
4.	vnútorný násypný šnek	10.	fúkač vzduchu
5.	vnútorný bunker horáka (dávkovač)	11.	zóna spaľovania peliet
6.	jazýčkový ventil*

Spustenie „studeného“ horáka na pelety

foto 1. Ventilátor

Keď je kotol naštartovaný „za studena“, s informáciami zo snímača hladiny o prítomnosti peliet vo vnútornej skrutke, a teda v spaľovacej zóne, sa zapne systém samovznietenia. Potom, keď je fixovaný snímačom plameňa zahájiť paľbu pre ďalšie zapaľovanie sa zapne maximálny prívod vzduchu. Po určitom čase sa kotol prepne do režimu normálna operácia. V prípade neúspešného štartu, v závislosti od algoritmu činnosti horáka, je možné: dodatočná dodávka peliet, odvzdušnenie a reštart systému samozapálenia. Existujú modely, ktoré zapínajú čerpadlo tepelného nosiča iba vtedy, keď nastavená teplota a zastaviť ho, keď klesne.

Keď je kotol spustený „za studena“, s informáciami zo snímača hladiny o prítomnosti peliet vo vnútornej skrutke, a teda v spaľovacej zóne, je zapnutý systém samovznietenia. Potom, keď snímač plameňa zafixuje otvorený plameň, zapne sa maximálny prívod vzduchu pre ďalšie zapálenie. Po určitom čase sa kotol prepne do normálnej prevádzky. V prípade neúspešného štartu, v závislosti od algoritmu činnosti horáka, je možné: dodatočná dodávka peliet, odvzdušnenie a reštart systému samozapálenia. Existujú modely, ktoré zapnú čerpadlo tepelného nosiča iba pri dosiahnutí nastavenej teploty a zastavia ho, keď klesne.

Normálny prevádzkový režim horáka na pelety

Po zapálení prejde horák do normálnej prevádzky. Po predchádzajúcom nastavení požadovaného výkonu horáka (napríklad ste si zakúpili 25 kW horák na ohrev 150 metrov štvorcových, v tomto prípade by bolo optimálne znížiť výkon horáka na 10-15 kW) sa nastaví teplotný rozsah horáka. napríklad dolná hranica je 70 C a horná 85 C. Algoritmus je nasledujúci - keď teplota chladiacej kvapaliny dosiahne hornú hranicu, kotol sa zastaví a prepne sa do pohotovostného režimu, po ktorom sa teplota spustí klesnúť, potom po prekročení spodnej hranice sa kotol automaticky spustí. Informácie o zmenách teploty pochádzajú z externý snímač nastavená teplota vo vykurovacom systéme (batérie) alebo vnútorný snímač kotla. Čím väčší je tento rozsah, tým dlhšie môžu byť prestávky medzi zapnutím/vypnutím kotla na pelety.

Spustenie z pohotovostného režimu

Spustenie z pohotovostného režimu nastáva pri prekročení spodnej hranice nastavenej teploty. Hlavným rozdielom od postupu studeného štartu kotla je, že v tomto prípade je na začiatku zapnutý ventilátor, ktorý zapáli tlejúce pelety. V niektorých prípadoch je možné zapnúť vnútorný šnek, aby sa dodali nové pelety ako náhrada za spálené. Systém automatického zapaľovania sa môže zapnúť po niekoľkých neúspešných pokusoch o spustenie (aj keď to pravdepodobne naznačuje, že od zastavenia kotla uplynula značná doba a štart možno považovať za „studený“).

Dynamická zmena výkonu horáka

Dynamickou zmenou výkonu máme na mysli nasledujúcu situáciu, povedzme, ako v príklade vyššie, váš horák pracuje na 75 % možného výkonu, t.j. na toto stačí normálne fungovanie vykurovacie systémy a poskytujú požadovaný komfort. V prípade, že napríklad v zime dôjde k poklesu teploty životné prostredie, horáku bude trvať dlhšie, kým dosiahne hornú hranicu a zníži rýchlo dolnú hranicu, avšak nastavený výkon bude stačiť na vykúrenie vášho domu.

