Выбор основных конструктивных характеристик топки

 

Активный объем топочной камеры ограничивается плоскостями экранных труб или обращенными в топку поверхностями защитного огнеупорного слоя. В выходном сечении камеры ее объем ограничивается плоскостью, проходящей через оси первого ряда ширм.

За нижнюю границу объема топки условно принимается горизонтальная плоскость, отделяющая нижнюю половину воронки.

Минимальный из условий экономичного сгорания топлива объем топки равен

,

где - расчетный расход топлива;

- низшая теплота сгорания [1];

- допустимое тепловое напряжение топочного объема [1].

.

Однако для снижения температуры газов на выходе из топки до оптимального уровня поверхность стен, ограждающих активный объем топки, и сам объем должны быть увеличены против на с последующим уточнением, т.е. расчетный объем топки

Минимальное сечение топки по осям труб экранов

,

где - предельное теплонапряжение сечения [1].

Расчетное значение , во избежание шлакования экранов топочной камеры и повышения температуры металла, рекомендуется выбирать в пределах , а расчетное сечение топки

=.

Основываясь на предварительном расчёте, температура газов на выходе из топки оказывается значительно ниже задаваемой , поэтому нет необходимости повышать объём топочной камеры и сечение, для того чтобы понизить температуру газов на выходе из топки. Исходя из выше приведённых доводов, расчётные значения объёма и сечения топочной камеры равны соответственно: , .

Ширина топки вычисляется из соотношения с глубиной топки:

из этого интервала выбираем значение , тогда .

Глубина топки равна

.

Ширина топки

.

Глубина топки согласуются с шагом экранных труб

.

Отсюда выбираем значение глубины топки и через сечение находим значение ширины топочной камеры:

,

.

Ширину топки так же согласуем с шагом экранных труб

,

.

Из условий выбранных размеров ширины и глубины, топки более точно определяем ее сечение

.

Одной из ограничивающих активный объем топочной камеры плоскостей является плоскость, проходящая через первый ряд труб ширм, расположенных в районе выходного окна из топки, поэтому для разработки конструкции топки и последующего ее теплового расчета следует определить основные конструктивные параметры ширм (Рисунок 11.1).

 

Zш

bш

 

 

Рисунок 11.1 – Ширмы

Ширмы изготавливаются из гладких труб диаметром и толщиной стенки .

Ширмовые поверхности работают в области температур, близких к температуре , при которых возможно их шлакование, поэтому поперечный шаг между ширмами выбирается таким, чтобы при всех возможных режимах работы котла не происходило бы полного перекрытия межширмового пространства шлаком. Рекомендуемые значения .

Топливо, используемое в данном проекте, является умеренношлакующим поэтому поперечный шаг ширм может быть выбран небольшим и он равен , а продольное расстояние из соотношения отсюда , тогда глубина ширм по осям крайних по ходу газов труб

,

где - радиус гибов труб в ширмах;

- число петель в ширме;

- продольный шаг ширм;

- число ниток (заходов) в ширме, определяемое исходя из принятой оптимальной массовой скорости пара;

[1],

где - расход пара через ширмы;

- внутренний диаметр труб,

где - наружный диаметр труб ширм;

- толщина стенки труб;

- число ходов пара в ширмах;

- число ширм, установленных по ширине газохода, учитывая, что ширмы выполняются двухходовыми, принимаем ;

- массовая скорость пара для ширмового перегревателя высокого давления [1].

Тогда число ниток ширм равно

.

С учетом всех приведенных значений глубина ширм по осям крайних по ходу газов труб равна

.

Площадь живого сечения для прохода газа в ширмах

,

где - входное сечение ширм;

- освещенная из топки длина ширм, (Рисунок 11.1);

где - высота выходного сечения ширм;

- диаметр труб ширм;

- выходное сечение ширм,

.

С учетом всех вышеприведенных значений площадь живого сечения для прохода газа в ширмах будет равна:

 

Нижняя часть топки с твердым шлакоудалением выполняется в виде холодной воронки, которая образуется путем отгибания стен заднего и фронтового экранов внутрь топки под углом к горизонтали и служит для беспрепятственного скатывания твердых частиц шлака с наклонных стен вниз. Устье в нижней части холодной воронки по длине равно ширине топки, а по ширине выбирается такое, чтобы обеспечивалось беспрепятственное удаление шлака .

 

bm

by

V1

 

 

Рисунок 11.2- Холодная воронка

 

Аэродинамический выступ перед выходным окном из топки, формируемый огибаемыми трубами заднего экрана, служит для отжатия потока газов от задней стены топки, что способствует более полному и равномерному заполнению её объёма, поперечному омыванию газами ширм и частичной защите ширм от прямого излучения факела.

Для улучшения омывания ширмового пароперегревателя аэродинамический выступ делается с вертикальным участком

,

а глубина аэродинамического выступа

 

Угол наклона ската аэродинамического выступа, являющегося одновременно скатом горизонтального газохода, соединяющего камеру с конвективной шахтой, , берётся равным на основании того, что топливо умереношлакующее [1].

Угол выбран из условия предотвращения расслоении потока пароводяной смеси.

 

 

V3

V4

V5

bm

bа.в.

lоб

b4

 

 

Рисунок 11.3- Аэродинамический выступ

 

Для удобства расчета высоты топочной камеры весь объем ее по высоте целесообразно разбить на ряд элементарных объемов, определяемых геометрическим построением по ранее определенным размерам.

1)Определение большего объема половины высоты холодной воронки (Рисунок 11.2):

,

где - глубина топки;

- ширина топки;

- половина высоты холодной воронки (Рисунок 11.4);

- ширина средней линии холодной воронки;

.

2)Определение объема (Рисунок 1.3):

,

где (Рисунок 11.4);

.

3)Определение объема (Рисунок 11.3):

,

где .

4)Определение объема (Рисунок 11.3):

где (рисунок 11.3).

5)Определение объема топки возле ширм (Рисунок 11.4):

,

где .

6)Определение объема топки до ширм (Рисунок 11.4):

,

Тогда высота топки равна

.

Высота всего активного объема топки равна

.

Полная поверхность стен, ограничивающих активный объем топки, находится по формуле [1]

,

где - поверхность фронтовой стены с примыкающей частью холодной воронки,

где

+7,114=24,436 м- обогреваемая длина участка фронтальной стенки, прилегающей к внутритопочным ширмам;

- поверхность задней стены с примыкающей частью холодной воронки,

где

=23,46 м - обогреваемая длина участка задней стенки, прилегающей к внутритопочным ширмам;

- поверхность стен потолка, ограничивающего активный объем топки,

где - обогреваемый участок потолка, ограничивающего активный объём топки;

- лучевоспринимающая поверхность входного сечения ширм,

где - обогреваемая длина участка входного сечения ширм;

- поверхность боковой стены;

Полная поверхность стен активной зоны топочной камеры

Расчетное тепловое напряжение объема топки.

.

 

 

lфр

lвх.ш

lз

A

A

A - А

lоб

by

bm

V6

V5

V4

V3

V2

V1

Рисунок 11.4 – Эскиз топочной камеры.