Q =Σ(-t)-(t - t) (57)
Тут
Σ=,
де і -відповідно об'єм і питома теплоємність триатомних і двоатомних газів; -об’єм повітря, що відповідає коефіцієнтові зайвини повітря у відхідних газах αвід; - питома теплоємність повітря; -температура відхідних газів; t - температура холодного повітря, яке надходить в агрегат; t- температура теплоти згоряння палива.
З формули (57) виводять окремі формули для Q. Якщо теплоту згоряння взято при температурі повітря, що надходить в агрегат, тобто, t= t то
Q =Σ(-t) (58)
Якщо прийнято, що t = 0° С, то
Q =Σ- t (59)
Q = і - і . (60)
При теплових розрахунках котельних агрегатів користуються другою окремою формулою, записуючи її в такому вигляді:
Q = і-αі (61)
Тут і - ентальпія відхідних газів при зайвині повітря α від і температурі , і - ентальпія теоретичної кількості холодного повітря, що надходить в агрегат,
q=100=100% (62)
При механічно неповному горінні в формули для Q і q вводиться поправка, яка враховує зменшений через механічний недопал об'єм продуктів згоряння. У цьому випадку
q= (100-q)% (63)
Як видно з наведених формул, основними факторами, що визначають втрату Q, є об'єм і температура відхідних газів. Об'єм газів у свою чергу залежить від коефіцієнта зайвини повітря у відхідних газах α = α +Δα, де α - коефіцієнт зайвини повітря в топці, а Δα - коефіцієнт присосу повітря в агрегаті через нещільності обмурівки в газоходах, що працюють під розрідженням.
Тому агрегат повинен працювати не тільки з мінімальним αт, який забезпечує достатню повноту згоряння палива, а й з мінімальними присосами повітря.
У той самий час для зменшення Q і q і відповідно збільшення ηк.а потрібне глибоке охолодження газів в агрегаті. Межа доцільної глибини охолодження продуктів згоряння визначається техніко-економічними розрахунками, бо при дуже глибокому охолодженні газів сильно зростають розміри теплосприймаючої поверхні нагріву. Чим вище вартість палива, менше його вологість і більше годин використовується агрегат, тим нижча оптимальна температура відхідних газів. У великих котлоагрегатах при спалюванні маловологого палива температура відхідних газів становить 115-130°С.
Втрата теплоти від хімічної неповноти згоряння визначається сумарною теплотою згоряння продуктів неповного горіння, що містяться у відхідних газах. Як уже зазначалось, при оптимальному процесі спалювання продуктів горіння у них може бути деяка кількість окису вуглецю.
Під час проектування величина q встановлюється залежно від виду палива і типу топкового обладнання, відповідно до рекомендацій, які наводяться в нормах теплового розрахунку котельних агрегатів.
У процесі випробування діючого агрегату q визначають з даних аналізу продуктів згоряння. Для найпоширенішого випадку наявності в димових газах тільки СО розрахункову формулу для Q дістають з таких співвідношень:
V=Vм/кг;
кДж/ м;
кДж/ м; (64)
При механічно неповному згорянні у формулу для Q вводять поправку q аналогічну до поправки для Q.
Q виникає через незадовільне використання кисню повітря внаслідок недосконалого перемішування палива з повітрям і незадовільну аеродинаміку топки. Крім того, можуть бути й інші причини: недостатня загальна кількість повітря, низька температура топки тощо.
У топках раціональної конструкції при нормальній їх експлуатації q становить менше ніж 1%.
З інших однакових умов із зростанням коефіцієнта зайвини повітря в топці, починаючи з α=1, втрата q зменшується. В той самий час із зростанням α зростає втрата q.
Якщо дослідним способом визначити залежність суми q + q від α, то можна знайти таке значення α, яке відповідає мінімуму суми втрат з відхідними газами і від хімічної неповноти згоряння.
Втрати теплоти від механічної неповноти згоряння. При спалюванні твердого палива шлак і провал, що видаляються з топки, а також летка зола, що виноситься в газоходи, містять певну кількість горючих речовин (вуглецю). Тому в загальному випадку втрати Q дорівнюють сумі. У камерних топках провалу немає, і для них Q=.
Аналогічно до q під час проектування величину q оцінюють на підставі нормативних матеріалів. Під час випробування Q визначають за формулою
кДж/кг (65)
де і α-частинки золи палива у шлаку, провалі та у виносі; Г і Г-вміст горючих у шлаку і провалі та у виносі в%, він визначається в лабораторії.
Величина q залежить від властивостей палива (зольності, наявності дріб'язку, виходу летких речовин, спікливості), типу топки (камерна, шарова, механічна, ручна), режиму процесу спалювання і коливається в широких межах - від 1-2% у великих камерних топках до 10-15% у дрібних установках. При наявності q4 оптимальне значення αт відповідає мінімумові суми втрат q + q + q.
У тепловому розрахунку при визначенні об'ємів і ентальпій продуктів згоряння поправка на механічну неповноту згоряння не вноситься. Для визначення сумарних об'ємів продуктів згоряння, що рухаються в газоходах котлоагрегату, вводять розрахункову витрату палива В. що визначається з урахуванням q за формулою:
(66)
де В - дійсна витрата палива, яка обчислюється за формулою (55).