Teraz si predstavte situáciu, máte nainštalovaný bojler na teplú vodu a rozhodnete sa osprchovať sa súčasne v najchladnejšiu noc v roku, v tomto prípade môže byť pokles teploty chladiacej kvapaliny dosť prudký a po chvíli možno na vlastnej koži pocítite, že váš kotol „neťahá“ záťaž, napriek tomu, že pracuje v špičkovom režime. Práve pre takéto prípady sa používa systém dynamickej zmeny výkonu horáka. V tomto prípade horák automaticky zvýši prevádzkový výkon na 100% a po dosiahnutí požadovanej teploty sa vráti späť.

Zastavenie horáka v normálnom režime

Po prijatí príkazu z ústredne alebo externého spínača (napríklad GSM modemu) sa vypne externý systém prívodu peliet a vnútorný šnek dodáva zvyšné pelety do spaľovacej zóny, súčasne sa spustí ventilátor. prívod vzduchu maximálnou rýchlosťou, pre čo najrýchlejšie spálenie zostávajúcich peliet. Po uplynutí vopred stanoveného času a prijatí signálu o neprítomnosti plameňa ovládací panel vypne horák. Stojí za zmienku, že keď je horák vypnutý, je možné nejaký čas pokračovať v monitorovaní (teplota a plameň, aby sa zabránilo spätnému vzplanutiu).

Jemné doladenie horáka na pelety

S prídavnými snímačmi horákov na pelety je to možné jemné ladenie jej práce.
Ako nastaviteľné parametre sa mení rýchlosť podávania peliet a objem privádzaného vzduchu.
Ako indikátory sa používajú snímače teploty, lambda sondy, snímače teploty spalín, snímače tlaku atď.
Optimálne parametre horáka na pelety sa určujú na základe požiadaviek zákazníkov, ale spravidla ide o najnižšiu spotrebu paliva.

Výpočet spaľovacej komory sa môže vykonať overovacou alebo konštruktívnou metódou.

Pri overovacom výpočte musia byť známe konštrukčné údaje pece. V tomto prípade sa výpočet zredukuje na určenie teploty plynov na výstupe z pece θ” T. Ak sa v dôsledku výpočtu ukáže, že θ” T je výrazne vyššia alebo nižšia ako prípustná hodnota, potom sa musí zmeniť na odporúčanú zmenšením alebo zväčšením sálavých vykurovacích plôch pece N L.

Pri návrhu pece sa používa odporúčaná teplota θ”, ktorá vylučuje troskovanie následných výhrevných plôch. Zároveň sa určí požadovaná sálavá vykurovacia plocha pece N L, ako aj plocha stien F ST, na ktorých by sa mali vymeniť sitá a horáky.

Na vykonanie tepelného výpočtu pece zostaví jej náčrt. Objem spaľovacej komory V T; povrch stien, ktoré viažu objem F CT; plocha roštu R; efektívna vykurovacia plocha prijímajúca žiarenie N L; stupeň tienenia X sa určí podľa schém na obr.1. Aktívne

objemu pece V T sú steny spaľovacej komory a v prítomnosti sita - axiálne roviny sitových rúrok. Vo výstupnej časti je jeho objem obmedzený plochou prechádzajúcou osami prvého kotlového zväzku alebo festónu. Hranicou objemu spodnej časti ohniska je podlaha. V prítomnosti studeného lievika sa horizontálna rovina oddeľujúca polovicu výšky studeného lievika podmienečne považuje za spodnú hranicu objemu pece.

Celková plocha stien pece F sa vypočíta sčítaním všetkých bočných plôch, ktoré obmedzujú objem spaľovacej komory a spaľovacej komory.

Plocha roštu R je určená podľa výkresov alebo podľa štandardných veľkostí príslušných spaľovacích zariadení.

Pýtanie sa

t΄ out = 1000 °C.

Obrázok 1. Náčrt ohniska

Plocha každej steny pece, m 2

Celá plocha stien ohniska F st, m2

Vykurovacia plocha pece N l, m 2 prijímajúca žiarenie sa vypočíta podľa vzorca

kde F pl X- plocha stenových obrazoviek prijímajúca lúč, m 2 ; F pl = bl- plocha steny, ktorú zaberajú obrazovky. Je definovaná ako súčin vzdialenosti medzi osami vonkajších rúrok tejto clony b, m, pre osvetlenú dĺžku obrazoviek l, m. l je určená v súlade s diagramami na obr.

X- uhlový koeficient ožiarenia obrazovky v závislosti od relatívneho rozstupu trubíc obrazovky SD a vzdialenosť od osi sitových rúrok k stene pece (nomogram 1).

