Značilnosti vgradnje plinskih kotlov in peči. Zgorevalna komora kotla

INSTALACIJE KOTLOV
3.1 Razvrstitev kotlov
Del kotla, kjer zgoreva gorivo, se imenuje kurišče. Pri zgorevanju goriva v kotlovski peči se sprosti toplota, ki se od produktov zgorevanja (zgorevalnih plinov) prenaša skozi kovinske površine ogrevalne vode. Peči so razdeljene na komora in večplastno.
AT komora peči kurijo plinasta, tekoča in trdna (peleti ali granule) goriva. Zgorevanje poteka v prostornini peči. Gorilnik je tesno povezan s komorno pečjo. Najenostavnejša razvrstitev gorilnikov glede na vrsto zgorelega goriva: plin, gorilniki tekoče gorivo, gorilniki na trda goriva (za pelete ali pelete).

Slika 3.1 Plinski gorilnik . 1 - telo gorilnika, 2 - pogon in ventilator gorilnika, 3 - vžigalnik, 4 - avtomatika za krmiljenje gorilnika, 5 - glava gorilnika, 6 - regulator dovoda zraka, 7 - montažne prirobnice.
Majhni kotli na trda goriva imajo večinoma stratificirana ali rešetkasta kurišča.

Kotle z večplastnimi pečmi lahko razdelimo na naslednje glavne vrste:

- kotli z top gorenje(sl. 3-3a)

Kotli z nižjim zgorevanjem (slika 3-3c)

Rotacijski kotli itd.

riž. 3.2Črno olje gorilnik na tekoče gorivo. 1 – telo gorilnika, 2 – regulator zraka, 3 – ventilator gorilnika, 4 – pogon gorilnika, 5 – črpalka za gorivo, 6 - glava gorilnika, 7 - nastavitvena palica za šobe, 8 - šobe, 9 - avtomatika za krmiljenje gorilnika, 10 - vžig.


riž. 3.3 a - kotel z zgornjim zgorevanjem, c - kotel z spodnjim zgorevanjem (1 - primarni zrak, 2 - sekundarni zrak, 3 - zgorevalni plini)
Kurilna komora kotla z zgornjim zgorevanjem– tradicionalni, namenjen za kurjenje goriva znizka vsebnost hlapnih snovi . Toplotna razgradnja goriva in zgorevanje nastalih hlapnih snovi in ​​koksa poteka v sami prostornini komora peči. Večina sproščene toplote se s sevanjem prenese na stene peči. Pri gorenju gorivo izvisoka vsebnost hlapnih snovi (les, šota) v prostornini kurišča pustite dovolj prostora za zgorevanje hlapnih snovi, kamor se dovaja sekundarni zrak.

Kotel s spodnjim zgorevanjem ima jašek za gorivo, od koder se gorivo nenehno dovaja na rešetko namesto na zgorelo. Pri premikanju v rudniku se gorivo posuši in segreje. Določen del goriva je vključen v zgorevanje, večina goriva na rešetki ni termično obdelana in ohranja prvotno vsebnost hlapnih snovi. Neposredno blizu rešetke se gorivo uplini, nastale hlapne snovi izgorevajo v ločeno nameščeni zgorevalni komori, kamor se dovaja sekundarni zrak, da se zagotovi dovolj visoka temperatura zgorevanja. Ena od sten naknadnega gorilnika je običajno izdelana iz keramike.
Pri nadgradnji kotla s vrteči se plamen in nižjega zgorevanja je bil razvit kotel s rotacijsko gorenje (sl.3.4a), ki uporablja keramično rešetko, ki stabilizira proces zgorevanja. Zaradi zelo dobrih zgorevalnih pogojev tega kotla ima dogorevalna komora manjšo prostornino v primerjavi s kotlom s spodnjim zgorevanjem.
Ločena vrsta kotla se lahko šteje za kotel z dvema ločenima zgorevalne komore ( kurišča ) – univerzalni kotel (riž. 3.4b). V spreminjajočih se pogojih oskrbe z gorivom in cenah goriva je tak kotel zelo priročen, saj lahko kuri tako tekoča goriva, drva, lesne odpadke, šoto, briketirano šoto, lesne pelete (granule) in premog itd. kot že omenjeno, dve med seboj neodvisni peči: peč z zgornjim zgorevanjem na trdo gorivo in peč za kurjenje tekočega goriva, na sprednji strani katere je nameščen gorilnik na tekoče gorivo. Kotel je zasnovan za hkratno uporabo dveh vrst goriva. Pri kurjenju na trda goriva je treba gorivo dodajati pogosteje kot na primer v primeru peči s spodnjim zgorevanjem, ki je opremljena z jaškom za gorivo. Gorilnik na tekoče gorivo se samodejno vklopi, če je trdo gorivo izgorelo in temperatura vode v kotlu pade pod dovoljeno raven.

Običajno imajo ti kotli toplotni izmenjevalnik vroča voda iz spiralnih cevi in ​​je možno vgraditi električni grelniki. Tako je kotel lahko električni, lahko ga kurimo na trda in tekoča goriva in pri tem kotlu ni potrebe po ločenem toplovodnem kotlu.

riž. 3.4 a - kotel z rotacijskim plamenom, b - univerzalni kotel z dvema zgorevalnima komorama (1 - primarni zrak, 2 - sekundarni zrak, 3 - zgorevalni plini).

3.2 Kazalniki učinkovitosti peči
Kurišče- del kotlovnice, kjer poteka zgorevanje goriva.

Toplota, ki se sprosti pri zgorevanju goriva, se prek produktov zgorevanja prenese na vodo. ogrevalne površine. Grelne površine so običajno izdelane iz kovine ali litega železa. Izmenjava toplote med notranjim in zunanja okolja, ločeno z ogrevalno površino, se pojavi s sevanjem, konvekcijo, toplotno prevodnostjo. Toplota produktov zgorevanja se prenaša na zunanjo površino s sevanjem in konvekcijo. V pečeh je delež sevanja več kot 90%. Skozi material grelne površine (kovina), kot tudi usedline na zunanja površina ogrevanje in lestvica notranja površina ogrevanje se prenaša s toplotno prevodnostjo.

