Теплообмен в топке котла и ее тепловой расчет

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

Топка котельной установки служит для сжигания топлива и получения продуктов сгорания с высокой температурой, а также для организации теплообмена между высокотемпературной средой и поверхностями нагрева, расположенными в топке. Теплообмен в топке — это сложный процесс, который осложняется еще и тем, что в топке происходят одновременно горение и движение топлива. Источником излучения в топке является горящее топливо. Процесс излучения складывается из излучений топлива, газов и обратного излучения тепловоспринимающих и других ограждающих поверхностей.

Заметим, что твердые тела излучают энергию с поверхности, а газообразные со всего объема. Так как энергия излучения газов С02, S02 и водяных паров Н20 значительна, а азота и кислорода — ничтожно мала, то считают, что в топках энергию излучают в основном трехатомные газы (С02, S02) и водяной пар (Н20).

В топочном объеме наблюдается пространственное, несимметричное поле температур излучающей среды; максимальная температура, близкая к теоретической, располагается в зоне ядра факела, а минимальная — на выходе из топки.

Современный метод расчета теплообмена в топке, разработанный советскими учеными, основывается на приложении теории подобия к топочным процессам. Исходным выражением для расчета является формула, предложенная ЦКТИ:

Суммарная площадь поверхностей стен топки Fст равна сумме площадей всех поверхностей, ограничивающих ее активный объем; экранированных и неэкранированных стен, свода, выходного окна, пода или верхней половины холодной воронки, а если топка слоевая, то еще и площади зеркала горения.

Лучевоспринимающая площадь поверхности топочного объема равна сумме лучевоспринимающим площадей поверхности Fn отдельных ее участков: /г=2/гл, м2 (л—это площадь непрерывной плоскости, которая по тепловосприятию эквивалентна действительной, незакрытой огнеупорными материалами и незагрязненной площади экрана.

Площадь элемента стен топки, занятую экранами, определяют по расстоянию между осями крайних труб экрана Ь, м, и по освещенной длине труб экрана м; Fn.n = bl. Лучевоспринимающие поверхности, расположенные в выходном окне топочного объема и за ним (фестон, пароперегреватель, испарительные пучки труб), полностью поглощают падающий на выходное окно лучистый тепловой поток, поэтому в этом случае хф=1Д Отношение площади стен топочной камеры, занятой лучевоспринимающими поверхностями F, к полной площади ее стен FCT называется степенью экранирования топки:

В процессе эксплуатации экраны топки.загрязняются, что приводит к уменьшению тепловосприятия экранов. В ряде случаев часть экранов ошиповывают и закрывают огнеупорной массой, что также приводит к уменьшению их эффективности. Это снижение эффективности работы экранов учитывают при расчете вводом коэффициента загрязнения и закрывания экранов?. Значение коэффициента? зависит от типа экранов и вида сжигаемого топлива и может изменяться от 0, 65 для гладкотрубных экранов при сжигании газообразного топлива до 0, 10 для экранов, закрытых шамотным кирпичом при сжигании всех видов топлива.

Отношение количества лучистой теплоты, воспринятой лучевоспринимающей поверхностью определенного участка i стен топки к падающему на участок тепловому потоку, называют коэффициентом тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности VF;

Для большинства топлив максимум температур по высоте топки практически совпадает с уровнем расположения горелок. Б котельных установках с камерными топками основная масса топлива выгорает на уровне расположения горелочных устройств, поэтому хт—хг, где хг=Хг/Н—величина, представляющая собой отношение высоты расположения осей горелок Хг (от пода топки или середины холодной воронки) к высоте топки Я. Влияние качества перемешивания топлива с воздухом, наклона горелок, характеристик топлива, качества распыливания жидкого топлива (от которого зависит положение максимума температур в топке) учитывается поправкой Ал.

Подготовка котельного агрегата к работе и его пуск

Эксплуатация котельного агрегата заключается в следующем: в растопке и остановке агрегата, в контроле за работой котельного агрегата и управлением им, выборе оптимальных режимов работы и наивыгоднейшего распределения нагрузок, соблюдении правил технической и безопасной эксплуатации, в организации ремонтов, профилактике аварий и т. д. Современный котельный агрегат требует самого тщательного контроля и безошибочного управления. Задачей контроля и управления является обеспечение в каждый момент требуемой паропроизводительности или теплопроизводительности и заданных параметров пара и воды при надежной и экономичной работе агрегата. Производительность является основным показателем работы котельной установки.

Подготовка котла к работе. Перед растопкой проверяют исправность котла и готовность его к пуску, для чего производят тщательный внутренний (если котел открыт) и наружный осмотр агрегата. Проверяют исправность всей арматуры и арматуры топки и газоходов котла, взрывных клапанов, плотность закрытия лазов и люгов, готовность к пуску дымососов и вентиляторов опробованием их работы и пр. После этого открывают воздушные краны (если они имеются) на котле и экономайзере или приподнимают предохранительный клапан для выпуска воздуха. Далее открывают питательный клапан, и котел заполняют водой. Заполнение котла водой производится через экономайзер (если он имеется), при этом воздушный кран или предохранительный клапан на экономайзере должны быть открыты; при появлении в них воды их закрывают.

Одновременно производят заполнение водогрейных котлов и всей системы отопления. Котел заполняют водой надлежащего качества при температуре ее в пределах 50—90°С. Неравномерное прогревание или охлаждение котла может вызвать термические деформации. Заполняют котел медленно (1—2 ч) до наинизшей отметки водоуказательного стекла с учетом того, что уровень воды при нагреве ее повысится. Затем начинают растопку котла: зажигают слой топлива на решетке, растопочные мазутные форсунки или газовые горелки. Одновременно ведут наблюдение за плотностью котла и отсутствием утечек по уровню воды в водоуказательном стекле. Растопку котла вначале производят при слегка приоткрытом шибере за котлом (без дымососа) без вентиляторного дутья, затем включают вентилятор н увеличивают тягу. Перед растопкой газоходы котла необходимо провентилировать естественной тягой или включением дымососа в течение 5—15 мин, более длительно — при газообразном топливе и мазуте.

При установке некипящего и группового экономайзера газы пропускают помимо него через обводной дымоход; при отсутствии последнего через экономайзер непрерывно прокачивают воду; температура воды по выходе из экономайзера не должна превышать 60 °С. Для предотвращения коррозии воздухоподогревателя вентиляторы включают при достижении температуры газов за воздухоподогревателем не менее 120°С или воздух пропускают помимо него. Растопку котла производят по графику, согласно которому первую половину всего нагрева воды в котле до начала образования пара. Второй период времени делится на два этапа. На первом этапе давление в котле поднимают на Д предельного рабочего давления, а на втором — до предельного. Быстрый нагрев котла при растопке вызывает неравномерное расширение поверхностей нагрева, что часто является основной причиной разрушения вальцовочных и других соединений, Поэтому растопку производят в течение 2—4 ч.

При повышении давления в котле выше атмосферного предохранительные клапаны закрывают и приводят в рабочее состояние. Проверку и продувку водомерных стекол, пробных кранов и манометров производят при достижении давления в котле 0, 05—0, 15 МПа (манометрических) и вторично перед включением котла в магистраль. Проверяют также состояние продувочных (спускных) вентилей котла (на ощупь по нагреву труб). При давлении 0, 3—0, 4 МПа продувают барабан котла и нижние коллекторы экранов (при наличии их). При растопке заливка пароперегревателя водой для охлаждения не допускается.

Пароперегреватель охлаждают продувкой его образующимся в котле паром через выходные коллекторы. Продувку пароперегревателя прекращают только после включения котла в магистраль. Одновременно с растопкой котла при достижении давления пара в барабане до 0, 2—0, 3 МПа прогревают соединительный паропровод от котла к магистрали. Через 25—30 мин после начала прогрева медленно и осторожно открывают вентиль или задвижку на соединительном паропроведе у магистрали. При этом котел остается отключенным от магистрали только с помощью одной задвижки на барабане или за пароперегревателем (главной паровой задвижки). Перед подключением котла к магистрали при давлении в барабане на 0, 05—1 МПа ниже давления в магистрали проверяют действие предохранительных клапанов осторожным их подъемом и опусканием. По мере повышения давления в котле постепенно прикрывают продувочный вентиль пароперегревателя во избежание излишней потери пара.

При давлении в котле на 0, 02—0, 05 МПа ниже давления в общем паропроводе (магистрали) медленно и осторожно открывают паровой вентиль (задвижку) на барабане котла или на пароперегревателе (при наличии его) и соединяют котел с паропроводом. После включения котла в паропровод снова тщательно проверяют состояние всего агрегата и его арматуры. Затем закрывают дренажный вентиль пароперегревателя. При снижении уровня воды в котле начинают питать его водой. Закрывают обводной дымоход и направляют газы через экономайзер или воздухоподогреватель. Таким образом котлоагрегат переводят на рабочий режим.

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