1598005868-03648c969f647e9d2289db563a03b78d (811236), страница 53
Текст из файла (страница 53)
СЬ4 Ф Ь ь с» Ф ь с;» с, с» с» с» »4 С» Ь 'С~ ос» ь с» Ф 4.» с» с» с» 263 3Х Ф "С Т~ И " »Э64» Х Х 3 4» Х Х 4.4 О Хо О М " п" 44 О. 4«»1 Х " ». хй», охх с.,оо „о 1 х о.п х '- с»в-" Сс с з х ооо хохо до .овассл Рис. 9-18. Схема толки А. А. Шерупнева Г аерзачвый воздух; Ы вЂ” зторачамй воздух Рис.
9-19. Схема топки с высоко- температурным вихрем у - аервачимй воздух: П вЂ” зторичвый воздух; ытрихозые ливии — треевто. рви тоализвых честна. свлоыаме— лииза тозе Рис. 9-20. Схема топки с ннз- котемпературным вихревым сжиганием топ- лив сгоревшие крупные частицы должны по инерции выпадать из уходящего потока и вновь включаться в процесс. В низкотемпературных вихревых топках ЛПИ топливо грубого помола вместе с воздухом через горелки поступает в топку (рис.
9-20). У заднего экрана при развороте факела мелкие частицы улетают в прямоточную часть факела, а крупные сепарируются в нижнюю часть топки, где установлено острое дутье воздуха (нижнее дутье). Крупные частицы, опустившись вдоль заднего ската холодной воронки, подхватываются нижним дутьем и вдоль фронтового ската поднимаются к горелкам. При этом эти частицы находятся в области повышенного содержания кислорода. Струи пылевоздушиой смеси и нижнего дутья образуют вихрь с горизонтальной осью вращения.
Подача пыли с ограниченным количеством воздуха способствует усилению воспламенения топлива, а увеличенный тепло- и массообмен в вихре интенсифицирует выгорание. В результате циркуляции значительного количества газов температура повышается нерезко, поэтому горение протекает в условиях сравнительно невысоких температур. При этом предотвращается образование сульфатно-связанных отложений на конвективных поверхностях нагрева при работе на топливах с повышенным содержанием СаО в золе.
Благодаря многократной циркуляции при низкотемпературном вихревом сжигании топлива крупные частицыоказываются в условиях, благоприятных для сгорания, а сам процесс горения протекает с достаточной полнотой при грубом помоле. Вихревая топка ЛПИ к настоящему времени внедрена для сжигания бурых углей различных месторождений, торфа, сланца. Ведутся работы по сжиганию некоторых топлив без размола их в мельницах. В настоящее время на основе изложенной выше методики расчета горения полифракционного пылеугольного факела ЦКТИ имени И.
И. Ползунова и Таганрогский котельный завод совместно разработали позонный расчет горения и тепло- обмена в топках котлоагрегатов с использованием ЭВМ, который дополняет позонный расчет топок, приведенный в нормативном методе теплового расчета котельных агрегатов. Прн этом учитывается влияние на горение и теплообмен по высоте топочной камеры качественных характерстик топлив и схем его подачи, фракционный состав пыли, режимные параметры процесса, изменение тепловой мощности котлоагрегатов как при работе всех горелок, так и при отключении отдельных горелок и ярусов горелок. При позонном расчете горения полифракционного пыле- угольного факела используются те же допущения, какие рассмотрены в 9 9-1. Дополнительно вводится учет теплообмена по зонам, который происходит за счет отдачи теплоты радиацией поверхностям нагрева, переизлучением и переносом потока теплоты вдоль факела.
Расчет тепловыделения и теплообмена по высоте топочной камеры в каждой зоне основан на решении алгебраических уравнений теплового баланса в этой зоне. Расчеты тепловыделения и теплообмена ведутся методом последовательных приближений. По принятой предварительно температуре газов на выходе из 1-й зоны определяется средняя температура газов в данной зоне, по которой рассчитывается тепловыделение в зоне. По полученному коэффициенту тепловыделения и по уравнению баланса проверяется правильность принятой температуры. Сам расчет выгорання пыли в зоне основан на соотношениях, приводимых в 9 9-1 — 9-4. Эта модель применима к любому участку пылеугольного факела, в пределах которого допущение об одномерности не приводит к искажениям физической картины процесса.
