де - співвідношення вуглецю і водню в робочій масі палива.
.
.
Коефіцієнт поглинання топкового середовища при спалюванні твердого палива, 1/(м×МПа):
. (4.17)
Коефіцієнт послаблення променів золовими частками, 1/(м·МПа):
(4.18)
де – щільність димових газів, приймається рівною 1,3 кг/м3;
– безрозмірна концентрація золи у димових газах (визначається по 1. формула 4-11, с.16.);
- визначається по номограмі 4 [I, с. 243.];
-середній (по питомій поверхні) діаметр золових часток, ; його значення наведені в [1.таблица 6-1,с.25.]
=0,146.
.
Критерій Бугера:
Bu=0,946×0,1×6,57=0,6215.
4.4. Розрахунок теплообміну в топці
Розрахунок теплообміну в топці котла заснований на застосуванні теорії подібності до процесу теплообміну між топкового середовища і поверхнями нагріву котла, які утворюють активний топковий об'єм пристрою.
Як визначальний критерій теплообміну використовують безрозмірну температуру на виході з топки , К, яка характеризує зниження температури топкових газів на виході з активного топкового об'єму, , К, порівняно з теоретичною температурою продуктів згоряння палива , К.
Величина визначається за формулою:
, (4.19)
де М – безрозмірний параметр розподілу температур по довжині (уздовж осі пальників) топки, який залежить від виду спалюваного палива, способу його спалювання, типа пальникових пристроїв і розміщення їх в топковій камері.
При камерному спалюванні низькореакційних палив (АШ):
М = 0,56-0,5·xп, (4.20)
де хп – відносний рівень розташування пальників в топці.
М = 0,56-0,5·0,25=0,435.
Во – безрозмірний критерій Больцмана, що характеризує зв'язок між кількістю теплоти, переданою середою з оптичними властивостями абсолютно чорного тіла і геометричними розмірами топкової камери:
, (4.21)
де – розрахункова витрата палива, м3/с.
Середня сумарна теплоємність топкових газів (продуктів згоряння), кДж/м3 визначаються по формулі:
, (4.22)
де - корисне тепловиділення в топці, кДж/кг;
- ентальпія продуктів згоряння 1 кг палива на виході з топки при температурі і надлишку повітря aт ;
- температура на виході з топки;
- теоретична (адіабатна) температура горіння, оС, визначається по корисному тепловиділенню в топці, =.
, (4.23)
де , - відповідно робоча теплота палива, кДж/кг і втрати теплоти з механічним та хімічним недопалюванням, з теплом шлаку, % (визначені при розрахунку теплового балансу котла);
- теплота внесена до топки повітрям, кДж/кг:
(4.24)
Величина присосів у топці =0,05 і у пилоприготувальній системі
= 0,1 вихзначаються по [I, табл. ХVI, с. 198].
Так як температура гарячого повітря =4000С, визначаємо ентальпію =3276,6 кДж/кг [I. табл. ХIV, с. 180], 300С, 255,6 кДж/кг.
=(1,2-0,05-0,1)·3276,6+(0,05+0,1)·255,6=3478,7;
;
;
sо – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла; sо = 5,67×10-11 кВт/(м2×К4);
yср – середній коефіцієнт теплової ефективності екранів топки, характеризує частку теплоти, яку вони сприймають, визначається за формулою:
, (4.25)
де - площа поверхні, що сприймає теплоту, м2;
Fст – повна поверхня стін топкової камери, обчислена по розмірах поверхонь, які захищають активний топковий об'єм, м2;
- кутовий коефіцієнт ділянки стіни топки, визначається по [1, номограма1, стр. 240] залежно від поверхні.
На неекранованих ділянках (у зонах розміщення амбразур горілок, лазів, лючків та ін.) x=0. Для ошинованих частин екранів, а також вихідного вікна кутовий коефіцієнт x приймається рівним 1. x=0,99.
Коефіцієнт забруднення i-тої ділянки огорож топкового об'єму залежить від типа поверхні огорожі і виду палива. При спалюванні АШ z= 0,45 по [I, табл. 6-2, с. 29]. Нижня частина екранів ошинована і вкрита хромитовою масою, для цієї частини екрану z= 0,2.
.
Критерій Больцмана буде рівний:
.
Температуру газів на виході з топки можна визначити за формулою, оС:
; (4.26)
.
Температура газів на виході з топки відрізняється від прийнятої менш, ніж на 1000С. Для даного палива температура прийнятна, тобто зола на виході з топки знаходиться в твердому стані і нема небезпеки шлакування труб.
Розрахунок топки можна вважати закінченим.
5. Вибір пальникового пристрою
При спалюванні вуглей марки АШ для інтенсифікації запалення доцільно пил у топку транспортувати гарячим повітрям, а сушильный агент із млинової системи подавати через скидальні пальники [1. с.67].
Для камерного спалювання твердого палива найбільше поширення отримали вихрові круглі пальники [1,4]. При рідкому шлаковидаленні і продуктивності 640т/г рекомендується застосовувати 16 вихрових пальників при зустрічному їх розташуванні. Приймемо розташування пальників на бокових стінах топки [1.табл. II-3б, с.67-68] у два яруси.
