Определение размеров топочной камеры, конвективного газохода и размещение горелок. Объем топки котла

5 Расчет топки

5.1 Составление эскиза топки

и расчет ее характеристик

Для определения поверхности стен топки () и ее объеманеобходимо начертить эскиз топки и по нему определить основные её размеры. Эскиз топки составляется на основании чертежа топочной камеры типового котла, указанного в задании к проекту.

Объем топки /рис.5.1/ ограничивается осевой плоскостью экранных труб стен и потолка, поверхностью, проходящей через первый ряд труб ширм или фестона, плоскостью пода газомазутного котла или горизон­тальной плоскостью, отделяющего половину высоты холодной воронки пылегазового котла. При этом, отсеченная горизонтальной плоскостью нижняя часть холодной воронки в объеме топки не учитывается.

Полная поверхность стен топки вычисляется по размерам (на эски­зе топки) поверхностей, ограничивающих объем топки.

, м2(5.1)

Например, для газомазутной толки на рис.5.1 (а)величинуможно определить следующим образом :

, м2,

где -соответственно .высоты топки, ее призмати­ческой части и выходного окна в области фестона, м; - ширина и глубина топки, м.

а - топочная камера для газа и мазута;

в – то же для твердых топлив с твердым шлакоудалением

Рис. 5.1. Эскизы топочных камер

Для пылегазовой топки на рис, 5.1 /в/ боковая поверхность определяется как сумма поверхностей двух прямоугольников и трапеций. При этом на рис. 5.1 /в/ дополнительные размеры обозначены следую­щим образом:соответственно высоты ширм, газово­го окна и холодной воронки топки, м:- соответственно глубины ширм, пода топки и верхнего прямоугольника, м.

Объем камерной топки определяется по формуле

Основные размеры топок малых котлов типа ДЕ и КЕ приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1 – Основные размеры топок котлов типа ДЕ, КЕ

Данные этой таблицы можно использовать для расчета теплообмена в топках котлов ДЕ и КЕ производительностью до 10 т/ч (0,3 кг/с).

Составление эскиза топки и расчет величин ипозволяет определить коэффициент тепловой эффективности экранов топки, затем произвести расчет теплообмена в топке.

(5.3)

Здесь ,

где - угловой коэффициент экранов;- коэффициент загрязнения лучевоспринимающих поверхностей (принимается по табл. 5.2). Величина- для открытых экранов из гладких труб одностороннего или двухстороннего облучения определяется из номограммы 1; а для поверхностей нагрева из плавниковых труб, а также для первого ряда ширм или фестона

Таблица 5.2 Коэффициент загрязнения

Величина ζ ошипованных экранов, покрытых обмазкой, в топках с жидким шлакоудалением рассчитывается по формуле

ζ = в(0,53 – 0,25 · 10ˉ³·t), (5.4)

где в =1,0 для однокамерных топок и в = 1,2 - для полуоткрытых топок /с пережимом/ t=t- 50 °С - температура плавления шлака.

Для плоскости, отделяющей объем топки от входа в ширмы или фестон, условный коэффициент загрязнения в выходном окне топки ζ

ζ= β ×; β = А/, (5.5)

где А - температурный коэффициент, принимающий значения 1100° -для твердых топлив; 900° - для мазута и 700° - для природного газа.

При расчете величины необходимо учесть: что для неэкранированного участка стены топки

studfiles.net

Тепловой расчет топки

Рассчитываем площади ограждающих поверхностей топки.

Рис.6. Схема топки котла ДЕ-6,5-14ГМ и ее основные размеры

Боковые стены:

м2.

Фронтальная стена:

м2.

Задняя стена:

Под и потолок топки:

2,735 · 1,66 -= 4,155 м2.

Общая площадь ограждающих поверхностей в топке:

м2.

Для упрощения расчета принимаем среднюю высоту топки, равную 2,6 м.

Тогда объем топки будет равен:

Vт= 2,735 · 1,66 ∙ 2,6 -∙ 2,6= 10,8 м3.

По справочным данным [4, с.248] объем топки равен 11,21 м3 (погрешность расчета составляет 3,6 %).

Полезное тепловыделение в топке:

=∙-= 35708 ∙– 1,1 ∙ 380,92 = 35110

По диаграмме, при, находим соответствующую этому теплосодержанию температуру (), которая и является температурой горения, то есть той температурой, которую имели бы газы, если бы в топке не было теплообмена.

1850

Далее производится расчет температуры дымовых газов на выходе из топки.

Результаты расчета сводим в таблицу 6.

Таблица 6

Расчет температуры газов на выходе из топки

Продолжение табл. 6

Продолжение табл. 6

Продолжение табл. 6

Температуры дымовых газов на выходе из топки оказалась равной 1095 . По справочным данным [4, с.250], ϑт” = 1079.

Расхождение со справочными данными оказались не значительными, лишь 16 , что составляет примерно 1,5 %, поэтому расчет температуры газов на выходе из топки выполнен правильно.

studfiles.net

Определение размеров топочной камеры, конвективного газохода и размещение горелок

Топочная камера проектируемого котла представляет собой параллелепипед (ат - ширина, bт – глубина, hт – высота)

Объём топочной камеры ограничивается осевой плоскостью экранных труб стен и потолка. Сечения топки по осям труб экранов fт определяется на основании опробированной в практике плотности тепловыделения по сечению топки qf

fт= , м2 (9)

Ширина и глубина топочной камеры выбираются исходя из размеров пламени горелок и их тепловой мощности. В курсовом проекте используются автоматические горелки Weishaupt [ ]. Размеры сечения топочной камеры определяются по номограмме рис.9.1

рис 9.1

Тепловая мощность горелки

, кВт (9.1)

где Вр – объёмный расход природного газа, м3/ч;

- низшая теплота сгорания газа, кДж/м3.