Za karakterizacijo delovanja peči se uporabljajo različni kazalniki:

Toplotna moč kurišča - količina toplote, ki se sprosti pri zgorevanju goriva na enoto časa, kW

B– poraba goriva, kg/s

Q a t – neto kalorična vrednost kJ/kg
Prisilitev kurišča - količina toplote, ki se sprosti na enoto časa na enoto površine prečnega prereza peči, kW / m 2

kjer je A površina prečnega prereza peči, m 2.
Specifična volumetrična moč peči - količina toplote, ki se sprosti na enoto prostornine peči na enoto časa, kW / m 3.

kjer je V prostornina peči, m 3 .
Specifično toplotna moč rešetkasto (slojno) kurišče- količina toplote, ki se sprosti s površine rešetke na enoto časa.

R - površina rešetke, m 2

V - prostornina zgorevalna komora, m3

učinkovitosti kotel poneposredno ravnovesje najdemo z razmerjem med koristno toploto Q kas in količino toplote, ki se dovaja v peč:


kjer je G pretok vode skozi kotel,

h 1 - entalpija vode na vstopu v kotel

h 2 - entalpija vode na izhodu iz kotla
učinkovitosti kotel(bruto izkoristek ne upošteva porabe energije za lastne potrebe) naposredno ravnovesje:

kje q 2 – toplotne izgube z odhajajočimi plini;

q 3 - toplotne izgube zaradi kem. premalo izgorela;

q 4 - toplotne izgube zaradi krzna. premalo izgorela;

q 5 – toplotne izgube zaradi hlajenja kotla;

q 6 – toplotne izgube s fizično toploto žlindre.
Da bi našli neto učinkovitost kotel mora odstraniti porabo količine toplote q s ot in električna energija q e ot za lastne potrebe:

Običajno poraba za lastne potrebe (za delovanje puhal, črpalk itd.) Za kotle na plin in tekoča goriva ni večja od 0,3 ... 1%. Močnejši kot je kotel, nižji je odstotek.
učinkovitosti kotel pri nazivni obremenitvi se razlikuje od izkoristka. kol pri delni obremenitvi. Ko se obremenitev kotla v določeni meri zmanjša pod nazivno vrednost, se zmanjšajo toplotne izgube z dimnimi plini in iz kemičnih plinov. premalo kuhana. Izgube pri sušenju ostanejo enake, njihov odstotek pa se znatno poveča. In to je razlog, zakaj se ob zmanjšanju obremenitve kotla zmanjša tudi izkoristek. kotel.
Ločeno vprašanje je izgube kotla med obratovanjem s prekinitvami, ki so običajno posledica naslednjih razlogov:

Izgube zaradi zunanjega izsušitve;

Q k.f. je fizična toplota goriva;

Q p je toplota pare, ki se uporablja za brizganje goriva v peči ali se dovaja pod rešetko peči;

Q k a - kalorična vrednost plinsko gorivo.
Pri zgorevanju oljnega skrilavca se toplota, uporabljena v gorivu, izračuna po formuli:

Kje ∆Q ka pomeni toploto endotermnega učinka zaradi nepopolne razgradnje karbonatov:

S popolno razgradnjo k CO 2 = 1 in ΔQ ka = 0
Toplota Q t k, ki jo dovaja kotlovnica, je razdeljena na uporabno Q 1 in toplotne izgube:
Q 2 - z odhajajočimi plini;

Q 3 - zaradi kemičnega pregorevanja;

Q 4 - zaradi mehanskega pregorevanja;

Q 5 - od izsušitve kotla;

Q 6 - s fizično toploto žlindre.
Če izenačimo porabljeno toploto goriva Q t k s stroški toplote, dobimo:

Ta izraz se imenuje enačba toplotna bilanca kotlovnica.
Enačba toplotne bilance v odstotkih:

G de

3.4 Izguba toplote kotel
3.4.1 Toplotne izgube z dimnimi plini iz kotla

kjer je H v. g. - entalpija izpušnih plinov iz kotla v kJ / kg ali kJ / m 3 (zgorelo gorivo 1 kg ali 1 m 3)

α v. g - koeficient presežka zraka

H 0 k . õ je entalpija zraka, potrebna za zgorevanje 1 kg ali 1 m 3 goriva (pred grelnikom zraka) v kJ/kg ali kJ/m 3 .

kje V jaz – prostornine komponent (V RO 2 , V N2 , V O2 , V H2O) izpušnih plinov na enoto mase ali prostornine goriva m 3 / kg , m 3 / m 3

c' jaz- izobarična volumetrična toplotna zmogljivost ustrezne plinske komponente kJ / m 3 ∙K

θ v.g - temperatura plinov, ki zapuščajo kotel.
Za količino toplotne izgube q 2 ima pomemben vpliv kot temperatura dimnih plinovθ v.g in razmerje odvečnega zrakaα v. g.

Temperatura dimnih plinov se poveča zaradi onesnaženja ogrevalnih površin, koeficient presežka zraka kotla, ki deluje pod vakuumom, je

zaradi povečane tesnosti. Običajno izguba toplote q 2 je 3 ... 10%, vendar se zaradi zgornjih dejavnikov lahko poveča.
Za praktična definicija q 2 pri termičnem testiranju kotla je treba določiti temperaturo dimnih plinov in koeficient presežka zraka. Za določitev koeficienta presežka zraka je potrebno izmeriti odstotek RO 2 , O 2 , CO v dimnih plinih.

