4. Расчет топки.

1. Данные к расчету теплообмена в топке

В соответствии с типом парогенератора необходимо задаться значением тепловой напряженности топочного объема (удельной мощности топки)q_v кВт/м3, для построения эскиза парогенератора:

q_v= 700 кВт/м3 - для водотрубных парогенераторов.

Выбираем толщину шамотных кирпичей δ_к=40 мм, при температуре υ₁=715ºС. Объем топки выражается из выражения, м3:

= 0,14 · 39626,24 / 700 = 7,76 м3

Задаваясь числом форсунок, N=2, определяют расход топлива через одну форсунку, кг/с:

В_ф = В / N = 0,14 / 2 = 0,07 кг/с

По итогам расчета расхода топлива через одну форсунку, В_ф, минимальную длину топки L^min_m риентировочно определяют по формуле,м:

= 5 · √0,14 = 1,85 м , где А=5

Принимаем L^min_m = L_m

Площадь поперечного сечения топки, м²:

= 7,76 / 1,85 = 4,19 м²

Наиболее рациональной формой поперечного сечения топки коллекторных водотрубных парогенераторов является круг.

Диаметр фронта топки, м:

=2 · √ 4,24/3,14 = 2,32 м

Расход воздуха через отверстие фурмы, м³/ с:

= (12,47 · 0,14 · ( 30 + 273))/273 = 1,9 м³/ с

Задаваясь значением скорости воздуха в отверстии фурмы (W_ф = 25 м/с), определяют живое сечение фурмы ƒ'_ф , м²:

ƒ'_ф = V_ф / W'_ф = 1,94 / 25 = 0,07 м²

Если условно принять, что воздушный поток занимает всю площадь фурменного отверстия, то его диаметр определяется по формуле, м:

√ 0,07/0,785 = 0,31 м

В качестве значения d_ф выбирается размер 0,28 м.

После этого определяются принятое живое сечение фурмы, м/с,

= 0,785 · 0,31² = 0,07 м/с

и действительная скорость воздуха в отверстии фурмы, м/с,

1,94 / 0,07 = 25,19 м/с

которая не должна быть меньше 10 м/с. Расчёт выполнен успешно.

2. Компоновка топки

Сначала компонуется идеализированная топка, имеющая форму почти правильного цилиндра.

н ст

Выбираем наружный диаметр и толщину стенки для парообразующих труб с принудительной циркуляцией: d ^по = 25мм, δ ^по = 2,5 мм.

Длину металлического мостика рассчитываем по формуле, мм: (t — d_н) = 0,4 · d_н = 0,4 · 25 = 10 мм

Шаг отверстий: t = (t — d_н) + d_н = 10 + 25 = 35 мм

Гибы труб делаются по радиусам (лекальные кривые недопустимы); Выбираем радиус гиба по диметру трубы: R_min = 150 мм

Угол наклона участков парообразующих труб к горизонтали в идеализированной топке не должен быть меньше 25º - с целью создания условий для надёжной циркуляции.

Внутренний диаметр пароводяного коллектора определяется по формуле:

1,53 / (1 · 0,00185) = 825 мм

где R_з.и – нагрузка зеркала испарения, R_з.и = 1 кг/(м²*с).

Диаметр водяного коллектора d_в.к выбираем равным d_в.к = 500 мм

Для построения идеализированной топки необходимо определить следующие величины:

1. Радиусы дуг для пароводяного коллектора: R₁ = 0,5 · d_п.к = 0,5 · 818 = 409 мм

R ₂ = R₁ + (30 + d_н ) = 409 + (30 + 25) = 464 мм

√464² + 150² = 487 мм

2. Радиусы дуг для водяного коллектора: R₁ ' = 0,5 · d_в.к = 0,5 · 500 = 250 мм

R ₂ ' = R₁ ' + (30 + d_н ) = 250 + 30 + 25 = 305 мм

√ 305² + 150² = 339 мм

Теперь занимаемся построением эскиза реальной топки. Принимаем число рядов труб равное Z₂^п = 10

Топочное устройство размещаем в топке при соблюдении следующих условий:

1. Минимальное допустимое расстояние между осями соединений форсунок:

а≥ 2 · d_ф

а = 0,63 м

2. Минимальное допустимое расстояние между осью форсунки и трубами экрана:

b ≥ 2,5 · d_ф b = 0,78 м

3. Минимальное допустимое расстояние между осью форсунки и первым рядом пучка труб:

с ≥ 2,5 · d_ф с = 0,78 м

Снимаем с эскиза реальной топки следующие размеры:

-действительная площадь фронта F^д_т = 4,3 м²;

-освещенная длина труб притопочного конвективного пучка l_п=4,1 м. Уточняем действительный объём топки :

Т

V

Д _{= F}Д_Т

· L_T

= 4,3 · 1,85 = 8,04 м³

и её удельную тепловую мощность:

v p Т

q ^д = (B · Q^p ) / V^Д = (0,14 · 39626,24) / 8,04 = 690 кВт/м³

Полученное значение удельной тепловой мощности соответствует рекомендуемому интервалу допустимых значений.

Условная радиационная поверхность нагрева топки, м²:

T П

H^P = H^P

П

где H^P – площадь радиационной поверхности притопочного конвективного пучка, м²:

П п Т

H^P = l · L = 4,1 · 1,85 = 7,6 м²

По эскизу топки также определяется полная площадь ее стен. Для двухколлекторного парогенератора без топочного экрана, м²:

= 7,6 + 2 · 4,3 + 1,3 + 7,12 = 24,68 м²

m

где F^бок – площадь поверхности боковых неэкранированных стен топки, м²:

m бок Т

F^бок = l · L = 3,8 · 1,85 = 7,12 м²

где l_бок – длина поверхности боковых неэкранированных стен топки, l_бок=3,8 м

F_{из.колл} - площадь поверхности тепловой изоляции коллекторов:

F_{из.колл} = l_{из.колл} · L_m = 0,7 · 1,85 = 1,3 м²

где l_{из.колл} – суммарная длина поперечных сечений тепловой изоляции обоих коллекторов со стороны топки, l_{из.колл} = 0,7 м

В общем случае степень экранирования топки:

ψ = H^p_m / F_ст = 7,6 /24,68 = 0,31

Эффективная толщина излучающего слоя газов в топке, м:

= 3,6 · (8,04 / 24,68) = 1,17 м