В котлах малой производительности( до 25 т/ч) устанавливается одна горелка на котёл. Тип подходящей горелки выбирается по каталогу[ ].

Результат выбора горелки представлен в табл. 9.1

Таблица 9.1

Объём топочной камеры котла выбирается исходя из допустимого теплового напряжения топочного объёма .

, м3 (9.2)

Результаты расчёта сечения, объёма и высоты топочной камеры представлены в табл. 9.2

Таблица 9.2

Наименьшее сечение конвективного газохода определяется исходя из объёма газов на входе в шахту и по их экономически оптимальной скорости

, м2 (9.3)

где Fk – сечение, м2; - температура дымовых газов на входе в газоход, оС; К – коэффициент живого сечения потока; – оптимальная скорость дымовых газов, м/с.

Коэффициент живого сечения потока

, (9.4)

где S1 – шаг труб в поперечном к потоку газов сечении, мм; d – наружный диаметр труб, мм.

S1 S1 d

поток газов

Предварительно были выбраны d=51 мм, S1= 100 мм. Результаты расчёта представлены в табл. 9.3

Таблица 9.3

Расчётная поверхность стен топочной камеры

, м2 (9.5)

Расчётный объём топочной камеры

, м3 (9.6)

Результат определения представлен в табл. 9.4

Таблица 9.4

Тепловой расчёт топочной камеры

10.1. Полезное тепловыделение в топке

, кДж/м3 (10)

где - низшая теплота сгорания сухого природного газа, кДж/м3; - теплота внешнего воздуха. Поскольку холодный воздух предварительно не подогревается

, кДж/м3 (10.1)

Результаты расчёта приводится в табл. 10.1

Таблица 10.1

Теоретическая (адиабатная) температура горения топлива.

Температура, υа определяется по табл. 7.3 путём интерполяции энтальпии газов топочной камеры по формуле

, оС (10.2)

Результат расчета, представлен в табл. 10.2

Таблица 10.2

megaobuchalka.ru

Поверочный тепловой расчет топки парового котла

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«Поверочный тепловой расчет топки парового котла»

Вариант № 29

Задание

Произвести поверочный тепловой расчет отдельных поверхностей нагрева и свести тепловой баланс котла ТП-230:

Характеристика котла ТП-230

1. Номинальная паропроизводительность Dном =229 т/ч= 63,6 кг/с;

2. Температура перегретого пара tпп =509°С;

3. Давление перегретого пара рпп =12,6 МПа;

4. Давление в барабане котла рбар =13,6 МПа;

5. Температура питательной воды tпв =219°С;

6. Давление питательной воды рпв =11,5 МПа;

7. Вид топлива: бурый уголь, месторождение Анадырское, марка-3Б, класс-Р;

8. Топка имеет металлическую наружную обшивку.

1. Описание конструкции котла

По характеру движения рабочей среды парогенератор ТП-230 относится к агрегатам с естественной циркуляцией. Рабочая среда непрерывно движется по замкнутому контуру, состоящему из обогреваемых и не обогреваемых труб, соединенных между собой промежуточными камерами - коллекторами и барабанами. В обогреваемой части контура вода частично испаряется, образовавшийся пар отделяется от воды в барабанах и, пройдя через пароперегреватель, подается на турбину. Испарившаяся часть котловой воды возмещается питательной водой, подаваемой питательным насосом в водяной экономайзер и далее в барабан.

Парогенератор ТП-230 выполнен по П-образной схеме. В одной его вертикальной шахте расположена топочная камера, в другой экономайзер и воздухоподогреватель, вверху в поворотном горизонтальном газоходе размещается конвективный пароперегреватель.

Характерной особенностью парогенераторов этой серии является наличие двух барабанов, соединенных по пару и воде между собой пароперепускными трубами. Начальная стадия отделения пара от воды происходит в основном в разделительном барабане меньшего диаметра. Последующее осушение пара происходит в основном барабане большего диаметра. Водоопускные трубы включены в основной барабан около его нижней образующей.

Размещение над топочной камерой двух барабанов хорошо компонуется с конструкцией топочных экранов. Сверху топка ограничивается потолочными трубами, которые являются продолжением труб фронтального экрана и включаются верхними концами непосредственно в разделительный барабан.

Дымовые газы выходят из топочной камеры через разведенные (фестонированные) в 4 ряда трубы заднего экрана, также включенные верхними концами в разделительный барабан.

Подъемные трубы работают друг с другом параллельно, однако их конфигурация, длина, освещенность факелом различна. Для обеспечения надежной циркуляции их группируют в отдельные контуры. В контур циркуляции включают подъемные трубы, идентичные по своему гидравлическому сопротивлению и тепловой нагрузке. Каждый отдельный контур имеет свои опускные трубы. В котле ТП-230 16 контуров циркуляции: по 3 контура на боковых экранах и по 5 на фронтовом и заднем экранах.

Пароперегреватель чисто конвективного типа. Регулирование температуры перегретого пара производится двумя пароохладителями поверхностного типа. Охлаждение и частичная конденсация пара осуществляется за счет нагрева части питательной воды, отводимой с этой целью из питательной линии в пароохладитель.

Двухступенчатый экономайзер, служащий для подогрева питательной воды уходящими газами, состоит из отдельных пакетов змеевиков.

Трубчатый воздухоподогреватель, предназначенный для нагрева дутьевого воздуха, транспортирующего угольную пыль при сжигании твёрдого топлива и подаваемого в зону горения топлива, состоит из двух ступеней, между которыми размещается нижняя часть (ступень) экономайзера.