Akceptujeme X=0,86 pri S/d=80/60=1,33

Stupeň tienenia komorovej pece

Efektívna hrúbka sálavej vrstvy pece, m

K prenosu tepla do pecí z produktov spaľovania do pracovnej tekutiny dochádza najmä v dôsledku žiarenia plynov. Účelom výpočtu prestupu tepla v peci je určiť teplotu plynov na výstupe z pece υ” t podľa nomogramu. V tomto prípade je potrebné najprv určiť nasledujúce množstvá:

M, a F, V R × Q T / F ST, θ teória, Ψ

Parameter M závisí od relatívnej polohy maximálnej teploty plameňa pozdĺž výšky pece X T.

Pre komorové pece s horizontálnymi osami horákov a hornými výfukovými plynmi z pece:

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

kde h G je výška osí horáka od dna pece alebo od stredu studeného lievika; h T - celková výška pece od podlahy alebo stredu studeného lievika do stredu výstupného okna pece alebo sitiek, keď je nimi úplne naplnená horná časť pece.

Pri spaľovaní vykurovacieho oleja:

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

Efektívna emisivita horáka a Ф závisí od druhu paliva a podmienok jeho spaľovania.

Pri spaľovaní kvapalného paliva je efektívna emisivita horáka:

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

kde m=0,55 je priemerný koeficient v závislosti od tepelného namáhania objemu pece; q V - špecifické uvoľnenie tepla na jednotku objemu spaľovacej komory.

V stredných hodnotách q V je hodnota m určená lineárnou interpoláciou.

a d, a sv - stupeň čiernosti, ktorý by mal horák, keby bola celá pec naplnená iba žiarivým plameňom alebo iba nesvietivými trojatómovými plynmi. Hodnoty a sa a r sú určené vzorcami

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

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

kde e je základ prirodzených logaritmov; k r súčiniteľ útlmu lúčov trojatómovými plynmi určený nomogramom s prihliadnutím na teplotu na výstupe z pece, spôsob mletia a druh spaľovania; r n \u003d r RO 2 + r H 2 O je celkový objemový podiel triatómových plynov (stanovený podľa tabuľky 1.2).

Koeficient zoslabenia lúčov triatómovými plynmi:

K r \u003d 0,45 (podľa nomogramu 3)

Koeficient útlmu lúča časticami sadzí, 1/m2 × kgf/cm2:

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

kde a t je koeficient prebytočného vzduchu na výstupe z pece;

C P a HP - obsah uhlíka a vodíka v pracovnom palive,%.

Pre zemný plyn С Р /Н Р =0,12∑m×C m ×H n /n.

P - tlak v peci, kgf / cm 2; pre kotly bez pretlakovania Р=1;

S je efektívna hrúbka sálavej vrstvy, m.

Pri horení tuhé palivá stupeň emisivity horáka a Ф sa zistí z nomogramu určením celkovej optickej hodnoty K × P × S,

kde P - absolútny tlak (v peciach s vyváženým ťahom P = 1 kgf / cm 2); S je hrúbka sálavej vrstvy pece, m.

Uvoľňovanie tepla do pecí na 1 m 2 vykurovacích plôch, ktoré ho obklopujú, kcal / m 2 h:

q v =

Užitočné uvoľňovanie tepla v peci na 1 kg spáleného paliva, nm 3:

kde Qin je teplo vnesené vzduchom do pece (v prítomnosti ohrievača vzduchu), kcal / kg:

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

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

kde ∆ a t je hodnota nasávania v peci;

∆a pp - hodnota nasávania v systéme prípravy prachu (vyberte podľa tabuľky). ∆ a pp = 0, pretože palivový olej

Entalpie teoreticky potrebného množstva vzduchu Ј 0 h.w. = 848,3 kcal / kg pri teplote za ohrievačom vzduchu (predbežne prijatým) a studeným vzduchom Ј 0 h.v. akceptované podľa tabuľky 1.3.

Teplota horúceho vzduchu na výstupe z ohrievača vzduchu sa volí pre vykurovací olej - podľa tabuľky 3, t hor. v ha \u003d 250 ○ C.

Teoretická teplota spaľovania υ theor \u003d 1970 ° C sa určuje podľa tabuľky 1.3 podľa zistenej hodnoty Q t.

