1598005868-03648c969f647e9d2289db563a03b78d (811236), страница 51
Текст из файла (страница 51)
'Температурный уровень в любой точке топочной камеры определяется соотношением между тепловыделением при сгорании топлива и охлаждением топочных газов. На начальном участке факела имеет место интенсивное выделение тепла и резкий подъем температуры, а затем по длине факела росттемпературы замедляется и начинается спад, обусловленный охлаждением топочных газов, состоящих из продуктов сгорания и обедненной горючей смеси. Следовательно, строго говоря, расчеты теплообмена и горения в топке должны производиться совместно, что чрезвычайно сложно.
Практически расчет топки строится иначе. При расчетах суммарного лучистого теплообмена делается предположение о мгновенном сгорании топлива, но коэффициенты, входящие в расчетные формулы, подбираются па основе данных испытаний топок. Это позволяет обеспечить вполне приемлемую для практических целей точность расчета. Средняя эффективная температура определяется с учетом изменения температуры в реальных топках и механизма процессов горения (кинетики горения). Для расчета этой температуры необходима формула, позволяющая оценить изменение температуры по ходу факела в топочной камере, например 255 где д4 — потеря тепла от механической неполноты сгорания, 7о', Ох=33,913 МДж/кг (8100 ккал/кг) — теплота сгорания кокса; 1чй — низшая теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг.
Используя номограммы, можно рассчитывать время сгорания полифракционного пылеугольного факела при заданной неполноте сгорания или неполноту сгорания прн заданном времени сгорания в топках с сухим или жидким шлакоудалением. Кроме того, можно анализировать влияние на процесс горения " режимных факторов (коэффициент избытка воздуха и температура его подогрева, начальная концентрация кислорода и т. д.). Номограммы позволяют также рассчитывать динамику выгорания топлива по длине факела на тех его участках, где справедливо допущение его однородности, и сравнивать различные топочные устройства по интенсивности процесса горения. формула, предложенная А.
М. Гурвичем и А. Г. Блохом для анализа влияния характера температурного поля на лучистый теплообмен в топках различной мощности, оборудованных горелками разных конструкций. Эта формула имеет вид 8=(а "г — Аз З )ш (9-34) где Л вЂ” относительное расстояние от места ввода топлива, выраженное в долях полной длины факела; А, а, р — опытные коэффициенты, которые можно определить„зная температуру начала факела 8„, температуру на выходе из топки 8, и координату 2„, определяющую положение максимума температуры в топочной камере. Температура иа выходе из топки 8, может быть известна из опыта нли определена существующими методами расчета теплообмена в топке.
Опытные данные распределения температуры в топочной камере, полученные в ЦКТИ имени И.И. Ползунова, ВТИ имени Ф. Э. Дзержинского и в других организациях, показывают, что величина Я„зависит от конструкции горелочных устройств, числа ярусов расположения горелок, сорта сжигаемого топлива и способа шлакоудаления. При одноярусном расположении вихревых горелок или тангенциальиом расположении прямоточных максимум температуры находится примерно на уровне оси горелок. Можно считать, что величина Л„в первом приближении не зависит от режимных факторов при налаженном процессе горения в диапазоне изменения режимных параметров, имеющем место при эксплуатации паровых котлов.
Обработка опытных изотерм топочного пространства показала, что при сухом шлакоудалении для сжигания пыли антрацитов и тощих углей значение Л„близко к 0,3. При сжигании пыли каменных и бурых углей, а также пыли антрацитов в топках с утепленными воронками в режиме жидкого шлакоудаления величина 2„ принимает несколько меньшие значения, 0,15 — 0,25 (для одноярусного расположения вихревых горелок и тангенциальной компоновки прямоточных горелок при жидком шлакоудалении Я„ближе к 0,15). Сам закон осреднения температуры, отражающий механизм процесса, можно установить с помощью уравнений, описывающих выгорание факела.
Например, для горения пыле- угольного факела в кинетической области из уравнения (9-18) видно, что при интегрировании нужно осреднить комплекс з яг, з <г> Й,тф, пропорциональный , поскольку й, Ох (х) ( Е 1" Лх Ы вЂ” е ° ~та з., р-8 н г(т — —, где ш-8 — скорость газов в О в топке (пропорциональна температуре). Следовательно, сред- 256 Рнс.