Фракционный состав топлива в начале каждой зоны рассчитывается с учетом фракционного состава свежего топлива, вводимого в данную зону, и фракционного состава недогоревшего кокса, поступающего из предыдущей зоны. Определение 265 в каждой зоне кинетических констант горения, коэффициентов диффузии, диффузионного массообмена, параметров а, р, гз(х) и 7~(х) проводится отдельно для топлива, вновь поступающего через горелки зоны, и для догорающего топлива, поступающего из предыдущей зоны.
Также отдельно рассчитывается и тепло- выделение в зоне. В качестве примера рассмотрим результаты расчета на ЭВМ тепловыделения по высоте топочной камеры, а также механической неполноты сгорания при сжигании угля марки ГСШ. Топочная камера оборудована вихревыми горелками„расположенными встречно в 4 яруса по высоте топки, которая разбита на десять зон. Все исходные данные по геометрии топки и характеристикам топлива приведены ниже в 9 9-6, в котором выполнен расчет механической неполноты сгорания прн средней эффективной температуре факела без деления топки на зоны.
При позонном расчете горения с учетом теплообмена в топочной камеРе механическаЯ неполнота сгоРаниЯ Ор на выхоДе из топки практически равна 1,6 7е, в то время как при расчете по средней эффективной температуре факела р)4=2,2 %. Расхождение в результатах объясняется учетом при позонном расчете выгорания топлива теплообмена в топке, т. е.
изменения температуры газов по длине факела. 9.6. ПРИМЕРЫ Пример 9-1. Определить механическую неполноту сгорании пыли каменного угля марки ГСШ в толке с сухим шлакоудалением. Объем топки У, 25 160 м'! сечение топки Р, 479 мз; расход топлива Тр 104,6 кг/с; характеристики размола ймр 8 5 Р(р; йм 30 Р)р; коэффициент избытка воздуха а 1,24; теоретическая температура горении Т» 2198 К; температура на выходе из толки Т = 1366 К. Теплота сгорании топлива Оип = 19,8 МДж/кг; влажность топлива Егр= 11 %; зольность топлива Аз=26,7 тр; содержание летучих в топливе, приходящееся на горючую массу, У'=40 тр; количество воздуха, теоретически необходимое дли сжигания 1 кг топлива (при а= 1), Уз=5,19 мз/кг; теоретический объем газов, образующнхси при сгорании 1 кг топлива, Ув = 5,65 мз)кгР.
Средний состав топочных газов (в молирных долях): хо =0,1; хсо =0,11; лн =0,79. Решение. Определим выход летучих на рабочую массу (см. $1-2) н объем продуктов сгорания (Ур) при действительном количестве воздуха а (см. 6 1-3): р г 100 — Аз — йгв 100 — 26,7 — 11 р 100 1ОО ' Уг = 5.65+ 1 О!6! (1 24 — 1) .5, 19 = 6,92 мз/кг. По выражению (9-3) найдем КР=! — (11+26,7+24,92)!100=0,374. ° Если известен злементарный состав топлива и температура подогрева воадуха, то по формулам гл. 1 можно определить Т„УР н У,Р. 2бб Приннман для топки с сухим шлакоудалеиием 2„=0,25, при О,, = 1366/2198 0,62 по графику иа рис.
9-13 находим !3е=0,74, т, е. Те 0,74 ° 2198=1627 К. По формуле (9-37) среднее время пребывания продуктов сгорания в топке тг = 25 160 — =5,83 ю5,8 с ° 104,6 6,92 1627/273 При /(зш=8,5 гй и /7ю 30 35 по графику, аналогичному тра~яку иа чОз рис. 9-4, получаем в=!на=0,9. Тогда по выражеиню (9-8) Ь=! — ) Х -( ) Х 1и — -002098 и по соотношению (9-17) Ьм (69/002098) '/"з=626мкм.