Koeficient tepelnej účinnosti obrazoviek:

kde X je stupeň tienenia pece (určený v konštrukčných špecifikáciách); ζ je podmienený koeficient kontaminácie obrazovky.

Faktor podmieneného znečistenia sita ζ pre vykurovací olej je 0,55 s otvorenými sitami s hladkou rúrkou.

Po určení М, a Ф, В Р ×Q T /F CT ,υ teórie, Ψ, nájdite teplotu plynu na výstupe z pece υ˝ t podľa nomogramu 6.

V prípade nezrovnalostí v hodnotách υ” t o menej ako 50 0 С sa za konečnú berie teplota plynu na výstupe z pece určená z nomogramu. Berúc do úvahy zníženia vo výpočtoch, akceptujeme υ "t \u003d 1000 ° C.

Teplo odovzdané v peci sálaním, kcal/kg:

kde φ je koeficient zachovania tepla (z tepelnej bilancie).

Entalpia plynov na výstupe z pece Ј” T sa nachádza podľa tabuľky 1.3 pri a t a υ” t zdanlivé tepelné namáhanie objemu pece, kcal/m 3 h.

Pri kontrole výpočtu pece podľa výkresov je potrebné určiť: objem spaľovacej komory, stupeň jej tienenia, povrch stien a plochu žiarenia -prijímacie vykurovacie plochy, ako aj dizajnové vlastnosti rúrky sitiek (priemer rúr, vzdialenosť medzi osami rúr).

Na určenie geometrické charakteristiky pec je načrtnutá. Aktívny objem spaľovacej komory pozostáva z objemu hornej, strednej (prizmatickej) a spodnej časti pece. Na určenie aktívneho objemu pece by sa mala rozdeliť na niekoľko základných geometrických tvarov. Horná časť objemu pece je ohraničená stropom a výstupným oknom, pokrytým festónom alebo prvým radom rúrok konvekčnej vykurovacej plochy. Pri určovaní objemu hornej časti pece sa berú jej hranice strop a rovinu prechádzajúcu osami prvého radu festónových rúrok alebo konvekčnú vykurovaciu plochu vo výstupnom okne pece.

Spodná časť komorových pecí je obmedzená na ohnisko alebo studený lievik a vrstvové pece - na rošt s vrstvou paliva. Hranice spodnej časti objemu komorových pecí sa berú pod podmienenú horizontálnu rovinu prechádzajúcu stredom výšky studeného lievika.

Celková plocha stien pece (F CT ) sa vypočítava z rozmerov plôch, ktoré obmedzujú objem spaľovacej komory. Na tento účel sú všetky povrchy obmedzujúce objem pece rozdelené na elementárne geometrické obrazce. Plocha stien dvojstenných zásten a zásten je určená ako dvojnásobok súčinu vzdialenosti medzi osami vonkajších rúrok týchto zásten a osvetlenej dĺžky rúrok.

1. Určenie plochy obvodových plôch pece

V súlade s typickým obložením pece kotla DKVR-20-13, ktoré je znázornené na obrázku 4, vypočítame plochy jeho obvodových plôch vrátane reverznej komory. Vnútorná šírka kotla sa rovná 2810 mm.

Obrázok 4. Schéma kotlovej pece DKVR-20 a jej hlavné rozmery

AT projekt kurzu vykonáva sa overovací výpočet spaľovacej komory. V tomto prípade objem spaľovacej komory, stupeň tienenia e, plocha sálavých výhrevných plôch, konštrukčné charakteristiky clony a konvekčných výhrevných plôch (priemer potrubia, vzdialenosť medzi osami rúrok atď.) sú známe.

V dôsledku výpočtu sa určí teplota produktov spaľovania na výstupe z pece, špecifická tepelné zaťaženie rošt a objem pece.

Overovací výpočet jednokomorových pecí sa vykonáva v nasledujúcom poradí.

1. Podľa výkresu kotlovej jednotky sa vypracuje náčrt spaľovacej komory. Spodná časť komorových pecí je obmedzená na ohnisko alebo studený lievik a vrstvové pece - na rošt a vrstvu paliva. Priemerná hrúbka vrstvy paliva a trosky je 150-200 mm pre čierne uhlie, 300 mm pre hnedé uhlie a 500 mm pre drevnú štiepku.

Celkový povrch stien spaľovacej komory F st a objem spaľovacej komory sa vypočítajú nasledujúcim spôsobom. Za plochu vymedzujúcu spaľovací objem sa považuje plocha prechádzajúca osami sitových rúr na tienených stenách pece, stenami pece v netienených priestoroch a dnom spaľovacej komory pre olejovo-plynové pece. alebo cez palivovú vrstvu pre pece s vrstveným spaľovaním tuhých palív, ako je uvedené vyššie.

2. Predbežne nastavíme teplotu produktov spaľovania na výstupe zo spaľovacej komory. Pre tuhé palivo sa predpokladá teplota produktov spaľovania na výstupe zo spaľovacej komory približne o 60 °C nižšia ako je teplota začiatku deformácie popola, pre kvapalné palivo sa rovná 950-1000 °C, napr. zemný plyn 950-1050 0 С.

3. Pre predtým prijatú teplotu na výstupe z pece sa z diagramu určí entalpia produktov spaľovania na výstupe z pece.

4. Stanoví sa užitočné uvoľnenie tepla v peci, kJ / kg, kJ / m3. pre priemyselné kotly bez ohrievača vzduchu:

(5.1)

Tepelné straty q 3 , q 4 a q 6 sú prevzaté z časti 4.

5. Určte koeficient tepelnej účinnosti sitá pece

Uhlový koeficient vyžarovania x závisí od tvaru a umiestnenia telies, ktoré sú medzi sebou v sálavej výmene tepla a je určený pre jednoradovú hladkorúrovú clonu podľa obr.5.1.

Obr.5.1. Uhlový koeficient jednoradového sita s hladkými rúrkami.

1 - vo vzdialenosti od steny; 2 - at; 3 - at; 4 - at; 5 bez zohľadnenia sálania muriva pri .

Koeficient tepelnej účinnosti zohľadňuje zníženie absorpcie tepla povrchov obrazoviek v dôsledku ich kontaminácie vonkajšími usadeninami alebo povlakom žiaruvzdornej hmoty. Koeficient znečistenia je prevzatý z tabuľky 5.1. Súčasne, ak sú steny spaľovacej komory pokryté obrazovkami s rôznymi faktory sklonu alebo majú netienené časti pece, priemerný koeficient tepelnej účinnosti je určený výrazom

, (5.3)

kde je povrch stien, ktoré zaberajú obrazovky;

F st - celoplošný steny spaľovacej komory, sa vypočíta z rozmerov plôch, ktoré obmedzujú spaľovací objem, obr. 5.2. V tomto prípade sa pre netienené časti pece rovná nule.

Obr.5.2 Stanovenie aktívneho objemu charakteristických častí pece

Obr.5.3. Koeficient zoslabenia lúčov triatómovými plynmi

Tabuľka 5.1.

Koeficient znečistenia spaľovacích sít

Obrazovky	Palivo	Význam
Otvorená hladká rúrka a rebrá namontovaná na stenu	plynný	0,65
palivový olej	0,55
ASh a PA pri , chudé uhlie pri , čierne a hnedé uhlie, mletá rašelina	0,45
Ekibastuzské uhlie at	0,35-0,40
Hnedé uhlie so sušením plynu a priamym fúkaním	0,55
Bridlice severozápadných ložísk	0,25
Všetky palivá vo vrstvenom spaľovaní	0,60
Nopové, pokryté žiaruvzdornou hmotou, v peciach s odstraňovaním pevnej trosky	Všetky druhy paliva	0,20
ZATVORENÉ žiaruvzdorná tehla	Všetky druhy paliva	0,1

6. Stanoví sa efektívna hrúbka sálavej vrstvy, m:

kde Vt a Fst sú objem a povrch stien spaľovacej komory.

7. Stanoví sa koeficient útlmu lúčov. Pri horení kvapaliny a plynné palivo koeficient útlmu lúča závisí od koeficientu útlmu lúča pre triatómové plyny (k g) a častice sadzí (k s), 1/(m MPa):

kde rp je celkový objemový podiel triatómových plynov, prevzatý z tabuľky. 3.3.

Koeficient útlmu lúčov triatómovými plynmi je možné určiť pomocou nomogramu (obr. 5.4) alebo podľa vzorca, 1 / (m MPa)

, (5.6)

Kde r p \u003d r p p - čiastočný tlak triatómové plyny, MPa; p je tlak v spaľovacej komore kotla (pre kotly pracujúce bez pretlakovania p = 0,1 MPa; r H2O je objemový podiel vodnej pary, prevzatý z tabuľky 3.3; je absolútna teplota na výstupe z pece, K ( predbežne prijaté).

