Степень черноты топкидля сжигания твердого топлива

Полезная лучевоспринимающая поверхность топки

 

Полная площадь стен топки F_СТ есть суммарная площадь всех поверхностей, ограничивающих объём топочной камеры: экранированных и неэкранированных стен свода, выходного окна, пода или верхней половины холодной воронки и, если топка слоевая, площади зеркала горения (из чертежа).

Площадь лучевоспринимающей поверхности рассчитывают суммированием площадей лучевоспринимающих поверхностей отдельных участков.

                                        Н^Т_Л = å Н_Л, [ м²]        (3.7)

Лучевоспринимающая поверхность участка Н_Л – это площадь условной непрерывной плоскости, которая по тепловосприятию эквивалентна действительной, незакрытой теплоизоляционными материалами и незагрязнённой поверхности нагрева в топке.

 

                                    Н_{Л i} = F '_ПЛc_Ф, [ м²]                                 (3.8)

где F '_ПЛ – площадь, занятая лучевоспринимающей поверхностью, м²; c_Ф- угловой коэффициент или фактор формы лучевоспринимающей поверхности данного участка.

Площадь, занятая лучевоспринимающей поверхностью:

 

                                                        F '_ПЛ = b l, [ м²]              (3.9)

где b – расстояние между осями крайних труб лучевоспринимающей поверхности, м; l – освещённая длина труб данной поверхности, м, которую определяют по чертежам и эскизам котельного агрегата.

Рассчётную ширину экрана b, подсчитывают по формуле:

b = S (Z-1), м

где b - шаг труб, м; Z - количество труб в данном экране, шт.

Угловой коэффициент c_Ф можно определить по номограмме.

     Степенью экранирования топки называется отношение суммарной лучевоспринимающей поверхности топки Н^Т_Л к полной площади его стен F _СТ.

c = Н^Т_Л / F _СТ.

     Коэффициент тепловой эффективности одного экрана – отношение количества лучистой теплоты, воспринятой поверхностью определённого участка стен топки к падающему на участок тепловому потоку.

 

y_i = z _iН_Лi/ F _СТi,       (3.10)

 где z _i  - коэффициент загрязнения или закрытия экранов огнеупорной массой; учитывает снижение тепловосприятия экранов.

При открытых гладкотрубных экранах и сжигании в топке газа или мазута z=0,65, а при сжигании твёрдого топлива в слое z = 0,6.

     Среднее значение коэффициента тепловой эффективности всей топки, входящее в уравнение (3.3) рассчитывают с учётом всех экранированных и неэкранированных её участков.

 

y_СР = åz _iН_Лi / F _СТi,                             (3.11)

Степень черноты топки

Степень черноты топкидля сжигания твердого топлива

 

Степень черноты топки также как и средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания, зависит от температуры продуктов сгорания и зависит от температуры газов на выходе из топки q’’_Т. Степень черноты определяют:

а) для слоевых и факельных слоевых топок

а_Т= [а_Ф+ (1- а_Ф)r] /[(1- (1- а_Ф) (1-r) (1- y_СР)];       (3.12)

б) для камерных топок

а_Т= а_Ф/ [а_Ф+ (1- а_Ф)y_СР];                                 (3.13)

где r = R/F_СТ; R – площадь зеркала горения слоевой топки, м²; F_СТ – площадь стен топочной камеры, м²; y_СР – среднее значение коэффициента тепловой эффективности лучевоспринимающих поверхностей, определяются по уравнению (3.11); а_Ф– эффективная степень черноты факела (зависит от вида сжигаемого топлива).

При слоевом и камерном сжигании твёрдого топлива образуется пламя, состоящее из газообразных продуктов сгорания топлива, в объёме которых распределены твёрдые частицы золы и кокса.

Эффективную степень черноты факела при сжигании твёрдых топлив, которая зависит от излучательной способности трёхатомных газов RO₂ и H₂O и твёрдых частиц золы и кокса, расчитывают из уравнения:

а_Ф= 1- е ^–КРS;            (3.14)

 где е – основание натуральных логарифмов; K – коэффициент ослабления лучей топочной средой,1/(м МПа); P – давление в топке (обычно 0,1МПа), МПа; S – эффективная толщина излучающего слоя, м.

                                            S = 3,6V_T/F_CT;         (3.15)

где V_T – активный объём топки, м²; F_CT – площадь стен топки, м².

     Величина крs, входящая в уравнение (3.14), называется суммарной силой поглощения топочного объёма.

     Коэффициент ослабления лучей топочной средой к,1/(м* МПа), определяют при температуре газов на выходе из топочной камеры q’’ по выражению:

 

                                       к= k_HE + k_ЗЛm_ЗЛ + k_Кc₁c₂;                      (3.16)

 

 Коэффициент ослабления лучей несветящейся частью топочной среды k_HE,1/(м МПа:

k_HE = r_Пk_Г;                           (3.17)

где r_П = r_RO2+ r_{H2 O} – суммарная объёмная доля 3-х атомных газов; k_Г- коэффициент ослабления лучей 3-х атомными газами, 1/(м МПа), определяется по формуле или номограмме.

 

k_Г=[ (7,8+162H₂)/(3,16ÖP_nS) –1)] (1- 0,37Т’’_Т /1000);    (3.18)

 

     Суммарное парциальное давление 3-х атомных газов P_n:

P_n = P r_П;

где Р – давление в топке, МПа.

     Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами k_ЗЛ, 1/(м МПа), при сжигании твёрдого топлива в слое, определяют:

k_ЗЛ= 5,8/(³Ö(Т_Т’’)²);

     Средняя массовая концентрация золы m_ЗЛ в продуктах сгорания, кг/кг, определяется по формуле:

m_ЗЛ = А^Ра_УН / (100 G_Г);                                         (3.19)

где а_УН – доля золы, уносимой из топки газообразными продуктами сгорания; G_Г – масса продуктов сгорания при сжигании 1 кг твёрдого или жидкого топлива, кг/кг

G_Г = 1- А^Р /100 + 1,306aV°;            (3.20)

Ослабление излучения коксовыми частицами k_К в формуле (3.16) учитывает величины c₁c₂, которые при слоевом сжигании высокореакционных топлив (каменные и бурые угли, торф, древесина, сланцы) может быть принята 0,015; для малореакционных топлив (антрациты, полуантрациты, тощие угли) – 0,03.