ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 140
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Для сернистых топлив в топках небольших судовых котлов конверсия от SO2 в SO3 - 3--6%
При температурах менее 600грС SO3+H2O(пар)=H2SO4(пар)
При температурах менее 200грС пары кислоты начинают конденсироваться и конденсация идет до температур 120-130грС
При росте температуры точки росы более 150градусов и концентрациях Н2SO4 в жидкой пленке более 50% скорость низкотемпературной коррозии растет. Отложения золы на поверхностях нагрева адсорбируют свободную H2SO4 и послеостановки котла становятся коррозионно агрессивными.
В зоне температур газов ниже точки росыотложения адсорбируют SO3, что увеличивает коррозию на стоянке. При этом страдают хвостовые поверхности и газоход
(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.49 (рис.32)
Необходимо поддерживать температуру уходящих газов выше точки росы. На величину точки росы влияют коэффициент избытка воздуха и концентрация серы в топливе. При а более 1.15 и содержании серы более 1%- точка росы дымовых газов-140-150грС
q3 - потеря теплоты от химического недогорания топлива обусловлена наличием в уходящих газах СО
q3=m x a x CO
m=3,1-3,3-эмпирический коэффициент
а-коэффициент избытка воздуха
СО-процентное содержание окиси углерода
На номинальной нагрузке q3 не велики ( менее 0.3%), с уменьшением нагрузки q3 несколько возрастает из-за снижения температуры горения топлива, а со снижением а-увеличивается из-за нехватки кислорода для горения
q4 - потери от механического недогорания связаны с совершенством топочного процесса, зависящего от качества эксплуатации и обслуживания топочного устройства, принимаем q4=0
q5-потери теплоты в окружающую среду, определяются размерами котла и качеством изоляции обшивки
Для главных котлов-0.5-1.5%
Для вспомогательных водотрубных-1.5-2.5%
Для огнетрубных и огнетрубно-водотрубных-2-3%
При изменении нагрузки q5 возрастает:
(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.51 (40)
Для тепловых расчетов вводят коэффициент сохранения теплоты
-
СКУ Денисенко Н.И. стр.53 (41)
Фи=1-q5/100
Определив все тепловые потери, определяем КПД котла по обратному балансу.
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС УТИЛИЗАЦИОННОГО КОТЛА
Qпод=I1 x С, где
I1-энтальпия газов на входе в утилькотел, кДж/кг
С-коэффициент протечек или перепуска газов на входе в утилькотел
Полезно использованное количество теплоты в котле:
Q1=Дпер/B(iпер-iпв)+Дн/B(ix-iпв)
Дпер, Дн - паропроизводительность по перегретому и насыщенному пару, т/час
В-расход топлива, кг/с
iпер, ix, iпв - энтальпии перегретого и насыщенного пара и питательной воды, кДж/кг
КПД по прямому балансу:
(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.45(29)
Где вместо Qн подставим Qпод, а Q1 из теплового баланса по воде для утилькотла
Уравнение обратного теплового баланса:
С I1=C x Q1+сумма потерь
т.к. Q3, Q4 относятся к двигателю, то I1=Q1+Q2+Q5
Разделив обе части уравнения на I1, получим
100=кпд котла+q2+q5,%
Потеря q2=I2/I1 100%, где I2-энтальпия газов на выходе из утилькотла, кДж/кг
Снижение q2 добиваются снижением t2, однако оно ограничено точкой росы (низкотемпературной коррозией).
q5 учитывается введением в уравнение теплового баланса по газу коэффициента сохранения теплоты-
q5 выбираем 1-3%.
Полезно использованная теплота в утилькотле:
(1)CКУ Денисенко Н.И. стр.54 (48)
Q1=(I1-I2) x фи
КПД по обратному тепловому балансу:
(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.54 (49)
Кпд=(1-I2/I1) x фи
ЛЕКЦИЯ №6
ПРОЦЕССЫ ТЕПЛООБМЕНА В КОТЛЕ
Две среды, участвующие в процессах теплообмена в котлах: c одной стороны – горячие дымовые газы, с другой - пар,вода, воздух, органический теплоноситель, разделены твердыми стенками элементов поверхностей нагрева.
Теплоперенос осуществляется:
-излучением (внутримолекулярный процесс на основе электромагнитного излучения в результате окисления продуктов сгорания в момент протекания реакции). Излучения поглощаются частицами топлива, сажи, молекулами 3-х атомных газов,которые перевозбуждаются, получают избыточную энергию и излучают волны с другой длиной, что учитывается введением kc и kг-коэффициентами ослабления луча сажистыми частицами и молекулами 3-х атомных газов. Реакция окисления идет по всему объему топки и лучи идут в разных направлениях, длина которых разная до стенок труб. Также разное их ослабление.Для осреднения длины луча при расчетах вводится понятие толины излучающего слоя-S=3.6Vt/Fct
(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.55 рис.37
-теплопроводностью (перенос теплоты внутри тела, в том числе в газах и жидкостях. Обусловлен в газах - броуновским движением частиц среды, в твердых телах и жидкостях –движением свободных электронов).Движущая сила - разность температур слоев тела.
-конвекцией (перенос теплоты движущимся теплоносителем путем перемещения макро объемов жидкости или газа к поверхности нагрева или от нее)
Все три вида теплопереноса действуют одновременно, но в разной степени в зависимости от места приложения.