2. Расчет объемов продуктов сгорания, объемных долей трехатомных газов и концентраций золовых частиц в газоходах котла. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания топлива

2.1 Расчетные характеристики топлива

По табл. I [2], определяем состав рабочей массы топлива, %:

− влажность WP =22,0;

− зольность AP =13,3;

− сера

− углерод CP =47,9;

− водород HP =3,7;

− азот NР =0,7;

− кислород OP =11,8.

Низшая теплота сгорания

Приведенные характеристики, %∙кг/МДж:

− влажность WП =5,14;

− зольность АП =3,10.

Коэффициент размолоспособностиКло =1,0.

Выход летучих на горючую массу

Температура начала размягчения золы t2 =1460°С; начала жидкоплавкого состояния золы t3 =1500 °С.

2.2 Теоретический объем воздуха

Теоретический объем воздуха

2.3 Теоретические объемы продуктов сгорания

Теоретические объемы продуктов сгорания, получаемые при полном сжигании 1кг топлива с теоретическим количеством воздуха, м3 /кг, определяем по формулам (2,2)¸(2,5) [2]:

2.4 Коэффициент избытка воздуха

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки для камерной топки с твердым удалением шлака принимаем по таблице, 1.7 [2], aт =1,2.

Присосы воздуха в газоходах котла (на выходе из газохода) принимаем по табл. табл. 1.8 [2]:

− присосы воздуха в топку

− присосы воздуха в фестон

− присосы воздуха в пароперегреватель I ст.

− присосы воздуха в пароперегреватель II ст.

− присосы воздуха в экономайзер II ст.

− присосы воздуха в воздухоподогреватель II ст.

− присосы воздуха в экономайзер I ст.

− присосы воздуха в воздухоподогреватель I ст.

− присосы воздуха в систему пылеприготовления

2.5 Объемы продуктов сгорания

Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов и концентрации золовых частиц по газоходам котла представлены в табл. 2.1

Таблица 2.1

Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов и концентрации золовых частиц

2.6 Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания

mirznanii.com

Расчет тепловых процессов топки котла(метод указания для курсового)

Министерство путей сообщения Российской Федерации

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

Кафедра “Тепловозы и тепловые двигатели”

В.М. Баранов

РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ТОПКИ КОТЛА

Методические указания

по выполнению курсовой работы для студентов

ИТиПС и ИИФО специальности “Локомотивы”

Хабаровск

Рецензент: Доктор технических наук, профессор кафедры “Безопасность жизнедеятельности” Дальневосточного государственного университета путей сообщения В.Д. Катин

Баранов, В.М.

Б241 Расчет тепловых процессов топки котла: Методические указания к курсовой работе / В.М Баранов. – Хабаровск:Изд-воДВГУПС, 2003. – 24 с.: ил.

Методические указания соответствуют государственному стандарту дисциплины “Физические основы теплоиспользования железных дорог” специальности 1507.04 “Тепловозы”.

Рассмотрены общие понятия о топках промышленных паровых котлов и изложена методика теплового расчета этих топок.

Предназначено для студентов третьего курса ИТиПС и студентов четвертого курса ИИФО.

© Дальневосточный государственный университет путей сообщения

(ДВГУПС), 2003

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

1. ТИПЫ ТОПОК ПАРОВЫХ КОТЛОВ

2. РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ТОПКИ КОТЛА

2.1. Расчет необходимого объема воздуха и объема продуктов сгорания топлива

2.2. Составление теплового баланса котла

2.3. Определение температуры газов в зоне горения топлива

2.4. Расчет геометрических параметров топки

2.5. Площади поверхностей топки и камеры догорания

2.6. Расчет температуры газов на выходе из топки

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Курсовую работу “Расчет тепловых процессов топки котла” по дисциплине “Физические основы теплоиспользования на железнодорожном транспорте” выполняют студенты тепловозной специальности дневной формы обучения в шестом семестре и заочной формы обучения в восьмом семестре.

Методические указания к курсовой работе содержат две части. Первая часть дает общее понятие о топках котлов. Во второй части содержатся исходные данные для расчетов, отдельно для студентов дневной формы и студентов заочной формы обучения. Студенты дневной формы принимают к расчету исходные данные по номеру своей фамилии в классном журнале, студенты заочной формы – по месту жительства и последней цифре шифра зачетной книжки. Необходимые для расчетов справочные данные приведены в таблицах приложения.

Особенность расчетов такова, что последующие расчеты основываются на результатах предшествовавших расчетов. Поэтому приходится постоянно обращаться к страницам написанным ранее, что увеличивает время работы над расчетами. Рекомендуется черновые расчеты проводить на бумажной полосе. В которой слева пишется формула, затем значение справочных величин и результат с размерностью.

При оформлении отчета следует учитывать правила ЕСКД. Так все расчеты нумеруются, например:

1.1.Расчет необходимого объема воздуха и объема продуктов сгорания топлива

1.1.1.Рабочая масса угля

1.1.2.Теплота сгорания угля и т.д.

Расчетные формулы пишутся дважды. Сначала пишут формулу в буквах (символах), а затем с новой строки в числах и пишут размерность результата.

Подрисуночная надпись делается так: Рисунок 1.1 – Диаграмма Н-tдымовых газов

Подпись над таблицей делается полная. Таблица 1.3 – Числовое значение q3

Каждая страница оформляется рамкой: слева пробел 20 мм, сверху, справа и снизу – по 5 мм. Страница ставится в правом нижнем углу рамки.

