Расчет теплового баланса печи, КПД печи и расхода топлива

 

Тепловой поток, воспринятый водяным паром в печи (полезная тепловая нагрузка):

 

 

где G - количество перегреваемого водяного пара в единицу времени, кг/с;

H_вп1 и Н_вп2 - энтальпии водяного пара на входе и выходе из печи соответственно, кДж/кг;

 

Вт.

Принимаем температуру уходящих дымовых газов равной 320 °С (593 К). Потери тепла излучением в окружающую среду составят 10 %, причем 9 % из них теряется в радиантной камере, а 1 % - в конвекционной. КПД топки η _т = 0, 95.

Потерями тепла от химического недожога, а также количеством теплоты поступающего топлива и воздуха пренебрегаем.

Определим КПД печи:

 

 

где Н_ух - энтальпия продуктов сгорания при температуре дымовых газов, покидающих печь, t_ух; температура уходящих дымовых газов принимается обычно на 100 - 150 °С выше начальной температуры сырья на входе в печь; q_пот - потери тепла излучением в окружающую среду, % или доли от Q_пол;

 

 

Расход топлива, кг/с:

 

 кг/с.

Расчет радиантной камеры и камеры конвекции

 

Задаемся температурой дымовых газов на перевале: t _п = 750 - 850 °С, принимаем

t _п = 800 °С (1073 К). Энтальпия продуктов сгорания при температуре на перевале

H _п = 21171, 8 кДж/кг.

 

Тепловой поток, воспринятый водяным паром в радиантных трубах:

 

 

где Н_п - энтальпия продуктов сгорания при температуре дымовых газов па перевале, кДж/кг;

η _т - коэффициент полезного действия топки; рекомендуется принимать его равным 0, 95 - 0, 98;

 

 Вт.

 

Тепловой поток, воспринятый водяным паром в конвекционных трубах:

 

 Вт.

 

Энтальпия водяного пара на входе в радиантную секцию составит:

 

 кДж/кг.

 

Принимаем величину потерь давления в конвекционной камере ∆ P _к = 0, 1 МПа, тогда:

P _к = P - P _к,

P _к = 1, 2 – 0, 1 = 1, 1 МПа.

 

Температура входа водяного пара в радиантную секцию t _к = 294 °С, тогда средняя температура наружной поверхности радиантных труб составит:

 

 

где Δ t - разность между температурой наружной поверхности радиантных труб и температурой водяного пара (сырья), нагреваемого в трубах; Δ t = 20 - 60 °С;

 

К.

 

Максимальная расчетная температура горения:

 

 

где t_o - приведенная температура исходной смеси топлива и воздуха; принимается равной температуре воздуха, подаваемого на горение;

с_п.с. - удельная теплоемкость продуктов сгорания при температуре t_п;

 

°С.

 

При t_max = 1772, 8 °С и t_п = 800 °С теплонапряженность абсолютно черной поверхности q_s для различных температур наружной поверхности радиантных труб имеет следующие значения:

 

Θ, °С 200 400 600

q_s, Вт/м² 1, 50 ∙ 10⁵ 1, 30 ∙ 10⁵ 0, 70 ∙ 10⁵

 

Строим вспомогательный график (рис. 2) см. Приложение, по которому находим теплонапряженность при Θ = 527 °С: q_s = 0, 95 ∙ 10⁵ Вт/м².

 

Рассчитываем полный тепловой поток, внесенный в топку:

 

 Вт.

 

Предварительное значение площади эквивалентной абсолютно черной поверхности:

 

 м².

 

Принимаем степень экранирования кладки Ψ = 0, 45 и для α = 1, 25 находим, что

H_s/H _л = 0, 73.

Величина эквивалентной плоской поверхности:

 

 м².

 

Принимаем однорядное размещение труб и шаг между ними:

S = 2d _н = 2 ∙ 0, 152 = 0, 304 м. Для этих значений фактор формы К = 0, 87.

 

Величина заэкранированной поверхности кладки:

 

 м².

 

Поверхность нагрева радиантных труб:

 

 м².

 

Выбираем печь ББ2 , ее параметры:

поверхность камеры радиации, м² 180

поверхность камеры конвекции, м² 180

рабочая длина печи, м 9

ширина камеры радиации, м 1, 2

исполнение б

способ сжигания топлива беспламенное

горение

диаметр труб камеры радиации, мм 152× 6

диаметр труб камеры конвекции, мм 114× 6

Число труб в камере радиации:

 

 

где d_н - наружный диаметр труб в камере радиации, м;

l_пол - полезная длина радиантных труб, омываемая потоком дымовых газов, м,

l_пол = 9 – 0, 42 = 8, 2 м,

.

 

Теплонапряженность поверхности радиантных труб:

 

 Вт/м².

 

Определяем число труб камеры конвекции:

 

 

Располагаем их в шахматном порядке по 3 в одном горизонтальном ряду. Шаг между трубами S = 1, 7d_н = 0, 19 м.

Средняя разность температур определяем по формуле:

 

°С.

 

Коэффициент теплопередачи в камере конвекции:

 

 Вт/(м² ∙ К).

 

Теплонапряженность поверхности конвекционных труб определяем по формуле:

 

 Вт/м².

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: