1598005868-03648c969f647e9d2289db563a03b78d (811236), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Более крупные частицы отстают от восходящего потока газов в топке. Можно полагать, что относительная скорость таких частиц равна скорости витания и таким образом учитывать увеличение времени пребывания. Поэтому при обработке опытных данных сжига. иия пыли грубого помола (бм)300 мкм) время полного выгорания факела определялось выражением Ггт. г т= тг г мт. г гзм (9-38) где т,— время пребывания топочных газов, определяемое по формуле (9-37), с; вт.,— скорость движения топочных газов, м/с; шм — скорость витания наиболее крупной частицы (см, $2-6), м/с.
Скорость движения топочных газов находится по формуле г„гав — гйг Г, ИЮ 27З (9-39) где Рт — площадь поперечного сечения топки, м'. Результаты обработки опытов были представлены в координатах 1яйг=/(10г/Тв). Бо всех случаях наблюдается согласованность опытных точек, соответствующих достаточно малой механической неполноте сгорания, которая в реальных топках имеет место при обеспеченном воспламенении, отсутствии существенной неоднородности в работе отдельных горелок, хорошем заполнении топки факелом, т. е.
при отлаженном процессе горения. Эти опытные точки располагаются вокруг некоторой средней прямой с максимальным разбросом примерно ь60 тз по абсолютному значению константы. Опытные точки, отвечающие большой механической неполноте сгорания, как правило, выпадают из общих закономерностей. Большая неполнота сгорания в основном вызывается случайными факторами. Поэтому для пыли антрацитов согласованными между собой оказались только константы, найденные при обработке данных испытаний топок с утепленными воронками, в которых механическая неполнота сгорания большей частью не превышает 3 % при жидком шлакоудалении. Результаты обработки этих опытов представлены на рис.
9-14. т/тэт 25г (дат р,г У,0 5,5 б,р б,б ~в Рис. 9-14. Зависимость 1и йг=/(109Те) для пыли аитрапитов по результатам обработки данных испытаний топок с нгндким шлакоудаленнем (й, — в м/ч) Штрняовыми лнннямн ограничена область разброса значений йов60% Результаты исследований работы призматических экранированных топок показывают, что эффективные константы горения для данной марки топки практически не зависят от конструкции горелок и их компоновки с топкой. Энергию активации Е, для пыли антрацитов, определенную по наклону средней линии (сплошная линия на рис.
9-14), можно считать равной 140,3 МДж/кмоль. Предэкспоненциальный множитель Ащ составляет примерно 4,5 10" м/с. Эти значения Е1 и йщ совпадают с таковыми для единичных частиц антрацита по опытам Л. И. Хитрина, что свидетельствует о правильности расчетной схемы.
Для пыли тощих углей кинетические константы оказались практически совпадающими с таковыми для антрацитов. Для пыли каменных углей были получены следующие значения: Е1 =125,6 МДж/кмоль; йш — — 1,9 10' м/с. Полученные результаты вычисления кинетических констант позволяют оценить область процесса горения в камерных топках при сжигании различных топлив. Так, горение антрацита и тощих углей при жидком шлакоудалении происходит в промежуточной области с преобладанием влияния кинетических факторов, а при горении каменных углей грубого помола значительную роль играют диффузионные факторы.
Обработка опытных данных горения бурого угля и торфа показывает, что кинетические константы для этих топлив почти на порядок выше, чем для антрацита, и поэтому бурые угли при грубом помоле горят практически в области, близкой к диффузионной.
На рис. 9-15 проведено сопоставление расчетных значений коэффициента диффузионного обмена аймм определенных при обработке данных испытаний топок, со значениями рассматриваемого коэффициента, найденными непосредственно по формуле азш1=Хип/)/бщ. Коэффициент диффузии В относилсЯ к сРеДней темпеРатУРе факела Тбл а кРитеРий Нуссельта (ч(цв определялся для наиболее крупной частицы ум' (твайте г м' (выдрам р Рго+ йбр З 14+ М 11 (1 13 14 Рис. 9-16. Влияние козффициеита избытка воздуха на величину ве при различном тепловом напряжении топочного объема: 0,24 мВт/ма (1); 0,2 мВт/ма (2); 0,18 мВт/м' (8); 0,16 мВт/м' (4).
(Топливо — антрацит; Яео 8 те; и=1; Гт. е 400 'С; бте=1000'С,) Рис. 9-18. Сопоставленне опытных н расчетных значений козффнциента диффузионного обмена (и/ч) для топок, работактщих на пыли бурых углей Штрннонммн нннанмн ограничена область рееброоа аяаченна ацб1 с учетом скорости ее витания. Расчетное значение апеь вычисляемое по данным горения пыли бурых углей, определялось е помощью номограммы, построенной для диффузионной области горения, т.