1. 
   Izguba toplote zaradi kemičnih popolno zgorevanje gorivo (kemični nedozhega)

Izgube pri kemičnem pregorevanju so posledica dejstva, da del gorljive snovi goriva ostane v peči neporabljen in zapusti kotel v obliki plinskih komponent (CO, H 2 , CH 4 , CH ...). Popolno zgorevanje teh gorljivih plinov je zaradi tega skoraj nemogoče nizke temperature za pečjo. Glavni vzroki za kemično okvaro naslednji:

Nezadostna količina zraka, ki vstopa v peč

Slabo mešanje zraka in goriva

Majhna prostornina peči, ki določa čas zadrževanja goriva v peči, ki ne zadostuje za popolno zgorevanje goriva,

Nizka temperatura v peči, ki zmanjša hitrost gorenja;

Preveč toplote v peči, kar lahko privede do disociacije produktov zgorevanja.
Pri pravilen znesek zrak in dobro mešanje q 3 odvisno od specifične volumetrične moči peči. Optimalna volumetrična moč peči, kjer q 3 minimum je odvisen od goriva, ki ga gori, tehnologije zgorevanja in zasnove peči. Izguba toplote zaradi kemičnega pregorevanja je 0...2% pri specifični volumetrični moči q v = 0,1 ... 0,3 MW/ m 3 . V pečeh, kjer pride do intenzivnega zgorevanja goriva q v = 3... 10 MW/ m 3 , ni toplotne izgube zaradi kemičnega nedozhega.

1. 
   Izguba toplote zaradi mehanskega nepopolnega zgorevanja (zaradi mehanskega pregrevanja)

Izguba toplote zaradi mehanskega pregorevanja q 4 so določene z vsebnostjo gorljive snovi goriva v trdnih ostankih izgorevanja, ki zapustijo kotel. Del trdne gorljive snovi, ki vsebuje ogljik, vodik in žveplo, odide skupaj z izpušnimi plini v zgornjem delu peči v obliki 1. leteči pepel , del trdnih gorljivih ostankov se odstrani z rešetke ali izpod rešetke skupaj 2. z žlindro ; lahko pride do delnega 3. razlitje goriva skozi mrežne celice.

Pri zgorevanju tekočih in plinskih goriv ni izgub zaradi mehanskega pregorevanja, razen v primerih, ko nastajajo saje, ki se iz kotla odvajajo skupaj z izpušnimi plini zgorevanja.
Izgube zaradi mehanske okvare se lahko izračunajo po formuli:

kjer so α r , α v , α lt specifične količine trdnega gorljivega ostanka, ki se odstrani iz rešetke (α r) ali izpod rešetke, kot da je padel skozenj (α v) ali zapustil kotel skupaj z gorljivimi plini v obliki hlapnega pepela (α lt).

P r , P v , P lt - odstotek vnetljive snovi v treh gorljivih ostankih.
Q t k – porabljena toplota kJ/kg;

1. 
   Toplotne izgube zaradi zunanjega izsuševanja kotla

Toplotne izgube zaradi zunanjega izsuševanja kotla so posledica prodiranja toplote skozi oblogo in toplotna izolacija. Izguba toplote q 5 odvisno od debeline obloge in debeline toplotne izolacije delov kotlovnice. Pri velikih (zmogljivih) kotlih je površina kotla manjša v primerjavi s prostornino in q 5 ne presegajo 2%.

Za kotle z močjo manj kot 1 MW se izgube dušenja določijo empirično. Za to zunanja površina kotel je razdeljen na dele z manjšo površino F jaz , v sredini katerega se meri toplotni tok q jaz W/ m 2 .

riž. 13.5. Odvisnost zunanjega utrjevanja površine kotla od pare kotla.
V odsotnosti merilnika toplote na sredini vsakega dela površine kotla se izmeri površinska temperatura in toplotna izguba se izračuna po formuli:

kjer je α povprečni koeficient prenosa toplote z zunanje površine kotla v okolje (zrak) W/ m 2 ∙K
Δ t = t F – t õ je povprečna temperaturna razlika med površino kotla in povprečna temperatura zrak.

A je površina zunanje površine kotla, sestavljena iz n delov s površino F jaz m 2 .

1. 
   Izguba toplote s fizično toploto žlindre

kjer je α r relativna količina žlindre, odstranjene iz kotlovske peči

t r – temperatura žlindre 0 С

r- Specifična toplotažlindra kJ/ kg∙K

1. 
   Gorilniki na trda goriva

V mnogih državah se preizkuša oprema kotlov na trda goriva, da se avtomatizira njeno delovanje. Če se za gorivo uporabljajo sekanci, je najpogostejši gorilnik za takšno gorivo gorilnik za kurjavo.

riž. 3.6 Stoker - gorilnik.

Za zgorevanje granuliranega goriva (peleti) se uporablja poseben gorilnik EcoTec.

Slika 3.7 EcoTec gorilnik za kurjenje peletov.
Obstajata dve glavni vrsti kotlov na pelete, prvi so kotli s posebnimi gorilniki na pelete (tako zunanji kot notranji), drugi pa bolj preprosti modeli, praviloma predelani iz kotlov na žagovine, v katerih ni gorilnika, peleti pa se kurijo v okovju peči. Prvi tip kotlov na pelete pa lahko razdelimo v dve podskupini: vgradni gorilniki na pelete in gorilniki na pelete, ki jih je mogoče razstaviti in kotel spremeniti na drugo vrsto goriva (premog, drva).

Zato si najprej pojasnimo, o čem govorimo.

Prva skupina vključuje naslednje rešitve na ruski trg Kotel Junkers + gorilnik EcoTec itd. Strukturno ta odločitev Gre za kotel na trda goriva z vgrajenim gorilnikom na pelete.

V drugo skupino spadajo Faci in njegovi vzhodnoevropski kloni, Benekov itd.

torej velika razlika, kot vidimo, je v sistemu oskrbe s peleti specializiran gorilnik in nekaj manjšega. Natančneje, izgleda takole:

Kakšna je razlika med gorilnikom na pelete in opremo za peči

Prvič, peleti na gorilniku na pelete gorijo bolje kot na armaturah za peči, stvar je v tem, da ima specializirani gorilnik na pelete senzorje, ki vplivajo na zgorevanje peletov (na primer temperaturni senzor, optični senzor plamena) in dodatne aktivne mehanizme (mešalnik pepela). , sistem samodejnega vžiga). Zapletenost gorilnika vodi na eni strani k večjemu izkoristku kotla kot celote, po drugi strani pa je cena za to bolj zapleten (in zato drag) krmilni sistem.

Drugič, dovod zraka v specializiranem gorilniku je usmerjen in praviloma conski, t.j. obstaja območje za dovod primarnega zraka, obstaja območje za dovod sekundarnega zraka. To ne velja za običajne armature za peči.

