Уравнение воздушного баланса топки

Воздух, подаваемый в котел является химическим реагентом в топочном процессе, а также теплоносителем и сушильно-транспортирующей средой в системах пылеприготовления и пылепитания, поэтому важно точно определить потребность в воздухе. Распределение воздуха, подаваемого в топку по отдельным статьям, с учетом присосов называется воздушным балансом топки. Уравнение воздушного баланса на один килограмм подаваемого в топку топлива:

V1 + V2 + Vсбрв + ΔVпрс = VT[нм3/кгт]

• V1 — количество первичного воздуха
• V2 — количество вторичного воздуха
• Vсбрв— количество воздуха, подаваемого через сбросные горелки, если используется полуразомкнутая ПС
• ΔVпрс — количество воздуха присосов
• VT — общее количество воздуха, подаваемого в топку

Другая запись:

V1 + V2 + Vсбрв + ΔαТV0 = αТV0[нм3/кгт]

• ΔαТ — присосы воздуха в топку (по табл.XV[1])
• αТ — коэффициент избытка воздуха на выходе из топки
• V0 — по таблице

Для ПС с прямым вдуванием:

r1V0 + r2V0 + ΔαТV0 = αТV0[нм3/кгт]

или

r1 + r2 + ΔαТ = αТ

В какой бы форме не было записано уравнение теплового баланса, оно всегда отражает распределение воздуха по отдельным статьям. Нам всегда известно αТ, и поэтому известно суммарное количество воздуха, подаваемого в топку. Тоже самое можно сказать и про присосы в топку. Количество первичного воздуха V1 и его доля r1 либо принимаются по рекомендациям еще при расчете ПС, либо, в случае Г или ГВ сушки получаются, исходя из состава СА. Количество сбросного воздуха тоже может быть рассчитано исходя из расчета ПС, поэтому всегда из уравнения воздушного баланса определяют либо долю вторичного воздуха r2, либо его количество V2.

С другой стороны, на основании уравнения воздушного баланса можно определить расходы в м3/ч через каналы первичного и вторичного воздуха в горелках. Эти величины необходимы для конструкторского расчета горелок.

Таким образом, составление воздушного баланса топки:
• Позволяет правильно организовать процесс горения
• Получить необходимые данные для проектирования горелок.

В некоторых случаях (например при использовании ПС с прямым вдуванием и ММТ) требования воздушного баланса косвенно влияют на выбор мельницы и на тепловой расчет ПС.

Воздушный баланс топки для ПС с прямым вдуванием.

Воздушная сушка в СМС:

СА = гор.возд. + прис.хол.возд

В этом случае доля первичного воздуха r2 выбирается, как правило, еще при расчетах ПС. Если она не известна, то:
1. gпер = g1(1+Kпрс) [кг/кг], r1 = gпер/(γ V0)

2. Уравнение теплового баланса r1 + r2 + ΔαТ = αТ

3. ΔαТ — по табл.
4. αТ — по табл.
5. r2 = αТ — ΔαТ — r1
6. Коэффициент избытка воздуха в горелке αг = r1 + r2
7. Организованно подаваемое количество топлива αорг = αТ — ΔαТ. В этом случае αг = αорг.

При использовании традиционных схем факельного сжигания нужно, чтобы αг ≥ 1.05. После разрешения уравнения воздушного баланса, мы должны определить объемные расходы через каналы первичного и вторичного воздуха. Из расчета ПС нам известно объемное количество влажной смеси при температуре t2:

В нашей ПС эта влажная смесь является и транспортирующей средой и первичным воздухом, поэтому в каналы первичного воздуха будет поступать объемный расход:

G1 = Vвз.смBк, [м3/ч]

Bк, [м3/ч] — полный расход топлива на котел.

Расход вторичного воздуха через все горелки:

G2 = r2V0Bк (273+tгв)/273, [м3/ч]

Здесь tгв = tвп''

Газовоздушная сушка:

СА = прод.сгор + гор.возд

В этом случае должны быть известны температура газов отбора ϑотб и коэффициент избытка воздуха в месте отбора на сушку αотб.

1. Доля воздуха в газах, отбираемых на сушку:

2. Из теплового расчета СМС нам уже известны rг и rав
3. gпер = g1(rгrвг + rав + Kпре) [кг/кг]

4. Доля первичного воздуха r1 = gпер/(γV0)

5. Желательно, чтобы r1 попадало в рекомендуемый диапазон, но обязательно, чтобы содержание воздуха в ОСА за мельницей было не менее 15%.

6. αT — по табл.

7. ΔαT — по табл.

8. Доля вторичного воздуха r2 = αT — ΔαT — r1

9. Проверяем αг = r1 + r2 ≥ 1.05

10.

11. Расход через каналы первичного воздуха на котел G1 = Vвл.смBк, [м3/ч], Bк, [кг/ч] — полный расход топлива на котел.

12. Расход вторичного воздуха на котел

G2 = r2V0Bк (273 + tгв)/273 [м3/ч]

Здесь tгв = tвп'' G1 и G2 нужны для конструкторского расчета горелок.