е. величина апщ подсчитывалась с использованием формулы (9-25) по известным неполноте сгорания и времени горения пыли. Из рис. 9-15 видно, что расчетные значения коэффициента апе1 совпадают по порядку величины с его действительными значениями. Отклонения примерно те же, что и для константы скорости горения. В целом результаты обработки опытных данных для различных типов углей свидетельствуют, что рассмотренная методика расчета выгорания пылеугольного факела достаточно правильно учитывает влияние на процесс горения элементарного состава топлива, его реакционных свойств, фракционного состава пыли, избытка воздуха в топке и температурною уровня процесса. Разброс точек на итоговых графиках объясняется воздействием факторов, не учитываемых в расчете: влиянием азродинамической обстановки в начале факела, особенностями воспламенения, неравномерностью в распределении пыли и воздуха по отдельным горелкам и т.
п. Расчеты по средним значениям полученных констант дают механическую неполноту сгорания, близкую к наиболее вероятной в отлаженном топочном процессе (примеры расчетов даны в конце главы). При устойчивом воспламенении и налаженном 9 занан иь яяа 241 режиме работы топки расчетная и опытная механическая неполнота сгорания различаются на ~ 15 зА, что соответствует точности определения неполноты сгорания в пылеугольных топках. При неналаженных режимах механическая неполнота сгорания выше. Совпадение опытной и расчетной неполноты сгорания в известной мере может служить критерием налажен- ности топочного режима.
Приведенная методика расчета позволяет определить влияние режимных параметров (коэффициента избытка воздуха в топке, температуры его подогрева, теплового напряжения топочного объема, тонины помола и т. д.) на механическую неполноту сгорания в камерных топках и выбрать оптимальные режимные условия работы котельного агрегата. Так, например, при сжигании антрацитового штыба в пылеугольных топках с прямоточным факелом прн подаче пыли в горелки с горячим воздухом оптимальный коэффициент избытка воздуха, как показывает расчетный анализ (рис.
9-16), а=1,2, что согласуется с данными испытаний действующих котлов. Расчетная схема может дать представление и о динамике выгорания угольной пыли в факеле. На рис. 9-17 представлены расчетные и опытные данные выгорания пыли антрацитавтопках паровых котлов производительностью 420 и 230 т/ч (данные С. Л. Шагаловой, Ю. А. Тимошина, В. А. Резника, И. Н.
Шницера). Как видно, расчет и опыт удовлетворительно согласуются между собой. Обращает на себя внимание резкое выгорание топлива и кислорода в начале факела. Это связано с быстрым выгоранием мелких частиц топлива (и летучих). Из-за выгорания мелких частиц пыль в начале факела угрубляется. Большой расход кислорода в начале факела приводит к тому, что крупным частицам, определяющим неполноту сгорания, приходится гореть в обедненной кислородом атмосфере (и вдобавок в области понижающейся температуры). Это затягивает горение.
Расчеты показывают, что для уменьшения механической неполноты сгорания в два раза время горения пыли нужно увеличить по крайней мере в полтора раза. Таким образом, трудно уменьшить механическую неполноту сгорания увеличением размеров топочной камеры или понижением теплового напряжения топочного объема. Для ликвидации указанного органического недостатка прямоточного пылеугольного факела необходим переход к процессу с многократной циркуляцией топливных частиц, т. е. к процессу с многократным возвращением крупных частиц в корень факела. Примером топки такого рода может служить известная вихревая топка А. А. Шершнева для торфа и бурых углей (рис.
9-18). Дальнейшее развитие рассматриваемого принципа получено в топках с высокотемпературным вихрем (вихревая топка ЦКТИ) и в топках с низкотемпературным вихрем (вихревая топка ЛПИ). В вихревых топках ЦКТИ (рис. 9-19) при резком развороте газов на выходе из топки не- 262 ос с % Ос» О мсо ~дЩ -46$ Ийссс с .:„о х о СИИ В ь со с» со ь л о Р" ь О» С4 сс 44 о» 4 с» ь С 4 «о ь" 9., с;» м~" со с4 ь" 4У Ф. о ь ~."У ф" Ь 44 ЬС 14 л ь С;4, СЧ ь Ф Ь »4 о Ь" Сс" »" ь с» ь" со ь с» ». сЗ' ь" с» со С» 44 с» о' ь Фаъ ЬС 44 Ф ь с» »Ъ »4 с» 44 Ь с»" с:» о. ь" с»" ь",~ с„ чэ сг с» с» ь с» со ю .».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