Sistem za dovajanje peletov

Za gorilnike na pelete je sistem oskrbe s peleti "razbit" na dva neodvisna dela, vsak ima svoj ločen elektromotor - zunanji polž in notranji polž, običajno povezana taljiva cev, to je dodatna zaščita(poleg glavnih) iz povratnega ognja.
Pri kotlih, predelanih iz peletov žagovine, se na okovje peči dovaja s togim polžem.

Druge razlike izhajajo iz razlike v sistemu krmljenja:

Zaboj – Pri gorilnikih s trdim polžem je velikost koša omejena. čeprav je možno graditi na obstoječem bunkerju. V sistemih z gorilniki na pelete je možno oblikovati bunker poljubne velikosti.

Primer volumetričnega gorilnika na pelete je gorilnik na pelete švedskega podjetja EcoTec.

1.	polžna cev spuščena v zalogovnik	7.	stene kotla s toplotnim nosilcem
2.	zunanji vijačni motor	8.	kanal
3.	taljiva cev*	9.	vijak dobava peletov v območje zgorevanja
4.	polž notranjega lijaka	10.	puhalo zraka
5.	notranji bunker gorilnika (dozirnik)	11.	območje gorenja peletov
6.	reed ventil*

Zagon "hladnega" gorilnika na pelete

fotografija 1. Ventilator

Ko se kotel "hladno" zažene, z informacijo senzorja nivoja o prisotnosti peletov v notranjem vijaku in s tem v območju zgorevanja se vklopi sistem za samovžig. Potem, ko ga pritrdi senzor plamena odprt ogenj za nadaljnji vžig se vklopi maksimalni dovod zraka. Po določenem času se kotel preklopi v način normalno delovanje. V primeru neuspešnega zagona je glede na algoritem delovanja gorilnika možno: dodatna dobava peletov, odzračevanje in ponovni zagon sistema za sam vžig. Obstajajo modeli, ki vklopijo črpalko toplotnega nosilca samo takrat, ko nastavljeno temperaturo in ga ustavi, ko pade.

Ko se kotel "hladno" zažene, z informacijo senzorja nivoja o prisotnosti peletov v notranjem vijaku in s tem v območju zgorevanja se vklopi sistem za samovžig. Potem, ko senzor plamena fiksira odprt plamen, se vklopi maksimalni dovod zraka za nadaljnji vžig. Po določenem času se kotel preklopi na normalno delovanje. V primeru neuspešnega zagona je glede na algoritem delovanja gorilnika možno: dodatna dobava peletov, odzračevanje in ponovni zagon sistema za sam vžig. Obstajajo modeli, ki črpalko toplotnega nosilca vklopijo šele, ko je dosežena nastavljena temperatura in jo ustavijo, ko pade.

Običajni način delovanja gorilnika na pelete

Po vžigu gre gorilnik v normalno delovanje. Ko ste predhodno nastavili zahtevano moč gorilnika (na primer, kupili ste gorilnik 25 kW za ogrevanje 150 kvadratnih metrov, v tem primeru bi bilo optimalno zmanjšati moč gorilnika na 10-15 kW), je nastavljeno temperaturno območje gorilnika , na primer, spodnja meja je 70 C, zgornja pa 85 C. Algoritem je naslednji - ko temperatura hladilne tekočine doseže zgornjo mejo, se kotel ustavi in ​​preklopi v stanje pripravljenosti, po katerem se temperatura začne da pade, potem, ko je spodnja meja presežena, se kotel samodejno zažene. Informacije o temperaturnih spremembah prihajajo iz zunanji senzor temperaturo, nastavljeno v ogrevalnem sistemu (baterije) ali notranjem senzorju kotla. Skladno s tem večji kot je ta razpon, daljši so lahko premori med vklopom/izklopom kotla na pelete.

Začetek iz stanja pripravljenosti

Zagon iz stanja pripravljenosti se pojavi, ko je presežena spodnja nastavljena temperaturna meja. Glavna razlika od postopka hladnega zagona kotla je v tem, da se v tem primeru sprva vklopi ventilator, ki vžge tleče pelete. V nekaterih primerih je možno vklopiti notranji polž za dobavo novih peletov, ki bodo nadomestili zgorele. Sistem za samovžig se lahko vklopi po več neuspešnih poskusih zagona (čeprav to verjetno pomeni, da je od zaustavitve kotla minilo precej časa in se zagon lahko šteje za "hladnega").

Dinamična sprememba moči gorilnika

Z dinamično spremembo moči mislimo na naslednjo situacijo, recimo, kot v zgornjem primeru, vaš gorilnik deluje s 75 % možne moči, t.j. to je dovolj za normalno delovanje ogrevalne sisteme in zagotavljanje zahtevanega udobja. V primeru, na primer pozimi, znižanja temperature okolje, bo gorilnik trajal dlje, da doseže zgornjo mejo in se hitro spusti na spodnjo, vendar bo nastavljena moč zadostovala za ogrevanje vaše hiše.

Zdaj si predstavljajte situacijo, nameščen je bojler za toplo vodo in se odločite za tuširanje hkrati v najhladnejši noči v letu, v tem primeru je lahko padec temperature hladilne tekočine precej oster in čez nekaj časa lahko na lastni koži začutite, da vaš kotel ne »vleče« obremenitve, kljub temu, da deluje v vršnem načinu. Prav za takšne primere se uporablja sistem dinamičnega spreminjanja moči gorilnika. V tem primeru bo gorilnik samodejno povečal obratovalno moč na 100 % in ko bo dosežena zahtevana temperatura, se bo vrnil nazaj.

Ustavitev gorilnika v normalnem načinu

Po prejemu ukaza iz nadzorne plošče ali zunanjega stikala (na primer GSM modem) se zunanji sistem za oskrbo s peleti izklopi, notranji polž pa dovaja preostale pelete v območje zgorevanja, hkrati pa se ventilator zažene. dovod zraka pri največji hitrosti, za najhitrejše zgorevanje preostalih peletov. Po preteku vnaprej določenega časa in prejetju signala o odsotnosti plamena nadzorna plošča izklopi gorilnik. Omeniti velja, da je ob izklopu gorilnika mogoče še nekaj časa nadaljevati s spremljanjem (temperatura in plamen, da se prepreči povratni požar).

