Схемы организации движения потока воды и пароводяной смеси в парогенераторах.

В зависимости от организации движения воды и пароводяной смеси в испарительной системе котлы разделяются на две группы:

а) котлы с естественной циркуляцией;

б) котлы с принудительной циркуляцией, которые подразделяются на прямоточные и с многократной принудительной циркуляцией.

Принципиальные схемы организации движения воды, пароводяной смеси и пара в котлах приведены на рис. 10.7.

В котлах с естественной циркуляцией (рис. 10.7, а) движение воды и пароводяной смеси в испарительной системе осуществляется за счет давления, создаваемого разностью массы столба воды в опускных трубах и столба пароводяной смеси в обогреваемых подъемных трубах системы. При этом кратность циркуляциик = Gц/D, т. е. отношение массы воды, циркулирующей в системе за единицу времени, к массе вырабатываемого пара за то же время, составляет 15—100. Движение воды в экономайзере в этих котлах осуществляется при помощи питательного насоса, а пара в пароперегревателях— за счет разницы давлений в барабане котла и паропроводе за котлом.

В котлах с многократной принудительной циркуляцией (рис. 10.7, б) движение воды и пароводяной смеси в испа­рительной системе осуществляется при помощи специального насоса. Кратность циркуляции при этом обычно находится в пределах 6—10. Движение воды в экономайзере и пароперегревателе осуществляется так же, как в котлах с естественной циркуляцией.

В прямоточных котлах питательный насос создает при­нудительное движение воды, пароводяной смеси и пара по ряду параллельно включенных труб поверхностей нагрева, отдельные участки которых выполняют роли экономайзера, испарительной поверхности нагрева н пароперегревателя. Кратность циркуляции в таком котле равна единице.

9 Потеря теплоты от механической неполноты сгорания

Потеря теплоты от механической неполноты сгорания Q_xн.„(q_x._н)связана с недожогом твердого топлива в топочной камере. Часть его в виде горючих частиц, содержащих углерод, водород, серу, может уноситься газообразными продуктами сгорания, часть — удаляться вместе со шлаком. При слоевом сжигании возможен также провал части топлива через отверстия колосниковой решетки. Таким образом, потеря теплоты от механической неполноты сгорания, МДж/кг, в общем случае состоит из трех слагаемых— потерьс провалом, со шлаком и с уносом:

или относительно располагаемой теплоты, %,

При сжигании твердого топлива потеряq_мн является второй основной потерей в тепловом балансе и для промышленных котлов может доходить до 10—12 % н более. При слоевом сжигании основными составляющими потерн q_мн являются потери со шлаком и провалом, а при камерном сжигании — потеря с уносом.

Потеря теплоты с провалом , %, зависит от сорта сжигаемого топлива и содержания в нем мелочи, спекаемости топлива и, главное, от конструкции колосниковой решетки Современные колосниковые решетки имеют живое сечение (отношение площади прозоров для прохода воздуха к площади решетки) 3—7 %, а конструкция их часто выполняется «беспровальной». В связи с этим значение обычно непревышает 0, 5—1 %

При определенииq_мн на основе данных испытания котельной установки значения , МДж/кг, подсчитывают по формуле

где —выход провала, кг/с; — теплота сгорания провала,, подсчитываемая с учетом содержания горючих в провалеГ_пр, %.МДж/кг,.

Потеря теплоты со шлаком , %, связана с тем, что в образующемся в процессе горения топлива шлаке (в твердом или жидком состоянии) могут содержаться невыгоревшие частицы топлива. В слоевых топках потеря теплоты со шлаком увеличивается с увеличением зольности топлива, ростом плотности теплового потока через зеркало горенияq_R и с уменьшением выхода летучих. Она зависит также от метода удаления шлака (в твердом или жидком виде) и от размеров кусков (сортированности) топлива.

В камерных топках с учетом того, что значительное количество золы топлива (85—95 %) уносится дымовыми газами, потеря незначительна, она возрастает с увеличением зольности топлива, с угрублением помола пыли, с уменьшением выхода летучих, а также зависит от конструктивных и режимных особенностей топки.

Значение , МДж/кг, определяется по формуле

где — выход шлака, кг/с; — теплота сгорания шлака, МДж/кг, подсчитываемая с учетом содержания горючих в шлаке Г_шл, %.

Потеря теплоты с уносом , %, связана с выносом из топки несгоревших (или частично сгоревших) частиц топлива.

Для слоевых топок увеличивается с уменьшением реакционной способности топлива, возрастает при работе на несортированном угле, при форсировке зеркала горенияq_Rи топочного объемаq_v. Для факельных топок увеличивается при форсировкепроцесса горения, угрублении помола и уменьшении реакционной способности топлива.

Характер зависимости от объемной плотности тепловыделения q_v подобен зависимости, показанной на рис. 2.5. Как и для химической неполноты сгорания, потери теплоты в области низких значенийq_v возрастают в связи со снижением температуры в топочной камере, а в области высоких нагрузок увеличиваются в связи с уменьшением времени пребывания частиц в топке.

Значение потери с уносом , МДж/кг, определяется по формуле

где „ — масса уноса, кг/с; — теплота сгорания уноса, МДж/кг, определяемая с учетом содержания горючих в уносе Г_ун, %.

При испытаниях котельной установки непосредственное определение массы уноса , к г/с, для выявления потери теплоты от механической неполноты сгорания в отличие от Gпр и Gшл практически невозможно.

Значение может быть определено из уравнения эолового баланса, учитывающего в общем случае распределение золы топлива между провалом, шлаком и уносом: (2.49)

где , , _л, — зольности топлива, провала, шлака и уноса, %.

В уравнении (2.49) известными величинами являются , , , . Значение определяется из пробы уноса, отобранной из уходящих газов. Таким образом, удельный выход уноса, кг/кг,

где ; — удельные выходы провала и шлака, кг/кг.

Потеря теплоты от механической неполноты сгорания может быть подсчитана по формуле

где и — содержания горючих в шлаке, провале и уносе, %; и — доли золы топлива в шлаке, провале и уносе; — располагаемая теплота, МДж/кг; А^р — зольность на рабочую массу топлива, %; 32, 65 МДж/кг—условная теплота сгорания углерода.

При проектировании новых котельных установок потеря теплоты от механической неполноты сгорания может быть принята по рекомендациям.

При сжигании газового и жидкого топлива потеряq_мнотсутствует. При сжигании пыли в смеси с газообразным топливом пли мазутом потеря теплоты от механической неполноты сгорания равна (a*q_мн), где q_мнпринимается как для твердого топлива, а а — коэффициент, зависящий от доли газа или мазута в смеси (по теплоте), обычно а = 0, 7-1, 4.