Koeficient útlmu lúča časticami sadzí, 1/(m MPa),

k c = , (5.7)

kde Cp a Hp sú obsah uhlíka a vodíka v pracovnej hmote tuhého alebo kvapalného paliva.

Pri spaľovaní zemného plynu

, (5.8)

kde C m H n je percento uhľovodíkových zlúčenín v zemnom plyne.

Pri spaľovaní tuhého paliva je koeficient útlmu lúča určený vzorcom:

, (5.9)

kde k zl je koeficient útlmu lúča časticami popolčeka, určí sa podľa grafu (obr. 5.4)

Obr.5.4. Koeficient zoslabenia lúčov časticami popola.

1 - pri spaľovaní prachu v cyklónových peciach; 2 - pri spaľovaní uhlia mletého v guľových bubnových mlynoch; 3 - rovnaké, mleté ​​v strednorýchlostných a kladivových mlynoch a vo ventilátorových mlynoch; 4 - pri spaľovaní drveného dreva v cyklónových peciach a paliva vo vrstvených peciach; 5 - pri spaľovaní rašeliny v komorových peciach.

k k - koeficient útlmu lúča časticami koksu sa berie: pre palivá s nízkou prchavosťou (antracity, poloantracity, chudé uhlie) pri spaľovaní v komorových peciach k k = 1 a pri spaľovaní vo vrstvených peciach k k = 0,3; pre vysoko reaktívne palivá (čierne a hnedé uhlie, rašelina) pri spaľovaní v komorových peciach k až =0,5 a vo vrstve k až =0,15.

8. Pri spaľovaní tuhého paliva sa zisťuje celková optická hrúbka média kps. Koeficient útlmu lúča sa vypočíta podľa vzorca (5.9).

9. Vypočíta sa emisivita horáka. Pre tuhé palivo sa rovná emisivite média napĺňajúceho pec a. Túto hodnotu je možné určiť z grafu 5.5 alebo vypočítať pomocou vzorca

kde e je základ prirodzeného logaritmu.

Obr.5.6. Emisivita produktov spaľovania v závislosti od celkovej optickej hrúbky média

Pre kotly pracujúce bez tlakovania a tlakovania sa pri veľkom 0,105 MPa berie p = 0,1 MPa

V prípade kvapalných a plynných palív emisivita horáka

(5.11)

kde je koeficient charakterizujúci podiel objemu pece naplneného svietiacou časťou horáka, sa používa podľa tabuľky. 5,2;

a s a a d - stupeň čiernosti svietiacich a nesvietivých častí plameňa, sú určené vzorcami

(5.12) podľa tabuľky možno z grafu určiť podiel objemu pece naplneného svietiacou časťou horáka.

tu kg a kc sú koeficienty zoslabenia lúčov trojatómovými plynmi a sadzovými časticami.

Tabuľka 5.2.

Podiel objemu pece naplneného svietiacou časťou horáka

Poznámka. Pri mernom zaťažení objemu pece viac ako 400 a menej ako 1000 kW/m3 sa hodnota koeficientu m určí lineárnou interpoláciou.

10. Stupeň čiernosti ohniska sa určuje:

pre vrstvené pece

, (5.14)

kde R je plocha spaľovania palivovej vrstvy umiestnenej na rošte, m 2;

pre komorové pece pri spaľovaní pevných, kvapalných a plynných palív

. (5.15)

11. Parameter M sa určuje v závislosti od relatívnej polohy maximálnej teploty pozdĺž výšky pece x t:

pri spaľovaní plynu a vykurovacieho oleja

M = 0,54-0,2 x t; (5,16)

pri spaľovaní vysoko reaktívnych palív a vrstvenom spaľovaní všetkých druhov palív

M = 0,59-0,5 x t; (5,17)

S komorovým spaľovaním nízkoreaktívnych pevných palív (antracitu a chudého uhlia), ako aj čierneho uhlia s vysokým obsahom popola (ako je uhlie Ekibastuz)

М=0,56-0,5 t. (5,18)

Maximálna hodnota M pre komorové pece sa berie nie viac ako 0,5.