1. ТИПЫ ТОПОК ПАРОВЫХ КОТЛОВ

Котлом называют замкнутый объем, в котором размещается вода и её пар. Этот объем у промышленных котлов состоит из верхнего барабана 1 и нижнего барабана 2 диаметром по одному метру (рис. 1). Барабаны сообщаются кипятильными трубами 3, которые концами ввальцованы в

отверстия обоих барабанов. Дополнительный объем образуют экранные трубы 4. Они выходят из верхнего барабана и в один слой покрывают поверхности потолка и боковых стен топки и вварены в коллекторы 5. Коллекторы представляют горизонтальные трубы, сообщающиеся с нижним барабаном и трубами 6 увеличенного диаметра с верхним барабаном.

Рис. 1. Схема водотрубного котла

В нижней части топочного объема 7 нанесена жирная штриховая линия 8. На этом уровне располагаются колосники ручных, полумеханических или механических топок, или под (низ) камерной топки для сжигания мазута или газа. На передней стенке 9 устанавливают пневмомеханические забралыватели угля, или выполняют шуровочное отверстие ручной топки, или устанавливают мазутные и газовые горелки.

При превращении воды в пар, соли и другие примеси остаются в котловой воде. Они образуют кристаллы, хлопья и другие образования, которые оседают на днище нижнего барабана. Там же уложена перфорированная (дырчатая) труба 10 с вентилем 11. Если периодически открывать вентиль, то часть воды с осевшим осадком (шламом) выбрасывается из котла в дренаж.

Это действие называют периодической продувкой котла. Если вентиль 11 держать немного открытым постоянно, то продувка котла будет непрерывной.

Газообразные продукты сгорания топлива выходят из топочного объема в камеру догорания 12 через окно в дальней части задней стенки 13 топки. В камере 12 они двигаются в направлении к нам и через окно в задней стенке 14 камеры догорания выходят в объем занятый кипятильными трубами. Здесь они двигаются от нас между стенкой 14 и перегородкой 15. Проходят в окно перегородки 15 и в объеме 16 двигаются к нам. Затем газы уходят через окно в задней стенке 17 или через подпольный газоход и оказываются в экономайзере, где нагревают питательную воду, которая подается в котел насосом под поверхность воды в верхнем барабане по перфорированным трубам 18.

Схема топки с ручным отоплением приведена на рис. 2. Здесь в передней стенке топки выполнено шуровочное отверстие 1 для подачи угля на поверхность колосников 2. Дверца 3 нормально закрыта. Воздух под колосники нагнетается дутьевым вентилятором в зольник 4 по каналу 5, имеющему задвижку для регулирования количества воздуха и ее тягу 6. Колосники называются поворотными. Они связаны рычагами 7 с тягой 8, имеющей приводной рычаг 9. Когда под горящим топливом образуется толстый слой золы, препятствующий проходу воздуха к углю, то рычаг 9 перемещается вверх и вниз. При этом колосники 2 наклоняются, слой золы разрушается и она подает в зольник.

Рис. 2. Ручная топка

На рис. 3 показана схема полумеханической топки. Здесь подача топлива механизирована, а золоудаление, как и у ручной топки, требует затраты мышечной энергии кочегара. На складе топлива установлена дробилка. От неё по транспортеру дробленый уголь подается в бункер 1. В его нижней части установлен питатель 2, подающий уголь в полость механического забрасывателя. Он представляет вал 3 с лопатками, от удара которых уголь разбрасывается по поверхности колосниковой решетки с поворотными колосниками. Однако мелочь далеко не улетает и образует завал у передней стенки топки.

Рис. 3. Полумеханическая топка

Поэтому часть дутьевого воздуха 5, идущего в объем зольника 6,подается в полость 4. В её наклонной поверхности выполнен ряд отверстий. Выходя струями из этих отверстий, воздух увлекает с собой мелочь и разбрасывает её по всей колосниковой решетке.

В механической топке (рис. 4) как углеподача, так и золоудаление механизированы. Дробленный уголь из бункера 1 подается питателем 2 к валу забрасывателя 3. Забрасыватель подает уголь на дальнюю поверхность цепной решетки 5. Мелочь рассеивается струями воздуха из полости 4. Забрасыватель может устанавливаться один, два или три, что зависит от

ширины топки. При этом электродвигатель у всех забрасывателей и питателей один. Решетка состоит из двух плоских цепей 5 одетых на звездочки ведомого вала 6 и ведущего вала 7.

Рис. 4. Механическая топка

Привод решетки осуществляется от электродвигателя через понижающий редуктор с большим передаточным числом. Между цепями установлены ленточные или чешуйчатые колосники. Решетка имеет обратный ход, т.е вращается против часовой стрелки. Воздух под колосники подается по желобам 8. Перед сбросом золы в золотник над решеткой нависает свод 9, ускоряющий догорание угля. В этом разделе методических указаний показаны схема котла и схемы топок, заданных к расчету.

2. РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ТОПКИ КОТЛА

Исходные данные к расчету тепловых процессов топки котла для студентов 131 и 132 группы берутся из табл. 1

Таблица 1

Исходные данные

Паропроиз-

№водитель-

Группа 131

Группа 132

Окончание табл. 1

Примечание: см. примечание к табл. 4.

studfiles.net

Топка водогрейного котла

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к теплоснабжению, и может быть использовано в конструкциях водогрейных котлов малой мощности. Над топочной решеткой топки водогрейного котла на протяжении участка активного горения топлива сформированы нависающие продольные топочные пороги, выполненные в виде гнутых труб боковых экранов, при этом гнутые трубы выполнены Г-образными и чередуются с прямыми, вертикальные участки которых расположены параллельно, а горизонтальные отгибы обращены друг к другу и расположены над топочной решеткой, их концы сообщены друг с другом, а торцы заглушены, при этом пространство между нижними гнутыми трубами заполнено огнеупорным шамотобетоном, кроме того, нижняя сторона горизонтальных отгибов футерована огнеупорной мастикой, при этом топка водогрейного котла дополнительно снабжена системой подачи вторичного дутьевого воздуха, содержащей горизонтальные дутьевые каналы, выполненные по обеим сторонам топки, сообщенные друг с другом поперечным воздухогазопроводом, причем один из горизонтальных дутьевых каналов сообщен с источником дутья, при этом над горизонтальными дутьевыми каналами параллельно им размещены дополнительные продольные горизонтальные каналы, сообщенные с ними вертикальными патрубками, расположенными у конца продольных топочных порогов, кроме того, дополнительные продольные горизонтальные каналы снабжены горизонтальными патрубками, снабженными дутьевыми соплами, ориентированными над топочной решеткой непосредственно над слоем горящего топлива. Технический результат: повышение КПД топки водогрейного котла при сжигании бурых углей и снижение потерь тепла с уходящими газами. 2 ил.

Изобретение относится к области промышленной и коммунальной теплоэнергетики, а именно к теплоснабжению, и может быть использовано в конструкциях водогрейных котлов малой мощности.

Известен водогрейный котел, содержащий прямоугольную топку с уравновешенной тягой и поперечно обтекаемые продуктами сгорания поверхности нагрева конвективных газоходов, выполненных в виде горизонтальных трубных пучков (см. Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Каталог-справочник. - М.: НИИЭ ИНФОРМЭНЕРГО-МАШ, 1983. - 200 с. (с. 108, рис. 90 - Котел типа КВ-ТС-4-150 и с. 110-111, рис. 91 - Котел типа КВ-ТС-6,5-150)).

К недостаткам этого устройства относятся низкая эффективность сгорания угля и недостаточно эффективный теплообмен в них, что приводит к повышению температуры уходящих газов и уменьшению теплопроизводительности котла.

Известна также топка водогрейного котла, объем которой ограничен передним фронтовым, боковыми и потолочным топочными экранами, топочной решеткой и задним фронтом топки (см. Котел водогрейный Гефест -1,8-95Шп (КВм-1,8КБ) для работы на каменном и буром угле http://www.bikz.ru/production/kotly_vodogrenie/kamennyj_i_buryj_ugol/serii_gefest_0_4_0_6_0_8_l_2_mvt/kvm-l_8_kbngefest-l_8-95shp/).

Недостатки этого конструктивного решения - из-за отсутствия возможности поступления свежего воздуха ко всему объему сгорающего топлива возникают потери тепла от недожигания и неполного сгорания топлива и соответственно низкий коэффициент полезного действия.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение теплопроизводительности топки водогрейного котла.

Техническим результатом заявленного технического решения является повышение КПД топки водогрейного котла при сжигании бурых углей и снижение потерь тепла с уходящими газами за счет дополнительного поступления свежего воздуха к объему сгорающего топлива и возможности глубокого регулирования соотношения «топливо-воздух». Кроме того, формирование в топке водогрейного котла теплоаккумулирующих поверхностей интенсифицирует термическое воздействие на сжигаемый уголь.

Для решения поставленной задачи топка водогрейного котла, объем которой ограничен передним фронтовым, боковыми и потолочным топочными экранами, топочной решеткой и задним фронтом топки, отличается тем, что над топочной решеткой на протяжении участка активного горения топлива сформированы нависающие продольные топочные пороги, выполненные в виде гнутых труб боковых экранов, при этом гнутые трубы выполнены Г-образными и чередуются с прямыми, вертикальные участки которых расположены параллельно, а горизонтальные отгибы обращены друг к другу и расположены над топочной решеткой, их концы сообщены друг с другом, а торцы заглушены, при этом пространство между нижними гнутыми трубами заполнено огнеупорным шамотобетоном, кроме того, нижняя сторона горизонтальных отгибов футерована огнеупорной мастикой, при этом топка водогрейного котла дополнительно снабжена системой подачи вторичного дутьевого воздуха, содержащей горизонтальные дутьевые каналы, выполненные по обеим сторонам топки, сообщенные друг с другом поперечным воздухогазопроводом, причем один из горизонтальных дутьевых каналов сообщен с источником дутья, при этом над горизонтальными дутьевыми каналами параллельно им размещены дополнительные продольные горизонтальные каналы, сообщенные с ними вертикальными патрубками, расположенными у конца продольных топочных порогов, кроме того, дополнительные продольные горизонтальные каналы снабжены горизонтальными патрубками, снабженными дутьевыми соплами ориентированными над топочной решеткой непосредственно над слоем горящего топлива.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Отличительные признаки изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.

Признаки «над топочной решеткой, на участке, примыкающем к переднему топочному экрану, на протяжении участка активного горения топлива, сформированы нависающие продольные топочные пороги» обеспечивают формирование в котле теплоаккумулирующих поверхностей, интенсифицирующих термическое воздействие на сжигаемый уголь.

Признаки, указывающие, что нависающие продольные топочные пороги выполнены «в виде гнутых труб боковых экранов, при этом гнутые трубы выполнены Г-образными и чередуются с прямыми, вертикальные участки которых расположены параллельно, а горизонтальные отгибы обращены друг к другу и расположены над топочной решеткой, их концы сообщены друг с другом, а торцы заглушены», раскрывают конструкцию этих узлов и обеспечивают «снятие» тепла с них на нагрев воды.

Признаки, указывающие, что «пространство между нижними гнутыми трубами заполнено огнеупорным шамотобетоном» и «нижняя сторона горизонтальных отгибов футерована огнеупорной мастикой» повышают теплоаккумулирующие свойства порогов и способствуют повышению их термостойкости.