Газовая сушка: СА = гор.газ + хол.газ (Обычно для ПС с МВ)

Нужно знать: rГГ, rХГ, αГГ, αХГ
1. Доля воздуха в горячих и холодных газах, отбираемых на сушку:

2. Весовое количество первичного воздуха:

gпер = g1(rITrвГГ + rХГrвГГ + Kпрс) [кг/кг]

3. Доля первичного воздуха:

r1 = gперV0

4. В случае двухкомпонентной газовой сушки r1 вряд ли попадет в рекомендуемый диапазон, поэтому надо обязательно убедиться, чтобы доля воздуха в ОСА за мельницами была больше 15%.

5. Объемное количество влажной смеси:

Объемное количество влажной смеси

6. Объемное количество воздуха в ОСА (во влажной смеси):

Объемное количество воздуха в ОСА

7. Доля воздуха в ОСА:

rвоздОСА = Vвозд/Vвз.см 100% < 15%

8. Уравнение воздушного баланса:

r1 + r2 + ΔαT = αT → r2 = αT — ΔαT — r1

9. Коэффициент избытка воздуха в горелках:

αГ = αорг = αT — ΔαT = r1 + r2

10. Объемный расход через каналы первичного воздуха на котел:

G1 = Vвз.слBk[273+t2]/273 [м3/ч]

11. Объемный расход вторичного воздуха на котел

G2 = r2V0Bk[273+t2]/273 [м3/ч]

Воздушный баланс топки с ПС с прямым вдуванием, М-В и пылеконцентратором.

Воздушный баланс топки с ПС с прямым вдуванием, М-В и пылеконцентратором

В этом случае в пылепроводе от мельницы, который имеет круглое сечение устанавливают пылеконцентратор. Он представляет собой завихритель потока с аксиальными лопатками, который закручивает поток. В закрученном потоке, под влиянием сил инерции, большая часть пыли оказывается в периферийной части канала, в центральной части остаются только самые мелкие частицы. В конечном счете, в сбросные горелки попадает большая часть ОСА и меньшая часть пыли.
1. Основные горелки (l — доля ОСА, m — доля топлива)

2. Сбросные горелки (1-l — доля ОСА, 1-m — доля топлива)

3. Обычно (l = 0.3,..,0.4 — правильный выбор приходных сечений каналов, m = 0.6,..,0.7 — обеспечивается конструкцией пылеконцентратора)

4. Сушка – ГВ: СА = прод.сгор + гор.возд., rг и rгв — известны.

5. Доля воздуха в газах отбора:

Доля воздуха в газах отбора

6. Весовое количество первичного воздуха в ОСА:

gвозОСА = g1(rгrвг + rгв + Кпрс) [кг/кг]

7. Доля первичного воздуха:

r1 = l gвозОСА/(mγ V0)

8. Коэффициент избытка воздуха в сбросных горелках

αсбр = (1 — l) gвозОСА/[(1-m)γ V0]

9. В этом случае r1 вряд ли попадет в рекомендуемый диапазон, поэтому надо проверить, чтобы содержание воздуха в пылевоздушной смеси, подаваемой в основные горелки было больше 15%.

10. Уравнение воздушного баланса:

mr1 + mr2 + (1-m)αсбр + ΔαT = αT -> r2 = [αT — mr1 — (1-m)αсбр — ΔαT]/m

11. Объемное количество влажной смеси:

Объемное количество влажной смеси в горелке

12. Объемный расход ОСА через сбросные горелки:

Gсбр = (1 — l)Vвз.смBk3/ч]

13. Объемный расход ОСА через каналы первичного воздуха:

G1 = l Vвз.смBk3/ч]

14. Объемный расход вторичного воздуха на котел:

G2 = mr2V0Bk[273 + tгв/273] [м3/ч]

15. Если газовая сушка: СА = гор.газ + хол.газ
Общая последовательность остается та же, но изменяются детали расчета.

Воздушный баланс топки для ПС с ПБ, и подачей пыли в топку ОСА

Сбросных горелок, как правило нет, зато есть линия рециркуляции. Если сушка воздушная, то такая ПС была показана на рис.а) (см. рис. с ПС). Для воздушной сушки справедливо уравнение для весового количества первичного воздуха:

gпер = g1 (rг.в. + Kпрс) zMBM/Bk [кг/кг] = g1 (1 — rрец + Kпрс) zMBM/Bk

zMBM/Bk = Kзап — учитывает тот факт, что в горелки поступает меньше топлива, чем размалывается мельницами.

Доля первичного воздуха:

r1 = gпер/(γ V0) ∈ [r1]

Уравнение воздушного баланса:

r1 + r2 + ΔαT = αT, r2 = αT — ΔαT — r1

Коэффициент избытка воздуха в горелке

αГ = r1 + r2 = αT — ΔαT = αорг ≥ 1.05

Воздушный баланс топки для ПС с ПБ

Объемный расход рециркуляции ОСА на одну пылесистему:

Объемный расход рециркуляции ОСА на одну пылесистему

Расход первичного воздуха на котел:

G1 = zM(VMB — Gрец) [м3/ч]

Расход вторичного воздуха на котел:

G2 = r2V0Bк (273+tгв)/273, [м3/ч]

• Если сушка газовоздушная, то линии рециркуляции не будет, т.к. в СА уже есть два компонента (рис в) (но без горелки)
→ gпер = g1(rг.в. + rгrв.г. + Kпрс) zMBM/Bk [кг/кг]

→ Т.к. линии рециркуляции нет, то Gрец = 0, G1 = zMVMB3/ч]

• Если сушка газовая, то:


Оставить комментарий





Статистика

Рейтинг@Mail.ru