Relatívna poloha maximálnej teploty pre väčšinu pecí je definovaná ako pomer výšky horákov k výške pece

kde h g sa vypočíta ako vzdialenosť od ohniska pece alebo od stredu studeného lievika k osi horákov a H t - ako vzdialenosť od ohniska pece alebo od stredu lievika k osi horákov. uprostred výstupného okna pece.

Diagram podľa predtým prijatej teploty na výstupe z pece; - uvoľnenie užitočného tepla v peci (5.1).

13. Skutočnú teplotu splodín horenia na výstupe z pece o C určíme podľa vzorca

(5.20)

Získaná teplota na výstupe z pece sa porovnáva s predtým prijatou teplotou. Ak rozdiel medzi získanou teplotou a teplotou predtým nameranou na výstupe z pece nepresiahne 100 ° C, potom sa výpočet považuje za dokončený. AT inak sa nastavia novou spresnenou hodnotou teploty na výstupe z pece a celý výpočet sa zopakuje.

14. Sú určené tepelné namáhania objem roštu a pece, kW / m 2, kW / m 3

a porovnať s prípustnými hodnotami uvedenými v tabuľke charakteristík akceptovaného typu pece.

Pri kontrole výpočtu pece podľa výkresov je potrebné určiť: objem spaľovacej komory, stupeň jej tienenia, povrch stien a plochu žiarenia - prijímacie vykurovacie plochy, ako aj konštrukčné charakteristiky tieniacich rúrok (priemer rúr, vzdialenosť medzi osami rúr).

Na určenie geometrických charakteristík ohniska sa nakreslí jeho náčrt. Aktívny objem spaľovacej komory pozostáva z objemu hornej, strednej (prizmatickej) a spodnej časti pece. Na určenie aktívneho objemu pece by sa mala rozdeliť na niekoľko základných geometrických tvarov. Horná časť objemu pece je ohraničená stropom a výstupným oknom, pokrytým hrebeňom alebo prvým radom rúrok konvekčnej vykurovacej plochy. Pri určovaní objemu hornej časti pece sa za jej hranice berú strop a rovina prechádzajúca osami prvého radu festónových rúr alebo konvekčná vykurovacia plocha vo výstupnom okne pece.

Spodná časť komorových pecí je obmedzená na ohnisko alebo studený lievik a vrstvové pece - na rošt s vrstvou paliva. Pre hranice spodnej časti objemu komorových pecí sa berie spodná alebo podmienená horizontálna rovina prechádzajúca stredom výšky studeného lievika.

Celková plocha stien pece (FCT) sa vypočíta z rozmerov plôch, ktoré obmedzujú objem spaľovacej komory. Na tento účel sú všetky povrchy, ktoré obmedzujú objem pece, rozdelené na elementárne geometrické tvary. Plocha stien dvojstenných zásten a zásten je určená ako dvojnásobok súčinu vzdialenosti medzi osami vonkajších rúrok týchto zásten a osvetlenej dĺžky rúrok.

1. Určenie plochy obvodových plôch pece

V súlade s typickým obložením pece kotla DKVR-10-13, ktoré je znázornené na obrázku 4, vypočítame plochy jeho obvodových plôch vrátane reverznej komory. Vnútorná šírka kotla je 2810 mm.

Obrázok 4. Schéma kotlovej pece DKVR-10 a jej hlavné rozmery

kde je vzdialenosť medzi osami krajných rúrok tejto clony, m;

Osvetlená dĺžka obrazoviek, m

bočné steny,

predná stena;

zadná stena;

Dve steny otočnej komory;

Pod spaľovacou komorou a rotačnou komorou

Celková plocha obvodových plôch

2. Stanovenie sálavého vykurovacieho povrchu pece

Tabuľka 4 - Základné údaje pre určenie sálavej vykurovacej plochy

	Trubka svietiacej obrazovky dĺžka l, mm	Vzdialenosť medzi osami vonkajších rúrok sita b, mm	Plocha steny pokrytá zástenou, Fpl, m2	Rúry sita priemer d, mm	Rúry sita rozteč S, mm	Vzdialenosť od osi potrubia k stene e, mm	Relatívna rozteč obrazoviek S/d	Relatívna vzdialenosť od osi potrubia k stene e/d	Uhol obrazovky	Sálačno-prijímacia vykurovacia plocha Nl, m2
Predné Prvý rad zväzku kotla		2600 x 2

Celková sálavá výhrevná plocha pece sa určí ako súčet jednotlivých komponentov