Признаки «топка водогрейного котла дополнительно снабжена системой подачи вторичного дутьевого воздуха» обеспечивают возможность глубокого регулирования соотношения «топливо-воздух».

Признаки, указывающие, что система подачи вторичного дутьевого воздуха «содержит горизонтальные дутьевые каналы, выполненные по обеим сторонам топки, сообщенные друг с другом поперечным воздухогазопроводом, причем один из горизонтальных дутьевых каналов сообщен с источником дутья» обеспечивают возможность подвода вторичного дутьевого воздуха с обеих сторон топочной решетки.

Признаки «над горизонтальными дутьевыми каналами параллельно им размещены дополнительные продольные горизонтальные каналы, сообщенные с ними вертикальными патрубками, расположенными у конца продольных топочных порогов» обеспечивают распределение вторичного дутьевого воздуха по всем дутьевым соплам.

Признаки «дополнительные продольные горизонтальные каналы снабжены горизонтальными патрубками» обеспечивают ввод вторичного дутьевого воздуха в полость топки.

Признаки, указывающие, что горизонтальные патрубки снабжены «дутьевыми соплами», обеспечивают ввод вторичного воздуха «концентрированными» струями.

Признаки, указывающие, что дутьевые сопла ориентированы «над топочной решеткой непосредственно над слоем горящего топлива», обеспечивают ввод вторичного воздуха в зону формирования факела пламени, где он напрямую взаимодействует с поверхностью горящего топлива.

На фиг. 1 показан общий вид топки водогрейного котла; на фиг. 2 показан разрез А-А топки водогрейного котла совместно с разрезом Б-Б.

На чертежах показаны пространство топки 1, топочная решетка 2, передний 3 и задний 4 фронты, потолочный 5 и боковой 6 топочный экраны, топочные пороги 7, гнутые 8 и прямые 9 трубы боковых топочных экранов 6, вертикальные 10 участки Г-образных труб и их горизонтальные отгибы 11, соединительные патрубки 12, огнеупорный шамотобетон 13, огнеупорная мастика 14, горизонтальные дутьевые каналы 15, поперечный воздухогазопровод 16, источник дутья 17, дополнительные продольные горизонтальные каналы 18, вертикальные 19 и горизонтальные 20 патрубки, дутьевые сопла 21.

Пространство топки 1 водогрейного котла ограничено топочной решеткой 2 (для сжигания топлива может быть использовано неподвижное колосниковое полотно либо механизированная топка с шурующей планкой, переталкивающими колосниками, с ленточной решеткой прямого хода и т.п.), передним 3 (он же составляет передний фронт котла) и задним 4 фронтами, потолочным 5 и боковыми 6 топочными экранами.

Нависающие продольные топочные пороги 7 выполнены над топочной решеткой 2 на протяжении участка активного горения топлива (участок, примыкающий к переднему 3 топочному экрану, длиной, равной половине длины топки 1). Топочные пороги 7 выполнены в виде гнутых 8 и прямых 9 труб боковых топочных экранов 6, при этом гнутые трубы 8 чередуются с прямыми 9 и выполнены Г-образными, вертикальные участки 10 которых расположены параллельно, а их горизонтальные отгибы 11 обращены друг к другу и расположены над боковыми участками топочной решетки 2. Их концы сообщены друг с другом соединительными патрубками 12, а торцы заглушены. При этом пространство между нижними гнутыми трубами 8 заполнено огнеупорным шамотобетоном 13, кроме того, нижняя сторона горизонтальных отгибов 11 футерована огнеупорной мастикой 14.

Топка 1 водогрейного котла дополнительно снабжается системой подачи вторичного дутьевого воздуха, содержащей горизонтальные дутьевые каналы 15, выполненные по обеим сторонам топки 1, сообщенные друг с другом поперечным воздухогазопроводом 16, причем один из горизонтальных дутьевых каналов 15 сообщен с источником дутья 17. Над горизонтальными дутьевыми каналами 15 параллельно им размещены дополнительные продольные горизонтальные каналы 18, сообщенные с ними вертикальными патрубками 19, расположенными у конца продольных топочных порогов 7. Дополнительные продольные горизонтальные каналы 18 снабжены горизонтальными патрубками 20. Продольные горизонтальные патрубки 20 снабжены дутьевыми соплами 21, ориентированными над топочной решеткой 2 непосредственно над слоем горящего топлива. Заявленное устройство работает следующим образом. Топочная решетка 2 и ее агрегаты имеют самостоятельный корпус и опорную раму, и может быть смонтирована и демонтирована, при необходимости, без нарушения монтажного положения котла. Сжигание топлива осуществляется известным образом на топочной решетке 2.

Нависающие продольные топочные пороги 7 (за счет объема, заполненного огнеупорным шамотобетоном 13) «работают» как теплоаккумулирующие объемы в полости топки 1, что значительно повышает интенсивность горения влажных топлив в особенности бурых углей за счет отдачи топливу аккумулированного тепла и обеспечения его дополнительного прогрева.

Регулирование соотношения «топливо-воздух» обеспечивают системой подачи вторичного дутьевого воздуха. Вторичный дутьевой воздух от источника дутья 17 через горизонтальный дутьевой канал 15 попадает в поперечный воздухогазопровод 16 и через вертикальные патрубки 19 в дополнительные продольные горизонтальные каналы 18, далее распределяется по горизонтальным патрубкам 20 с соплами 21, через которые дутьевой воздух вводится «концентрированными» струями в полость топки 1.