Fina nastavitev gorilnika na pelete

Z dodatnimi senzorji gorilnika na pelete je možno fina nastavitev njeno delo.
Kot nastavljivi parametri se spreminjata hitrost podajanja peletov in prostornina dovajanega zraka.
Kot indikatorji se uporabljajo temperaturni senzorji, lambda sonde, senzorji temperature dimnih plinov, senzorji tlaka itd.
Optimalni parametri gorilnika na pelete se določijo glede na zahteve kupcev, vendar je to praviloma najnižja poraba goriva.

Izračun zgorevalne komore se lahko izvede s verifikacijsko ali konstruktivno metodo.

Med verifikacijskim izračunom je treba poznati konstrukcijske podatke peči. V tem primeru se izračun zmanjša na določitev temperature plinov na izhodu iz peči θ” T. Če se kot rezultat izračuna izkaže, da je θ” T bistveno višji ali nižji od dovoljene vrednosti, potem ga je treba spremeniti v priporočeno z zmanjšanjem ali povečanjem ogrevalnih površin peči N L, ki sprejemajo sevanje.

Pri načrtovanju peči se uporablja priporočena temperatura θ”, ki izključuje žlindrenje naslednjih ogrevalnih površin. Hkrati se določi zahtevana ogrevalna površina peči N L, ki sprejema žarke, ter površina ​​​sten F ST, na katerih je treba zamenjati zaslone in gorilnike.

Za izvedbo toplotnega izračuna peči nariše njeno skico. Prostornina zgorevalne komore V T; površina sten, ki omejujejo prostornino F CT; površina rešetke R; učinkovita ogrevalna površina, ki sprejema sevanje N L; stopnja zaščite X je določena v skladu z diagrami na sl.1. Aktiven

prostornine peči V T so stene zgorevalne komore, v prisotnosti zaslonov pa aksialne ravnine zaslonskih cevi. V izstopnem delu je njegova prostornina omejena s površino, ki poteka skozi osi prvega kotlovskega snopa ali festona. Meja prostornine spodnjega dela kurišča je tla. V prisotnosti hladnega lija se vodoravna ravnina, ki ločuje polovico višine hladnega lijaka, pogojno vzame kot spodnja meja prostornine peči.

Skupna površina sten peči F izdelka se izračuna tako, da se seštejejo vse stranske površine, ki omejujejo prostornino zgorevalne komore in zgorevalne komore.

Površina rešetke R je določena v skladu z risbami ali v skladu s standardnimi velikostmi ustreznih kurilnih naprav.

sprašuje

t΄ out =1000°C.

Slika 1. Skica kurišča

Površina vsake stene peči, m 2

Celotna površina sten kurišča F st, m 2

Ogrevalna površina peči N l, m 2, ki sprejema sevanje, se izračuna po formuli

kje F pl X- površina za sprejem žarka stenskih zaslonov, m 2 ; F pl = bl- površina stene, ki jo zasedajo zasloni. Opredeljen je kot produkt razdalje med osema zunanjih cevi tega zaslona b, m, za osvetljeno dolžino zaslonskih cevi l, m. l je določena v skladu z diagrami na sl.1.

X- kotni koeficient obsevanosti zaslona, ​​ki je odvisen od relativnega nagiba zaslonskih cevi S/d in razdaljo od osi zaslonskih cevi do stene peči (nomogram 1).

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

Stopnja zaščite komorne peči

Učinkovita debelina sevalne plasti peči, m

Prenos toplote v peči iz produktov zgorevanja na delovno tekočino poteka predvsem zaradi sevanja plinov. Namen izračuna prenosa toplote v peči je določiti temperaturo plinov na izhodu iz peči υ” t po nomogramu. V tem primeru je treba najprej določiti naslednje količine:

M, a F, V R ×Q T / F ST, θ teorija, Ψ

Parameter M je odvisen od relativne lege maksimalne temperature plamena vzdolž višine peči X T.

Za komorne peči z vodoravnimi osmi gorilnika in zgornjimi izpušnimi plini iz peči:

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

kjer je h G višina osi gorilnika od dna peči ali od sredine hladnega lijaka; h T - skupna višina peči od tal ali sredine hladnega lijaka do sredine izstopnega okna peči ali zaslonov, ko je zgornji del peči v celoti napolnjen z njimi.

Pri kurjenju kurilnega olja:

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

Učinkovita emisijska sposobnost gorilnika a Ф je odvisna od vrste goriva in pogojev njegovega zgorevanja.

Pri gorenju tekočega goriva je efektivna emisijska moč gorilnika:

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

kjer je m=0,55 koeficient povprečja, odvisen od toplotne napetosti volumna peči; q V - specifična toplotna sprostitev na enoto prostornine zgorevalne komore.

Pri vmesnih vrednostih q V se vrednost m določi z linearno interpolacijo.

in d, in sv - stopnja črnine, ki bi jo imela bakla, če bi bila celotna peč napolnjena le s svetlečim plamenom ali samo z nesvetlečimi triatomnimi plini. Vrednosti a s in a r določata formula

in sv \u003d 1-e - (Kg × Rn + Ks) P S \u003d 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

kjer je e osnova naravnih logaritmov; k r je koeficient dušenja žarkov s triatomskimi plini, določen z nomogramom, ob upoštevanju temperature na izstopu iz peči, načina mletja in vrste zgorevanja; r n \u003d r RO 2 + r H 2 O je skupni prostorninski delež triatomskih plinov (določen v skladu s tabelo 1.2).

Koeficient dušenja žarkov s triatomskimi plini:

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

Koeficient dušenja žarka z delci saj, 1/m 2 × kgf/cm 2:

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

kje a t koeficient presežka zraka na izhodu iz peči;

C P in H P - vsebnost ogljika in vodika v delovnem gorivu,%.

Za zemeljski plin С Р /Н Р =0,12∑m×C m ×H n /n.

