Полезная лучевоспринимающая поверхность топки
Полная площадь стен топки FСТ 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.
НТЛ = å НЛ, [ м2] (3.7)
Лучевоспринимающая поверхность участка НЛ – это площадь условной непрерывной плоскости, которая по тепловосприятию эквивалентна действительной, незакрытой теплоизоляционными материалами и незагрязнённой поверхности нагрева в топке.
НЛ i = F 'ПЛcФ, [ м2] (3.8)
где F 'ПЛ – площадь, занятая лучевоспринимающей поверхностью, м2; cФ- 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 cФ можно определить по номограмме.
Степенью экранирования топки называется отношение суммарной лучевоспринимающей поверхности топки НТЛ к полной площади его стен F СТ.
c = НТЛ / F СТ.
Коэффициент тепловой эффективности одного экрана – отношение количества лучистой теплоты, воспринятой поверхностью определённого участка стен топки к падающему на участок тепловому потоку.
yi = z iНЛi/ 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.
yСР = åz iНЛi / 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
аТ= [аФ+ (1- аФ)r] /[(1- (1- аФ) (1-r) (1- yСР)]; (3.12)
б) для камерных топок
аТ= аФ/ [аФ+ (1- аФ)yСР]; (3.13)
где r = R/FСТ; R – площадь зеркала горения слоевой топки, м2; FСТ – площадь стен топочной камеры, м2; yСР – среднее значение коэффициента тепловой эффективности лучевоспринимающих поверхностей, определяются по уравнению (3.11); аФ– 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:
аФ= 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 = 3,6VT/FCT; (3.15)
где VT – активный объём топки, м2; FCT – 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= kHE + kЗЛmЗЛ + kКc1c2; (3.16)
Коэффициент ослабления лучей несветящейся частью топочной среды kHE,1/(м МПа:
kHE = rПkГ; (3.17)
где rП = rRO2+ rH2 O – суммарная объёмная доля 3-х атомных газов; kГ- коэффициент ослабления лучей 3-х атомными газами, 1/(м МПа), определяется по формуле или номограмме.
kГ=[ (7,8+162H2)/(3,16ÖPnS) –1)] (1- 0,37Т’’Т /1000); (3.18)
Суммарное парциальное давление 3-х атомных газов Pn:
Pn = P rП;
где Р – давление в топке, МПа.
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами kЗЛ, 1/(м МПа), при сжигании твёрдого топлива в слое, определяют:
kЗЛ= 5,8/(3Ö(ТТ’’)2);
Средняя массовая концентрация золы mЗЛ в продуктах сгорания, кг/кг, определяется по формуле:
mЗЛ = АРаУН / (100 GГ); (3.19)
где аУН – доля золы, уносимой из топки газообразными продуктами сгорания; GГ – масса продуктов сгорания при сжигании 1 кг твёрдого или жидкого топлива, кг/кг
GГ = 1- АР /100 + 1,306aV°; (3.20)
Ослабление излучения коксовыми частицами kК 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.