Топка водогрейного котла, объем которой ограничен передним фронтовым, боковыми и потолочным топочными экранами, топочной решеткой и задним фронтом топки, отличающаяся тем, что над топочной решеткой на протяжении участка активного горения топлива сформированы нависающие продольные топочные пороги, выполненные в виде гнутых труб боковых экранов, при этом гнутые трубы выполнены Г-образными и чередуются с прямыми, вертикальные участки которых расположены параллельно, а горизонтальные отгибы обращены друг к другу и расположены над топочной решеткой, их концы сообщены друг с другом, а торцы заглушены, при этом пространство между нижними гнутыми трубами заполнено огнеупорным шамотобетоном, кроме того, нижняя сторона горизонтальных отгибов футерована огнеупорной мастикой, при этом топка водогрейного котла дополнительно снабжена системой подачи вторичного дутьевого воздуха, содержащей горизонтальные дутьевые каналы, выполненные по обеим сторонам топки, сообщенные друг с другом поперечным воздухогазопроводом, причем один из горизонтальных дутьевых каналов сообщен с источником дутья, при этом над горизонтальными дутьевыми каналами параллельно им размещены дополнительные продольные горизонтальные каналы, сообщенные с ними вертикальными патрубками, расположенными у конца продольных топочных порогов, кроме того, дополнительные продольные горизонтальные каналы снабжены горизонтальными патрубками, снабженными дутьевыми соплами, ориентированными над топочной решеткой непосредственно над слоем горящего топлива.

www.findpatent.ru

Основные размеры топочной камеры и расчетные тепловые напряжения

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

При конструировании топочной камеры ста­вится ряд условий, которым она должна удовле­творять. Во-первых, топочная камера должна обес­печить в пределах ее объема наиболее полное сжигание топлива, так как за пределами топки горение топлива практически невозможно (допу­стимая неполнота сгорания топлива обоснована в гл. 6). Во-вторых, в пределах топочной каме­ры должно произойти охлаждение продуктов сго­рания за счет отвода теплоты к экранам до эко­номически целесообразной и безопасной темпера­туры. на выходе из топочной камеры по услови­ям шлакования или перегрева металла труб. В-тре­тьих, аэродинамика газовых потоков в объеме то­почной камеры должна исключать явления шлако­вания стен или перегрева металла экранов в от­дельных зонах топки, что достигается выбором ти­па горелок и их размещением по стенам топоч­ной камеры.

Геометрически топочная камера характеризу­ется линейными размерами: шириной фронта ат, глубиной 6Т и высотой hT (рис. 5.2), размеры ко­торых определяются тепловой мощностью топки, Рис. 5.2. Основные раз - тепловыми и физико-химическими характеристика - меры топочной камеры, ми топлива. Произведение /т = ат6т, м2, есть сече­ние топочной камеры, через которое с достаточно большой скоростью (7-12 м/с) проходят раскаленные топочные газы.

Ширина фронта тонки паровых котлов электростанций составляет аг = 9, 5 - г - 31 м и зависит от вида сжигаемого топлива, тепловой мощности(паропроизводительности) парового котла. С увеличением мощности паро­вого котла размер ат растет, но не пропорционально росту мощности, ха­рактеризуя таким образом увеличение тепловых напряжений сечения топки и скорости газов в ней. Оценочно ширину фронта ат, м, можно определить по формуле

= Шф£)0'5, (5.1)

Где D — паропроизводительность котла, кг/с; гпф — числовой коэффициент, изменяющийся от 1,1 до 1,4 с ростом паропроизводительности.

Глубина топочной камеры составляет 6Т = б - f - 10,5 м и определяется размещением горелок на стенах топочной камеры и обеспечением свободно­го развития факела в сечении топки так, чтобы высокотемпературные языки факела не оказывали давление на охлаждающие настенные экраны. Глуби­на топки возрастает до 8-10,5 м при использовании более мощных горелок с увеличенным диаметром амбразуры и при их расположении в несколько (два-три) ярусов на стенах топки.

Высота топочной камеры составляет hT = 15 — 65 м и должна обеспе­чить практически полное сгорание топлива по длине факела в пределах то­почной камеры и размещение на ее стенах требуемой поверхности экранов, необходимых для охлаждения продуктов сгорания до заданной температу­ры. По условиям сгорания топлива необходимая высота топки может быть установлена из выражения

Кор = ^гтпреб, (5.2)

Где Wr — средняя скорость газов в сечении топки, м/с; тпреб — время пре­бывания единичного объема газа в топке, с. При этом необходимо, чтобы тпреб ^ Тгор, где тГОр — время полного сгорания наиболее крупных фракций топлива, с.

Основной тепловой характеристикой топочных устройств паровых кот­лов является тепловая мощность топки, кВт:

Вк0т = Вк(СЗЇ + 0дОП+СЗг. в), (5.3)

Характеризующая количество теплоты, выделяющейся в топке при сжига­нии расхода топлива Вк, кг/с, с теплотой его сгорания кДж/кг и с учетом дополнительных источников тепловыделения (Здогъ а также теплоты посту­пающего в топку горячего воздуха QrB (см. гл. 6). На уровне расположения горелок выделяется наибольшее количество теплоты, здесь расположено ядро факела и резко растет температура топочной среды. Если отнести все тепловыделение в растянутой по высоте топки зоне горения к сечению топ­ки на уровне горелок, то получим важную расчетную характеристику - тепловое напряжение сечения топочной камеры.

/г

Максимально допустимые значения qj нормируются в зависимости от вида сжигаемого топлива, расположения и типа горелок и составля­ют от 2 300 кВт/м2 — для углей, обладающих повышенными шлакующими свойствами, до 6 400 кВт/м2 — для качественных углей с высокими темпе­ратурами плавления золы. С ростом значения qj увеличивается температура факела в топке, в том числе вблизи настенных экранов, заметно увеличива­ется тепловой поток излучения на них. Ограничение значений qj определя­ется для твердых топлив исключением интенсивного процесса шлакования настенных экранов, а для газа и мазута — предельно допустимым ростом температуры металла экранных труб.

Характеристикой, определяющей уровень энерговыделения в топочном устройстве, является допустимое тепловое напряжение топочного объема, qv, кВт/м3:

Qv = . (5.5)

Где VT — объем топочной камеры, м3.

Значения допустимых тепловых напряжений топочного объема также нормируются. Они изменяются от 140 - г 180 кВт/м3 при сжигании углей с твердым шлакоудалением до 180 - f - 210 кВт/м3 при жидком шлакоудале - нии. Величина qy прямо связана со средним временем пребывания газов в топочной камере. Это следует из нижеприведенных соотношений. Время пребывания единичного объема в топке определяется отношением факти­ческого объема топки с подъемным движением газов к секундному расход­ному объему газов:

273£ТУГ '

Тїіреб - Т7 = -------- ——---- р. О)

Кек BKQ№aTTr

Где — усредненная доля сечения топки, имеющая подъемное движение газов; значение £т = 0,75 - г 0,85; — удельный приведенный объем газов, получающийся при горении топлива на единицу (1 МДж) тепловыделения, м3/МДж; значение = 0, 3 - f 0, 35 м3/МДж — соответственно крайние значения при сжигании природного газа и сильновлажных бурых углей; Ту — средняя температура газов в топочном объеме, °К.

С учетом выражения (5.5) значение тпрсб в (5.6) можно представить следующим образом:

Ті 273 7ч

( }

Где тТ — комплекс значений постоянных величин.

Как следует из (5.7), с увели­чением теплового напряжения qy (увеличением объемного расхода газов) время пребывания газов в топочной камере уменьшается (рис. 5.3). Условию Тпреб = Тгор со­ответствует максимально допусти­мое значение qy, а этому значе­нию по (5.5) отвечает минимально допустимый объем топочной каме­ры кмин.

Вместе с тем, как это указа­но выше, экранные поверхности то­почной камеры должны обеспечить охлаждение продуктов сгорания до заданной температуры на выходе из топки что достигается опреде­лением необходимых размеров стен и, следовательно объема топочной камеры. Поэтому нужно сопоставить минимальный объем топки V^Mmi из условия сгорания топлива и необходимый объем топки из условия охла­ждения газов до заданной температуры

Как правило, Утохя > VTmm, поэтому высота топочной камеры опреде­ляется условиями охлаждения газов. Во многих случаях эта необходимая высота топки существенно превосходит ее минимальную величину, соот­ветствующую V7",H, особенно при сжигании углей с повышенным внешним балластом, что ведет к утяжелению и удорожанию конструкции котла.

Увеличения поверхностей охлаждения без изменения геометриче­ских размеров топки можно достичь применением двусветных экранов (см. рис. 2.5), расположенных внутри топочного объема. В топочных ка­мерах мощных паровых котлов при сильно развитой ширине фронта топки применение такого экрана делает сечение каждой секции в плане близ­ким к квадрату, что значительно лучше для организации сжигания топлива и получения более равномерного поля температур газов и тепловых напря­жений экранов. Однако такой экран, в отличие от настенного, воспринимает интенсивный тепловой поток с обеих сторон (отсюда и название — двусвет­ный) и отличается более высокими тепловыми напряжениями, что требует тщательного обеспечения охлаждения металла труб.

Тепловосприятие топочных экранов, полученное излучением факе­ла QJU кДж/кг, можно установить из теплового баланса топки, как разность между удельным полным тепловыделением в зоне ядра факела на уровне расположения горелок без учета отдачи теплоты к экранам, QT, кДж/кг,и удельной теплотой (энтальпией) газов на выходе из топки Н" при от­даче (потере) небольшой части теплоты во вне через теплоизолирующие стены Опот:

Qn = Qr - Н" - Qhot = (QT ~ , (5.8)

Где (/? = (5л/(<2л + <2пот) — ДОЛЯ сохранения теплоты в топке (см. п. 6.3.4). Ес­ли отнести значение Qn к единице поверхности экрана, то получим среднее тепловое напряжение поверхности нагрева, qn, кВт/м2, характеризующее интенсивность тепловой работы металла труб экранов:

BKQji ґс m

Qn - (5.9)

"ст

Где FC3T — поверхность стен топки, закрытая экранами, м2.

Одной из альтернатив газовым отопительным агрегатам являются твердотопливные котлы. Их популярность среди владельцев частных домов, не имеющих подключения к магистральным сетям, растет с каждым днем.

Сервисное обслуживание котельных наравне с правильной эксплуатацией считается невероятно важным фактором. Наша компания предлагает высококачественные услуги в данном направлении. Полный комплекс услуг позволит привести котельную в полный порядок, обеспечить ее …

Каждый человек мечтает о комфортном жилье, одним из элементов которого является тепло. Если ваш дом отапливается централизовано, то вопрос становится проще. Но не все жилые здания имеют данные блага цивилизации. …

msd.com.ua

Смотрите также

• 
  Котел висман витоденс
• 
  Годовое обслуживание котла
• 
  Чистка котла двухконтурного
• Турбо котел бакси
• 
  Ремонт котлов кчм
• 
  Теплодар котел видео
• 
  Основные элементы котла
• 
  Котел практик 8
• 
  Чистка котла навьен
• 
  Котел сибирь характеристики
• 
  Котел 160 квт