P - tlak v peči, kgf / cm 2; za kotle brez tlaka Р=1;

S je efektivna debelina sevalne plasti, m.

Pri gorenju trdna goriva stopnjo emisivnosti gorilnika a Ф najdemo iz nomograma z določitvijo skupne optične vrednosti K × P × S,

kjer je P - absolutni tlak (v pečeh z uravnoteženim vlekom P = 1 kgf / cm 2); S je debelina sevalne plasti peči, m.

Izpust toplote v peči na 1 m 2 ogrevalnih površin, ki jo obdajajo, kcal / m 2 h:

q v =

Koristno sproščanje toplote v peči na 1 kg zgorelega goriva, nm 3:

kjer je Q in toplota, ki jo zrak vnese v peč (ob prisotnosti grelnika zraka), kcal / kg:

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

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

kjer je ∆ a t vrednost sesanja v peči;

∆a pp - vrednost sesanja v sistemu za pripravo prahu (izberite v skladu s tabelo). ∆ a pp = 0, ker kurilno olje

Entalpije teoretično zahtevane količine zraka Ј 0 g.w. = 848,3 kcal / kg pri temperaturi za grelnikom zraka (predhodno sprejeto) in hladnega zraka sprejeto v skladu s tabelo 1.3.

Temperatura vročega zraka na izhodu iz grelnika zraka je izbrana za kurilno olje - v skladu s tabelo 3, t hor. in-ha \u003d 250 ○ C.

Teoretična temperatura zgorevanja υ theor \u003d 1970 ° C se določi v skladu s tabelo 1.3 glede na najdeno vrednost Q t.

Koeficient toplotne učinkovitosti zaslonov:

kjer je X stopnja zaščite peči (določena v projektnih specifikacijah); ζ je pogojni koeficient kontaminacije zaslona.

Pogojni faktor kontaminacije zaslona ζ za kurilno olje je 0,55 pri odprtih gladkocevnih sitih.

Ko določimo M, in Ф, В Р ×Q T /F CT ,υ teor, Ψ, določimo temperaturo plina na izhodu iz peči υ˝ t po nomogramu 6.

V primeru odstopanj v vrednostih υ” t za manj kot 50 0 С se za končno vzame temperatura plina na izhodu iz peči, določena iz nomograma. Ob upoštevanju zmanjšanj v izračunih sprejmemo υ "t \u003d 1000 ° C.

Toplota, prenesena v peči s sevanjem, kcal/kg:

kjer je φ koeficient ohranjanja toplote (iz toplotne bilance).

Entalpijo plinov na izstopu iz peči Ј” T najdemo v skladu s tabelo 1.3 pri a t in υ” t navidezni toplotni stres prostornine peči, kcal/m 3 h.

Pri preverjanju izračuna peči po risbah je treba določiti: prostornino zgorevalne komore, stopnjo njene zaščite, površino sten in površino sevanja -prejemne ogrevalne površine, kot tudi oblikovne značilnosti cevi zaslonov (premer cevi, razdalja med osemi cevi).

Za določitev geometrijske značilnosti peč je skicirana. Aktivni volumen zgorevalne komore je sestavljen iz prostornine zgornjega, srednjega (prizmatičnega) in spodnjega dela peči. Za določitev aktivne prostornine peči jo je treba razdeliti na številne osnovne geometrijske oblike. Zgornji del prostornine peči je omejen s stropom in izstopnim oknom, pokritim s festonom ali prvo vrsto cevi konvekcijske ogrevalne površine. Pri določanju prostornine zgornjega dela peči se vzamejo njene meje strop in ravnino, ki poteka skozi osi prve vrste festonskih cevi ali konvekcijske grelne površine v izstopnem oknu peči.

Spodnji del komornih peči je omejen na ognjišče ali hladen lij, plastične peči pa na rešetko s plastjo goriva. Meje spodnjega dela prostornine komornih peči so vzete pod ali pogojno vodoravno ravnino, ki poteka sredi višine hladnega lijaka.

Skupna površina sten peči (F CT ) se izračuna iz dimenzij površin, ki omejujejo prostornino zgorevalne komore. Da bi to naredili, so vse površine, ki omejujejo prostornino peči, razdeljene na osnovne geometrijske figure. Površina sten zaslonov in zaslonov z dvojno višino se določi kot dvakratni produkt razdalje med osema zunanjih cevi teh zaslonov in osvetljene dolžine cevi.

1. Določitev površine zaprtih površin peči

V skladu s tipično oblogo peči kotla DKVR-20-13, ki je prikazana na sliki 4, izračunamo površine njegovih obdanih površin, vključno z reverzno komoro. Notranja širina kotel je enak 2810 mm.

Slika 4. Shema kotlovske peči DKVR-20 in njene glavne dimenzije

AT tečajni projekt izvede se verifikacijski izračun zgorevalne komore. V tem primeru je prostornina zgorevalne komore, stopnja zaščite e, površina ogrevalnih površin, ki sprejemajo sevanje, konstrukcijske značilnosti zaslona in konvektivne grelne površine (premer cevi, razdalja med osema cevi itd.) so znani.

Kot rezultat izračuna se določi temperatura produktov zgorevanja na izhodu iz peči, specifična toplotne obremenitve prostornina rešetke in peči.

Izračun preverjanja enokomornih peči se izvede v naslednjem zaporedju.

1. Glede na risbo kotlovske enote je sestavljena skica zgorevalne komore. Spodnji del komornih peči je omejen na ognjišče ali hladen lij, plastične peči pa na rešetko in plast goriva. Povprečna debelina plasti goriva in žlindre je za črni premog 150-200 mm, za rjavi premog 300 mm in za sekance 500 mm.

Skupno površino sten zgorevalne komore F st in prostornino zgorevalne komore izračunamo na naslednji način. Za površino, ki omejuje prostornino peči, se šteje površina, ki poteka skozi osi stenskih cevi na zaščitenih stenah peči, skozi stene peči v nezaščitenih območjih in skozi dno zgorevalne komore za plinsko olje peči. ali skozi plast goriva za peči s stratificiranim zgorevanjem trdnih goriv, ​​kot je navedeno zgoraj.