Втрата в навколишнє середовище (від зовнішнього охолодження). Втрата q тим менша, чим більша одинична видатність агрегату. Для даного агрегату втрата q зменшується із зростанням його навантаження. При часткових навантаженнях q можна визначити із співвідношення:
(67)
де D-номінальна видатність агрегату; q - втрати від зовнішнього охолодження при D.
Для потужних енергетичних котлоагрегатів величина q дуже мала і становить частки процента (0,2-0,3%).У дрібних установках q може досягти 3-4%. Величина q оцінюється на підставі графіків або табличних даних, які наводяться в нормативних матеріалах і довідковій літературі.
Втрата з фізичним теплом шлаку здебільшого невелика. В тих випадках, коли її слід ураховувати (наприклад, при рідкому шлаковидаленні), вона визначається за звичайними формулами для обчислення ентальпії речовини. Ще рідше доводиться ураховувати втрату на охолодження панелей і балок, не включених у циркуляцію котла.
4. Конструкції топок
4.1 Шарові топки
У топках з шаровим спалюванням палива основними трудомісткими робочими процесами є: завантаження палива на решітку; прошуровування (просування, розрівнювання) шару палива; видаляння шлаку.
Залежно від ступеня механізації цих процесів розрізняють топки з ручним обслуговуванням, топки з частковою механізацією і механічні шарові топки. Раніше у невеликих котельних установках, устаткованих котлами потужністю до 10 т пари на годину, застосовувались майже винятково шарові топки з ручним обслуговуванням. Останнім часом в цих установках широко застосовуються топки з частковою або комплексною механізацією трудомістких процесів. Зараз розроблено і опробовано недороге і ефективне топкове обладнання, що дає можливість в невеликих установках полегшити працю обслуговуючого персоналу і досягти високого коефіцієнта корисної дії топки.
Шарова топка походить від найпростішого типу топки - нерухомої горизонтальної колосникової решітки з ручним обслуговуванням.
Широке застосування її в малих установках пояснюється простотою, надійністю і дешевизною, універсальністю щодо можливості спалювання різноманітних видів твердого палива, високою стійкістю процесу горіння.
Принципова схема ручної шарової топки з горизонтальною колосниковою решіткою показана на мал. 4-1. Решітка складається з 4-х рядів нерухомих колосників 3, на яких лежить паливо. Колосники виготовляють або у вигляді чавунних плиток (плиткові), або у вигляді брусків (брускові, балочні). У зольник (піддувало) 4 вентилятором нагнітається повітря, яке крізь отвори або щілини в колосниках і між ними, тобто крізь живий переріз решітки, надходить у шар палива. Зараз застосовують колосникові решітки з малим живим перерізом, що становить менш як 15% площі решітки. Над решіткою розміщений топковий простір 2, а над ним - променесприймальна поверхня нагріву 1. Свіже паливо вручну закидається на шар гарячого палива через завантажувальний (шурувальний) отвір 5. Завантажувальні дверці 6 закріплюються на рамі, з'єднаній з каркасом котла. Шлак видаляється в зольник, для чого установлюється кілька перекидних (поворотних навколо горизонтальної осі) колосників.
Ручні горизонтальні топки мають багато недоліків: потребують застосування важкої фізичної праці для обслуговування; працюють періодично; мають невисокий к.к.д. топки; через обмежену довжину колосникових решіток утруднюється можливість їх застосування навіть під невеликими котлами; при одиничній видатності (понад 5 т пари на годину) обмежена питома потужність решітки; висока чутливість до фракційного складу палива (за розмірами кусків); низька видатність і економічність під час роботи на паливі з великим вмістом дріб'язку; працюють з підвищеним коефіцієнтом зайвини повітря в топці, що зумовлює значну втрату теплоти з відхідними газами.
Ці недоліки настільки істотні, що в наш час відмовляються від застосування у невеликих установках горизонтальних топок з ручним обслуговуванням і все ширше застосовують топки з частковою або повною механізацією трудомістких процесів паливоспалювання. Це полегшує працю обслуговуючого персоналу, основною функцією якого стає керування механізмами і контроль за їх роботою.
Топки із закидачами. Дуже поширеними топками з частковою механізацією подачі палива на решітку є топки із закидачами.
Вони бувають трьох типів: з механічним, з пневматичним і комбінованим пневмомеханічним закиданням.
На мал. 4-2 подано топку ПМЗ-ЦКТІ з пневмомеханічним закиданням палива на горизонтальну решітку з поворотними (або хитними) колосниками.
Пневмомеханічний закидач (мал. 4-3) складається з плунжерного живильника 1, ротора-закидача 2 і повітряних сопел, розміщених під закидачем. Напрям обертання ротора (правий) такий, що вугілля в топку закидається лопатками в той час, коли вони знаходяться у верхньому положенні. Виробність по вугіллю регулюється числом ходів плунжера і величиною його ходу. Лопатки закидача прикріплені до барабана під кутом, що забезпечує віялоподібний закид.
Суміщення механічного (основного) і пневматичного (додаткового) закидання дає можливість добитись кращого, ніж при механічних або пневматичних закидах, розподілу вугілля по решітці.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