ПРОЦЕСС ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ТОПКЕ
Излучение или лучистый теплообмен описывается законами Планка и С-Больцмана для абсолютно черных тел (излучение абсолютно черного тела пропорционально 4 степени тела)
В условиях, отличных от идеальных, поток лучистой энергии , падающий на стенки топки - q п, Вт/м2 частично поглощается, частично отражается в топку q об. - до 50% от q п.
Наличие излучаемого загрязненными экранами и кирпичной кладкой теплового потока q и. в сумме с q об. дает эффективный тепловой поток qэф, направленный в топку.
Лучистая энергия, поглощаемая поверхностями нагрева:
q л=qп-qэф, qл/qп -коэффициент эффективности экрана, характеризующий долю теплоты воспринятой поверхностями нагрева и зависит от характеристик факела и степени экранирования топки
Теплообмен в топке - сложный процесс для математического описания, воспользуемся полуэмпирическими формулами для определения количества теплоты, переданной поверхностям нагрева при излучении в топке - Qл и температуры газов за топкой - tзт:
Для расчета теплопередачи в топке:
(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.58 (50) -уравнение теплопередачи
4 4
Qл=ат х сигмаО х Нл х (Тср - Тст )
(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.58 (51) -уравнение теплового баланса
Qл=(Qвт-Iзт),
где ат-степень черноты топки
Нл-площадь лучевоспринимающей поверхности нагрева,м2
Сигма0 -коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/м2 К4
-8
Сигма О=5.67х10 вт/м2 К4
Вт,Iзт-тепловыделение в топке и энтальпия газов за топкой, кДж/кг
Тср,Тст-средняя по объему топки абсолютная температура факела и температура наружной поверхности слоя отложений на трубах экрана, К
Для решения системы уравнений необходимо определить: Тср,Тст, ат, Тср-средняя температура факела по объему топки между Та-теоретическая температура горения и температурой за топкой tзт.
Степень черноты топки ат определяется:
- степенью черноты факела
-загрязнением экранов
-степенью экранирования топки
(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.59 (54)
1
ат = __________________
1+(1/аф-1) х кси э ,где
аф - эффективная степень черноты факела
аф = m aсв +(1-m)aг ,где асв,аг- степени черноты светящейся и несветящейся частей факела, зависящие от коэффициентов ослабления луча сажистыми частицами kс и трехатомными газами kг
(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.61 (560
aсв=1-ехр (-(kг+kс) х р х S))
aг=1-ехр(-kг х р х S)
Эффективная степень черноты факела аф неоднородна по длине факела и на выходе из топки снижается из-за выгорания углерода и увеличения концентрации 3-х атомных газов. Для осреднения аф по длине топки вводим эмпирический коэффициент m
_3
m= 0.5+0.43 qv 10 при200 < qv <1200кВт/m3
m=1 при qv>1200 кВт/m3
Kг= (1) СКУ Денисенко Н.И. стр.60 (57)
2.55+5.11 х rн2о
Kг= _______________________ х(1-0.38 Тзт/1000) х rп
Корень из Р х rп х S
Ксв= (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.60 (58)
Kc=16,31 x Tзт/1000-5.097
rн2о,rп - соответственно доля водяных паров и суммарная доля3-х атомных газов
Средняя абсолютная температура факела по объему топки Тср теоретически не определена.
Вводим понятие безразмерной температуры газов за топкой Qзт:
Qзт=Тзт/Та
Qзт= (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.59 (52)
0.6
Qзт= __Во_______________
0.6 0.6
М х ат + Во
Для топок котлов с боковым отводом газов М=0.69
Критерий Больцмана Во=(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.59 (53)
11
Фи х В х(V Cср) х10
Во= _________________3
5.67 х кси э х Fст х Ta
В-секундный расход топлива, кг/сек
Кси э - коэффициент тепловой экранированности экрана, равный
0.6 кси, где кси –степень экранирования топки, равная отношению площади лучевоспринимающей поверхности нагрева Нл к площади полной поверхности стенки топки Fст
VСср= Qвт- Iзт/Ta-Tзт средняя теплоемкость газов,кДж/кг К
Та, Тзт-абсолютные температуры соответственно сгорания и за топкой,К
Температура Та выбирается из диаграммы I-t по Ia
Ia=Qнр(1-q3/100)+Iгв
Для поверочного расчета принимаем tзт, далее tзт+273=Tзт и Iзт из все той же диаграммы I-t
Рассчитываем VCср и определив Qзт, находим tзт
Сравниваем с tзт заданной, отклонение менее 50грС от заданной величины, считается приемлемым
По уравнению теплового баланса находим Qл=(Qвт-Iзт) кДж/кг
На долевых нагрузках для вспомогательных котлов принимаем:
tзт=tзт ном(Д/Дном) аном/а
ЛЕКЦИЯ №7
КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН
Осуществляется в пучках парообразующих труб, пароперегревателях, экономайзерах, воздухоподогревателях.
Тепловой расчет производится путем решения системы уравнений:
Q=(1) СКУ Денисенко Н.И. стр.61 (61) -уравнение теплопередачи, кДж/кг
-3
Q=k x H x дельта Т х 10/В, кДж/кг
Q=(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.61 (62) -уравнение теплового баланса по греющей среде, кДж/кг