2. Predhodno nastavimo temperaturo produktov zgorevanja na izhodu iz zgorevalne komore. Za trdo gorivo se domneva, da je temperatura produktov zgorevanja na izhodu iz zgorevalne komore približno 60 ° C nižja od temperature začetka deformacije pepela, za tekoče gorivo pa je enaka 950-1000 ° C, za zemeljski plin 950-1050 0 С.

3. Za predhodno sprejeto temperaturo na izhodu iz peči se iz diagrama določi entalpija produktov zgorevanja na izhodu iz peči.

4. Določi se koristno sproščanje toplote v peči, kJ / kg, kJ / m 3. za industrijske kotle brez grelnika zraka:

(5.1)

Toplotne izgube q 3 , q 4 in q 6 so vzete iz oddelka 4.

5. Določite koeficient toplotnega izkoristka zasloni za peči

Kotni koeficient sevanja x je odvisen od oblike in lege teles, ki so med seboj v sevalni toplotni izmenjavi in ​​je določen za enoredni gladkocevni zaslon po sliki 5.1.

Slika 5.1. Kotni koeficient enovrstnega gladkocevnega zaslona.

1 - na razdalji od stene; 2 - pri; 3 - pri; 4 - pri; 5 brez upoštevanja sevanja opeke pri .

Koeficient toplotnega izkoristka upošteva zmanjšanje absorpcije toplote zaslonskih površin zaradi njihove kontaminacije z zunanjimi usedlinami ali prevleko z ognjevzdržno maso. Koeficient onesnaženosti je vzet iz tabele 5.1. Hkrati, če so stene zgorevalne komore pokrite z zasloni z različnimi faktorji naklona ali imajo nezaščitene dele peči, je povprečni koeficient toplotnega izkoristka določen z izrazom

, (5.3)

kje je površina sten, ki jo zasedajo zasloni;

F st - polna površina stene zgorevalne komore, se izračuna iz dimenzij površin, ki omejujejo prostornino zgorevanja, slika 5.2. V tem primeru se za nezaščitene dele peči vzame enako nič.

Slika 5.2 Določanje aktivne prostornine značilnih delov peči

Slika 5.3. Koeficient dušenja žarkov s triatomskimi plini

Tabela 5.1.

Koeficient onesnaženja zgorevalnih zaslonov

Zasloni	Gorivo	Pomen
Odprta gladka cev in plavuti, pritrjena na steno	plinast	0,65
kurilno olje	0,55
ASh in PA pri , pusto premog pri , črni in rjavi premog, brušena šota	0,45
Ekibastuški premog pri	0,35-0,40
Rjavi premog s plinskim sušenjem in neposrednim pihanjem	0,55
Skrilavci severozahodnih nahajališč	0,25
Vsa goriva v stratificiranem zgorevanju	0,60
Z čepki, prekriti z ognjevzdržno maso, v pečeh s trdnim odstranjevanjem žlindre	Vse vrste goriva	0,20
Zaprto ognjevzdržna opeka	Vse vrste goriva	0,1

6. Določi se efektivna debelina sevalne plasti, m:

kjer sta V t in F st prostornina in površina sten zgorevalne komore.

7. Določi se koeficient dušenja žarkov. Pri gorenju tekočine in plinasto gorivo koeficient dušenja žarka je odvisen od koeficienta dušenja žarka za triatomske pline (k g) in delce saj (k s), 1/(m MPa):

kjer je r p skupni prostorninski delež triatomskih plinov, vzet iz tabele. 3.3.

Koeficient dušenja žarkov s triatomskimi plini lahko določimo z nomogramom (slika 5.4) ali s formulo 1 / (m MPa)

, (5.6)

Kjer je r p = r p p - delni tlak triatomski plini, MPa; p je tlak v zgorevalni komori kotla (za kotle, ki delujejo brez tlaka p = 0,1 MPa; r H2O je prostorninski delež vodne pare, vzet iz tabele 3.3; absolutna temperatura na izstopu iz peči, K ( predhodno sprejeto).

Koeficient dušenja žarka z delci saj, 1/(m MPa),

k c = , (5.7)

kjer sta C p in H p vsebnost ogljika in vodika v delovni masi trdnega ali tekočega goriva.

Pri kurjenju zemeljskega plina

, (5.8)

kjer je C m H n odstotek ogljikovodikovih spojin v zemeljskem plinu.

Pri gorenju trdega goriva se koeficient dušenja žarka določi s formulo:

, (5.9)

kjer je k zl koeficient dušenja žarka z delci elektrofilterskega pepela, se določi po grafu (slika 5.4)

Slika 5.4. Koeficient dušenja žarkov z delci pepela.

1 - pri gorenju prahu v ciklonskih pečeh; 2 - pri sežiganju premoga, zmletega v mlinih s krogličnimi bobni; 3 - enako, zmleto v srednje hitrih in kladivnih mlinih ter v ventilatorskih mlinih; 4 - pri kurjenju zdrobljenega lesa v ciklonskih pečeh in goriva v plastnih pečeh; 5 - pri sežiganju šote v komornih pečeh.

k k - koeficient dušenja žarka z delci koksa se vzame: za goriva z nizkim izkoristkom (antraciti, polantraciti, pusto premog) pri zgorevanju v komornih pečeh k k = 1 in pri zgorevanju v plastnih pečeh k k = 0,3; za visoko reaktivna goriva (čmeni in rjavi premog, šota) pri kurjenju v komornih pečeh k do =0,5 in v plasti k do =0,15.

8. Pri gorenju trdega goriva se določi skupna optična debelina medija kps. Koeficient dušenja žarka se izračuna po formuli (5.9).

9. Izračuna se emisivnost gorilnika. Za trdo gorivo je enaka emisivnosti medija, ki polni peč a. To vrednost je mogoče določiti iz grafa 5.5 ali izračunati s formulo

kjer je e osnova naravnega logaritma.

Slika 5.6. Emisivnost produktov zgorevanja je odvisna od skupne optične debeline medija

Za kotle, ki delujejo brez tlaka in tlaka, se pri velikih 0,105 MPa vzame p = 0,1 MPa

Za tekoča in plinasta goriva, emisivnost gorilnika

(5.11)

kjer je koeficient, ki označuje delež prostornine peči, napolnjene s svetlečim delom gorilnika, se uporablja v skladu s tabelo. 5.2;

a s in a d - stopnja črnine svetlečih in nesvetlečih delov plamena se določita s formulami

(5.12) v skladu s tabelo lahko iz grafa določimo delež prostornine peči, napolnjene s svetlečim delom gorilnika

tukaj sta k g in k c koeficienta dušenja žarkov s triatomskimi plini in sajastimi delci.

Tabela 5.2.

Delež prostornine peči, napolnjene s svetlečim delom gorilnika

Opomba. Ko je specifična obremenitev prostornine peči večja od 400 in manjša od 1000 kW/m 3 se vrednost koeficienta m določi z linearno interpolacijo.

10. Stopnja črnine kurišča se določi:

za večplastne peči

, (5.14)

kjer je R območje zgorevanja plasti goriva, ki se nahaja na rešetki, m 2;

za komorne peči pri kurjenju trdnih, tekočih in plinastih goriv

. (5.15)

11. Parameter M se določi glede na relativni položaj maksimalne temperature vzdolž višine peči x t:

pri kurjenju plina in kurilnega olja

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

pri gorenju visoko reaktivnih goriv in stratificiranem zgorevanju vseh vrst goriva

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

S komornim zgorevanjem nizkoreaktivnih trdnih goriv (antracit in pusto premog), pa tudi črnega premoga z visoko vsebnostjo pepela (kot je premog Ekibastuz)

М=0,56-0,5 t. (5,18)

Največja vrednost M za komorne peči se vzame največ 0,5.

Relativni položaj najvišje temperature za večino peči je opredeljen kot razmerje med višino gorilnikov in višino peči

pri čemer se h g izračuna kot razdalja od ognjišča peči ali od sredine hladnega lija do osi gorilnikov, H t pa kot razdalja od ognjišča peči ali od sredine lijaka do sredi izstopnega okna peči.

Diagram glede na predhodno sprejeto temperaturo na izhodu iz peči; - uporabno sproščanje toplote v peči (5.1).

13. Dejanska temperatura produktov zgorevanja na izstopu iz peči, o C, se določi s formulo

(5.20)

Dobljeno temperaturo na izhodu iz peči primerjamo s prej sprejeto temperaturo. Če razlika med dobljeno temperaturo in temperaturo, ki je bila prej vzeta na izhodu iz peči, ne presega 100 ° C, se izračun šteje za dokončan. AT drugače se nastavi z novo, dodelano vrednostjo temperature na izhodu iz peči, in se celoten izračun ponovi.

14. So odločni toplotne napetosti Prostornina rešetke in peči, kW / m 2, kW / m 3

in v primerjavi z dovoljenimi vrednostmi, navedenimi v tabeli značilnosti sprejete vrste peči.

Pri preverjanju izračuna peči po risbah je treba določiti: prostornino zgorevalne komore, stopnjo njene zaščite, površino sten in površino sevanja. sprejemne ogrevalne površine, pa tudi konstrukcijske značilnosti zaslonskih cevi (premer cevi, razdalja med osemi cevi).

Za določitev geometrijskih značilnosti kurišča je sestavljena njegova skica. Aktivni volumen zgorevalne komore je sestavljen iz prostornine zgornjega, srednjega (prizmatičnega) in spodnjega dela peči. Za določitev aktivne prostornine peči jo je treba razdeliti na številne osnovne geometrijske oblike. Zgornji del prostornine peči je omejen s stropom in izstopnim oknom, pokritim s pokrovom ali prvo vrsto cevi konvekcijske grelne površine. Pri določanju prostornine zgornjega dela peči se za njene meje vzameta strop in ravnina, ki poteka skozi osi prve vrste festonskih cevi ali konvekcijske grelne površine v izstopnem oknu peči.

Spodnji del komornih peči je omejen na ognjišče ali hladen lij, plastične peči pa na rešetko s plastjo goriva. Za meje spodnjega dela prostornine komornih peči se vzame spodnja ali pogojna vodoravna ravnina, ki poteka sredi višine hladnega lijaka.

Skupna površina sten peči (FCT) se izračuna iz dimenzij površin, ki omejujejo prostornino zgorevalne komore. Da bi to naredili, so vse površine, ki omejujejo prostornino peči, razdeljene na osnovne geometrijske oblike. Površina sten zaslonov in zaslonov z dvojno višino se določi kot dvakratni produkt razdalje med osema zunanjih cevi teh zaslonov in osvetljene dolžine cevi.

1. Določitev površine zaprtih površin peči

V skladu s tipično oblogo peči kotla DKVR-10-13, ki je prikazana na sliki 4, izračunamo površine njegovih obdanih površin, vključno z reverzno komoro. Notranja širina kotla je 2810 mm.

Slika 4. Shema kotlovske peči DKVR-10 in njene glavne dimenzije

kjer je razdalja med osema skrajnih cevi tega zaslona, ​​m;

Osvetljena dolžina zaslonskih cevi, m

stranske stene,

sprednja stena;

zadnja stena;

Dve steni obračalne komore;

Podkurišče in rotacijsko komoro

Skupna površina ograjenih površin

2. Določanje ogrevalne površine peči, ki sprejema sevanje

Tabela 4 - Osnovni podatki za določanje ogrevalne površine, ki sprejema sevanje

	Dolžina svetlobne sitaste cevi l, mm	Razdalja med osemi zunanjih cevi zaslona b, mm	Stenska površina pokrita z zaslonom, Fpl, m2	Premer sitastih cevi d, mm	Nagib sitastih cevi S, mm	Razdalja od osi cevi do stene e, mm	Relativni nagib zaslonskih cevi S/d	Relativna razdalja od osi cevi do stene e/d	Kot zaslona	Grelna površina, ki sprejema sevanje Nl, m2
Spredaj Prva vrsta snopa kotla		2600x2

Celotna ogrevalna površina peči, ki sprejema sevanje, je določena kot vsota posameznih komponent