Режимні характеристики пальників (для первинного повітря, швидкості первинного, вторинного або загального повітря на виході з амбразури) у залежності від типу і теплової потужності, а також від марки палива, що спалюється, наведені у [1.табл. II-5, табл. II-5, табл. II-6в, п.14 с.69-70,5].
5.1 Теплова потужність топки. МДж/кг:
Теплова потужність топки показує кількістб тепла, що поступає в топку за одиницю часу. Розраховується за формулою, МВт:
,(5.1)
де - нижча теплота згоряння палива.
20,7·22,58=467,4.
5.2 Теплова потужність пальника
Теплова потужність пальника показує яка кількість тепла подається в топку пальником за одиницю часу. Розраховується за формулою, МВт:
; (5.2)
,
де - число пальників, дорівнює 16 шт.
5.3 Площа поперечного перетину канала первинного повітря (аеросуміші)
Розраховується за формулою, м2: , (5.3)
де ВР - розрахункова витрата палива (із теплового балансу ВР);
ВР=20,7кг/с;
V0 – теоретична витрата палива (із розрахунку матеріального балансу);
V0=5,984 м3/кг;
хПП –доля первинного повітря, хп1=20%=0,2.
W1=швидкість первинного повітря, м/с.
nп -загальна кількість пальників, nп=16.
-температура аеросуміші. =2000С.
=0,178 м2
5.4 Площа поперечного перетину амбразури пальника
Розраховується за формулою, м2:
, (5.4)
де – коефіцієнт надлишку і присос повітря в топці (із розрахунку матеріального балансу =1,2; =0,05);
W2 – швидкість вторинного повітря на виході з пальника, м/с
W2=20 м/с.
tГП - температура гарячого повітря 0С, прийнята по [1.табл.II-10, c. 72]
tГП=4000C [3,4].
1,1 - коефіцієнт захаращування перетину стінками обичайок, розділяючих канали пальника:
= 1,193 м2.
5.5 Діаметр амбразури пальника
Розраховується за формулою, м:
=1,129; (5.5)
.
5.6 Діаметр каналу аеросуміші
Розраховується за формулою, м:
; (5.6)
Так як найближчий стандартний розмір f1=0,186м2 [5], а розрахункова величина f1=0,178м2, то приймаємо пальник двозавиткового типу: ГУ-II (ОН-127-59) з діаметром амбразури 950 мм і орієнтовною тепловою потужністю 23-35 МВт.
Рисунок 5.1 – Ескіз двозавиткового пальникового пристрою
6. Охорона праці і навколишнього середовища
6.1 Загальні положення
Охорона праці - це система законодавчих актів, соціально-економічних, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів і засобів, що забезпечують безпеку, збереження здоров'я і працездатності людини в процесі праці [4].
Повністю безпечних і нешкідливих виробництв не існує. Задача охорони праці - звести до мінімуму вірогідність ураження або захворювання працівника з одночасним забезпеченням комфорту при максимальній продуктивності праці.
Розгляд і аналіз питань з охорони праці, виробничої санітарії і пожежної безпеки в даному розділі виконано для парового котла паропродуктивністю 640 т/г, що працює на вугіллі марки АШ.
6.2 Загальна характеристика умов експлуатації проектного об'єкта
Відповідно до вимог ГОСТ 12.0.003 - 74 [5] на машиністів котлів при перебуванні їх у виробничому приміщенні і на території ІТЦ, діють наступні небезпечні, шкідливі виробничі фактори:
- електрообладнання, що знаходиться під напругою від 36 до 6000 В;
обертові механізми, що рухаються;
- висока температура повітря при обходах і огляді працюючих котлів і агрегатів;
- перебування поблизу теплотехнічного обладнання, що працює під тиском;
- виробничий шум та вібрація в приміщеннях з працюючим енергетичним обладнанням ;
- запиленiсть повiтря пов’язана з вiдкритим транспортуванням сипких матеріалів і з наявністю численних місць перепадів пилоутворюючих матеріалів з одного обладнання на інше.
Джерела виникнення шкідливих і небезпечних факторів, а також заходи щодо їхнього зниження приведені в таблиці 6.1
Таблиця 6.1 - Джерела виникнення шкідливих і небезпечних факторів, а також заходи щодо їхнього зниження.
|
Шкідливі та небезпечні фактори |
Джерела виникнення |
Заходи щодо їх зниження |
|
Теплове випромінювання |
Топка котла |
Теплоізоляція стін топки та обладнання |
|
Загазованість |
Газопроводи, нещільності обмуровування |
Вентиляція, пристрої, що автоматично припиняють постачання газу |
|
Висока напруга електроструму |
Щит керування електродвигунами |
Застосування ізоляційних матеріалів |
|
Забруднення навколишнього середовища |
Викиди N02,СО2,СО,SO2 i пил вугiльний з димової труби |
Колективні та інд.засоби захисту, технологічні очисні засоби, золоуловлювач |
|
Шум, вібрація |
Димососи, насоси, вентилятори |
Звукоізоляція з скловати і пінопласту.Шумоізоляція, індивідуальні засоби захисту |
|
Запиленість |
Паливопідготовка, викиди золи з димової труби |
Пило- і золоочистка |
