Разработка экологически чистого высокоэкономичного котельного агрегата для ТЭС и ГРЭС, страница 17

Принимаем предварительно температуру на выходе из III зоны: θ" = 1150°С.

При этом энтальпия: J_III" = 10714_. кДж/кг.

Теплоемкость продуктов сгорания:  

.

Отношение теплоемкостей:    

.

Средняя температура газов:

 (°С).

Эффективная степень черноты топки: а_т = 0,813.

Коэффициент пере излучения в данную зону:    

ψ" - ψ' = 0,439 – 0,1 = 0,339, где     ψ' = 0,1 – для топок, работающих на угле с твердым шлакоудалением;

ψ" = ψ_ср = 0,439    (см. выше).

Температура газов на выходе из III зоны:

,

Расхождение с принятым ранее значением менее 50°С допустимо.

3.2 Позонный расчет топочной камеры при газовой сушке топлива

(до и после реконструкции)

Температура газов на выходе из первой зоны:

J₁^// = (b_сгQ_р^н + Q_тл + Q_в + Q_са^п + Qca^/– Q₆)/(V_c^//) – (e₁c₀(T₁^//)⁴jF)/(B_р(V_c)^//) =

= (0,98*15671 +  22,8 + 1314 +198 + 35)/8,24 – (0,49*5,67*10^-11*

*(1673)⁴*596,7)/(24*8,24) = 1397,6(⁰ С),

где     Q_в= 1314 кДж/кг;

Qca^/ = 198 кДж/кг – тепло, внесенное сушильным агентом;

Q_са^п = 35 кДж/кг – тепло с тонкой угольной пылью.

Температура отличается от первоначально заданной менее, чем на 50⁰ С, уточнения не требуется.

b_сг = 0,98 – степень выгорания топлива в зоне.

Суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива:

V_c^// = Н_г^///J₁^// = 11535/1400 = 8,24 (кДж/(кг*К)).

Произведение коэффициента тепловой эффективности на площадь стен, ограничивающих данную зону:

jF = j_срF_ст + j^/F^/ + j^//F^//= 0.49*1077 + 0.5*115 + 0.1*115 = 596.7 (м²),

где     j^/ -- коэффициент, характеризующий отдачу в сторону холодной воронки или пода топки;

j^// -- коэффициент, характеризующий отдачу теплоты излучением в вышерасположенную зону;

c₀ = 5,67*10^-11 кВт/(м²*К⁴) – постоянная Стефана-Больцмана в законе излучения абсолютно твердого тела.

Физическая теплота топлива:

Q_тл = с_тл*t_тл = 1,14*20.

Теплоемкость топлива:

с_тл = 0,042*W^р + с^с_тл (1-0,01W^р) = 0,042*0,33 + 1,13(1-0,01*0,33) =

= 1,14 (кДж(кг*К)),

где     с^с_тл = 1.13 кДж(кг*К) – теплоемкость сухой массы топлива.

Температура газов на нижней границе первой зоны:

J₁^/ = J₁^//((1-j^/)/(1-j^//)^0,25 = 1397,6((1-0,5) /(1-0,1))^0,25 =1206,6(⁰ С).

Максимальная температура факела в первой зоне:

T_ф^макс = b_сгТ_а(1- j₁)^0,25 = 0,98*(1729+273)(1-0,456)^0,25 = 1684,5 (К),

где     Т_а = 1729⁰ С – адиабатная температура.

Расчет температуры газов на выходе из зоны, расположенной выше зоны максимального тепловыделения:

J^// = Db₃Q_н^р/(V_c^//) + (c^//c^//)J^/ - (1 + (T^///T^/)⁴) * (c₀e_т(Т^/)⁴(j_срF_ст – F_с(j^/-j^//)/2B_Р(V_с)^// =

= 0,015*15671/(8,083) + (8,24/8,083) *1388,7 – (1+(1473/1670,6)*( 5,67*

*10^-11*0,49)(1670,6)⁴(0,49*545-115(0,1-0,5)/(2*24(8,083)) = 1168,8 (⁰ С),

где    F_c = 0,5(F^/+F^//) – средняя площадь сечения топочной камеры в данной зоне;

Db₃ – коэффициент, характеризующий долю топлива, сгоревшего в пределах рассматриваемой зоны:

Db₃ = 1- b_сг – 0,01(q₃+q₄) = 1-0,98 – 0,01(0,5) = 0,015.

Для выполнения позонного расчета топки при термоподготовке угольной пыли размеры топочной камеры те же, что и при позонном расчете при воздушной сушке (см. рисунок 1.1).

Расчет II зоны (зона максимального тепловыделения).

Количество воздуха, подаваемого во все зоны: V_в⁰= 4,26 нм³/кг.

Израсходовано в I зоне (камерах термоподготовки):

 (нм³/кг).

Принимаем долю воздуха, подаваемого в III зону – 15%, тогда будет поступать воздуха в III зону:     

V_III^в = V_в⁰ ∙ 0,15 = 4,26 ∙ 0,15 = 0,639 (нм³/кг).

Расход воздуха на II зону:

V_II^в = V_в⁰ – V_I^в - V _III^в= 4,26 – 0,337 – 0,639 = 3,28(нм³/кг).

Полный расход топлива: В_р = 24 кг/с.                               

Расход топлива в I зоне (см. выше): В_р ^I = 1,9 кг/с.

Расход топлива в III зоне:

В_р^III =  (кг/с).

Расход топлива во II зоне:  

В_р^II =  (кг/с).

Поскольку в камерах термоподготовки часть топлива сгорела, в расчете последующих двух ступеней будет особо учитываться тепло, внесенное из предтопков, расчетный расход топлива в топке (во II и III зоне) составит:

В_р^т = В_р - В_р^I = 24 – 1,9 = 22,1 (кг/с).

Относительная высота II зоны (рисунок 1.1):