9-(З, График дли определении средней 4д температуры факела нюю температуру факела 6ф Тф/Та йз для данного случая можно найти из соотношения аз ! з дта 8 ои з 1,47 яг„е, ((р Ез (л) (9-35) йу вв йу рв й() Интеграл в левой части равенства (9-35) для различных значений 6„2„Е((Г(Та) ' и начальной относительной температуры факела 6, с использованием формулы (9-34) определялся численно. Затем путем графического решения трансцендентного уравнения (9-35) вычислялась средняя температура 6ф.
При этом оказалось, что эта температура при постоянных значениях 6; н 2, сравнительно мало меняется при изменении величин Е)(ТгТ,) и 6„. Поэтому для определения 6ф можно рекомендовать осредненную однозначную зависимость 64 = ~(6„2м) график которой представлен на рнс. 9-13. Конечное значение механической неполноты сгорания (на выходе из топки) при горении в кинетической области рассчитывается по средней температуре, найденной с помощью формул (9-34) и (9-35). В таком расчете, по существу, определяется конечное выгорание неизотермического факела; изменение температуры по ходу факела описывается формулой (9-34). Для горения пылеугольного факела в диффузионной области среднюю температуру факела можно найти, осредняя при интегрировании комплекс 1)т/р.
Таким образом, температуру 6ф можно определить из следующего соотношения: ! Е" (2) Лг В" ет (е) е~~ о (9-36) так как ()-6" (см. $3-2). Зависимость коэффициента диффузии от температуры сравнительно мало отличается от квадратичной (см. $3-2), поэтому равенство (9-36) близко к тождественному. Следовательно, результаты расчетов выгорания факела в диффузионной области будут мало зависеть от температуры, если в формуле (9-25) перейти от времени выгорания к длине факела.
' Величина Е((цг,) выше называлась критерием Аррениуса. Чзв заказ и мев 2за Среднюю температуру факела тоже можно определить из графика на рис. 9-13. Учитывая, что горение пылеугольного факела в промежуточной области идет чаще с преимущественным влиянием кинетических факторов, а также в целях единообразия н простоты расчетов было решено и в этом случае среднюю температуру Яз определять по рнс. 9-13. 9-$, ОЕРАЕОТКА ДАННЫХ ИСПЫТАНИЙ ТОПОК.
КИНЕТИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ Изложенная методика расчета выгорания пылеугольного факела была использована для обработки данных испытаний камерных топок с сухим и жидким шлакоудалением и опытов на полупромышленных и лабораторных установках. Обработаны результаты свыше 500 опытов, проведенные в топках паровых котлов различной конструкции и производительности при фронтовом, встречном н угловом расположении горелок. Было рассмотрено сжигание антрацита, тощих, каменных и бурых углей, а также фрезерного торфа в широком диапазоне режимных параметров. Обработаны также данные, полученные при балансовых испытаниях и исследовании процесса горения в топках с пережимом.
Опытный материал, достаточно полно охватывающий изменение основных режимных параметров топочного процесса в промышленных условиях, заимствован нз отчетов ЦКТИ, ВТИ и других организаций, а также из периодической литературы. Сама обработка опытов заключалась в следующем. По элементарному составу топлива и его теплоте сгорания, а также по потерям от механической неполноты сгорания ао и коэффициенту избытка воздуха а в соответствии с формулами (9-19), (9-20) н (9-33) находились величины а, р и 1,(х).Средняя температура факела определялась по рис.
9-13. Положение максимума температуры находилось по опытным нзотермам или задавалось. Для фракционного состава топлива, обычно характернзуемого остатками на ситах )тоо и %оо, по рнс. 9-4 определялся параметр л, а по выражениям (9-8) и (9-17)— соответственно значения 6 н начальный размер самой крупной частицы бм. Далее по найденным величинам 1,(х), а и л с помощью номограмм на рнс. 9-10 — 9-12 определялась величина й~т/(~бщ) илн Нпо0т/(()б~о~), а затем прн известном временн пребывания частнц топлива в топке вычислялась видимая константа скорости горения йь Прн определении времени пребывания частиц топлива в топке принималось, что скорости топливных частиц и их температуры равны соответствующим скоростям н температурам газового потока.
Кроме того, считалось, что топка равномерно н полностью заполнена факелом. На основании этих допущений время сгорания пыли определялось по формуле — — г Ята 0„ (9-37) ву„тв (в0„/У,) У,(т /атз) где У,— объем топки, м', ӄ— объем продуктов сгорания при нормальных условиях, м'/кг;  — расход топлива, кг/с. По сути дела, формула (9-37) выражает время пребывания газов в топочной камере при ее заполнении. Анализ показал, что допущение о совместном движении частиц и газового потока и о равенстве их температур можно принимать только для мелких частиц (меньше 300 мкм).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
