Потеря тепла от механической неполноты сгорания

Потеря тепла от механической неполноты сгорания

Потеря тепла от механической неполноты сгорания Q_мн(q_мн) 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 тепла от механической неполноты сгорания, МДж/кг, в общем случае состоит из трех слагаемых - потерь с провалом, со шлаком и с уносом:

или относительно располагаемой теплоты, %,

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

Потеря теплоты с провалом q^пр_мн, %, 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 q^пр_мн обычно не превышает 0,5-1 %.

При определении q_мн на основе данных испытания котельной установки значения Q^пр_мн, МДж/кг, подсчитывают по формуле

где G_np - выход провала, кг/с; Q_np - теплота сгорания провала, МДж/кг, которую подсчитывают с учетом содержания горючих в провале Г_пр, %.

Потеря тепла от механической неполноты сгорания 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 горения q_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 (см. § 8.4) с учетом того, что значительное количество золы топлива (85-95 %) уносится дымовыми газами, потеря q^шл_мн 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 Q^шл_мн, МДж/кг, определяется по формуле

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

Потеря тепла от механической неполноты сгорания с уносом q^ун_мн, %, связана с выносом из топки несгоревших (или частично сгоревших) частиц топлива. Для слоевых топок д>вн увеличивается с уменьшением реакционной способности топлива, возрастает при работе на несортированном угле, при форсировке зеркала горения q_R и топочного объема q_v. Для факельных топок q^Ha увеличивается при форсировке процесса горения, угрублении помола и уменьшении реакционной способности топлива.

Характер зависимости q^ун_мн от объемной плотности тепловыделения q_v подобен зависимости, показанной на рис. 2.5. Как и для химической неполноты сгорания, потери теплоты q_мн в области низких значений q_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 Q^ун_мн, МДж/кг, определяется по формуле

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

При испытаниях котельной установки непосредственное определение массы уноса G_yн, кг/с, для выявления потери теплоты от механической неполноты сгорания в отличие от G_пр и G_шл практически невозможно.

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

где А^р, А_пр, А_шл, А_ун - зольности топлива, провала, шлака и уноса, %.

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

где g_np = G_np/B; g_шл = G_шл/B - удельные выходы провала и шлака, кг/кг.

Потеря тепла от механической неполноты сгорания может быть подсчитана по формуле

где Г_шл+пр и Г_ун - содержания горючих в шлаке, провале и уносе, %; а_шл+пр и а_ун - доли золы топлива в шлаке, провале и уносе; Q^p_р - 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 тепла от механической неполноты сгорания может быть принята по рекомендациям [1]. При сжигании газового и жидкого топлива потеря q_мн отсутствует. При сжигании пыли в смеси с газообразным топливом или мазутом потеря тепла от механической неполноты сгорания равна aq_мн, где q_мн принимается как для твердого топлива, а а - коэффициент, зависящий от доли газа или мазута в смеси (по теплоте), обычно а=0,7/1,4.