1 О,З Приведенным в условии примера значениям Яэг и /7эв отвечает выражение /гш — — ехр ( — 0,0%986~а))); при бы=бы 626 мкм получаем /!ы 0,001 =0,1 3). Для определения критерия !4пв для самой большой частицы (Ьм =626 мкм) необходимо предварительно вычислить скорость витания этой частицы и соответсгвуюший ей критерий Рейнольдса. Принимая для камен- 273 ного угля 7~= !200 кг/мз, для газового потока уе = 1,зэЗ вЂ” =0,217кг/мз, 1627 а кинематическую визкость (по таблицам) ч 247.10-е мз/с, находим критерий Кирпичева (см. $2-6): К! = 626 10-е Так как К1(8,5, то по выражению (2-12) Зсй 6,626э 24 (1 + 0 9%.10-з.б 6264)злтз Тогда 1,237 3,23 м/с. е †3 0,217 4.9 81.1200.247.10-а Критерий Рейнольдса Ке 3,23 626 10-е/(247 1О-е) =8,19ы8,2. Приннмая по таблицам при Те=1627 К для продуктов сгорания среднего состава Рг 0,55, по выражению $ 3-7 получим Хна=2+0,03.0,%к".8,2олч+0,35Х Х0,55'и 8,2е з 3,596 *3,6. Для введения поправки иа отставание наиболее крупных частиц кокса от потока газов определим по выражению (9-39) среднюю скорость топочных газов 6 92 104 6'1627 0 / ют.
г = =9,01 и/с. 479 273 Тогда по (9-38) время полного пребывании частиц кокса в топке составвт т= 5,8 ' =9,04 ни 9 с. 9,0! 9,01 — 3,23 При Те !627 К константа скорости горении йх = 1,9 10е ехр ( — ' ) = 1,7% яг 1,75 м/с. 125,6. 1Оз ч 8,31 ° 1627 ) Принимая давление в топке Ре 9,81.10' Па, определим по выражениям (9-19) н (9-20) соответственно параметры () и а: !200 ВМ 8,31.10 !627 2 22,4 9,81 1Ое 0,374 а = (1,24 — 1) †' . — ен 0,37. 5.19 1 8,89 0,374 Определим коэффициент диффузии кислорода в газах.
Изменением коэффициента диффузии при изменении состава газов будем пренебрегать ввиду приблвженностн расчета выгораиия факела. По данным гл. 3 примем следующие коэффициенты взаимной диффузии при нормальных условиях (Ре 9,81 ° 10е Па, Те 273 К): Ре,оз сов=0,139 1О-е и /с! Ре,рэ-иэ — — 0,184 10-е и*/с. Принимая я 1,75 и считая, что давление в топке равно атмосферному, получим Ро со =0,139 10-е~ — ) =3,!6 10-е м*/с; г 1627 ч1.7Б 273 Ро ыэ —— 0,184 1О-е ~ — ~ =4,18 10-е ме/с.
г 1627 ч!.7Б 'ч 273 Козффицнент диффузии кислорода в топочных газах по выражению (3-13) определяется как 1 — 0,1 00 — ' — 4,02 10 ме/ . 0,11 10,79 3,16 10 е 4,18 10 е Теперь находим значение комплекса Де/аэее=й,беь/((циэ0), определяющее область горения частицы размером Ьем Дебет 1,75.626.10-е 0 Хир Р ! 3,6 4,02.10-е Следовательно, выгорание наиболее крупных частиц протекает в промежуточной области с преобладающим влиянием яинетических факторов. Поэтому для расчетов необходимо использовать номограммы дли промежуточной области прн !4иэ0/(йгбее) 1 (см. рис. 9-11) и для кинетической области Ф~бм/(г!иэР) 0 (см. рис.
9-10). Предварительно определим значение кймплекса ает/(()бее) =1е(х): /э (х) = ' = 0,368 м 0,37 * 1,75.9 6,84 1Ое 626 10 Дли определения 1~(х) необходимо графически построить зависимость /е(л) Ает/(йбее)=Щбе~/(ХиэР)) при н=0,9; а 0,37 и разных 1,(к), Зиа- Зпечеэпе 1 а ДмпрР1 Таблица 9.1 Зпечепэе Ге!з! прэ Ыпрп,'!а Зе! ! М ИОЧпрп! О,та ченне Д(х), при котором 1з(х), найденное графически длн йг(авы=0,76, будет соответствовать расчетному 1з(х) 0,37 и является искомым. Результаты сведены в табл. 9-1. Как видно из табляпы, полученное 1з(х) наиболее близко к расчетному значению 1з(х)=0,37 при 1г(х) 0,03. Окончательно 1г(х) 0,034.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
