Проверочный расчет парового котла БКЗ-420 (стр. 4 из 16)
5.9 I ступень пароперегревателя (КПП холодной ступени)
Эскиз пароперегревателя первой ступени
5.10III, IV ступени пароперегревателя (КПП горячая ступени)
6. Расчёт топки
6.1 Цель, задачи и порядок расчета топки
6.1.1 Цель расчета топки
Поверочный расчет топки существующего котла проводится с целью последующей оценки её работы в непроектных условиях, а также для получения данных, которые в качестве исходных используются при расчете элементов котла, расположенных за топкой.
6.1.2 Задачи поверочного расчета топки
Задачей поверочного расчета топки является определение расчетных параметров работы топки в непроектных условиях при неизменной её конструкции: температуры газов на выходе из топки; лучистого тепла, воспринимаемого поверхностями нагрева топки; теплового напряжения топочного объема; теплового сечения топки в зоне наибольшего тепловыделения; теплового напряжения стен топочной камеры.
6.1.3 Порядок поверочного расчета топки
Поверочный расчет топки проводится в следующем порядке:
1) определяются конструктивные характеристики топки;
2) рассчитываются (или принимаются по Нормам) тепловые характеристики топки;
Следует отметить, что при определении некоторых из них, в частности, средней суммарной теплоемкости продуктов сгорания и критерия поглощательной способности, необходимо уже знать температуру газов на выходе из топки. Поэтому этой температурой следует задаться.
3) рассчитывается температура газов на выходе из топки по [1, ном.4], получаемое значение сравнивается с предварительно принятым. Если температура газов на выходе из топки, полученная по номограмме, не будет отличаться от принятой ранее большее, чем на ± 100°С, то расчет на этом заканчивается и для последующих расчетов принимается значение температуры газов на выходе из топки, определенная расчетом, либо по номограмме. В противном случае необходимо задаться другим значением температуры газов на выходе из топки и повторить расчет.
4) определяется количество лучистого тепла, воспринимаемое поверхностями нагрева топки; тепловое напряжение сечения топки в зоне наибольшего тепловыделения и тепловое напряжение стен топочной камеры.
6.2 Тепловые характеристики топки
К тепловым характеристикам топки относят коэффициент тепловой эффективности экранов ψ, среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания (Vc)ср; параметр M, учитывающий влияние на интенсивность теплообмена уровня расположения горелок, критерий поглощательной способности (критерий Бугера)Bu.
6.2.1 Коэффициент тепловой эффективности экранов
Коэффициент тепловой эффективности равен произведению углового коэффициента x на коэффициент ζ, учитывающий тепловое сопротивление загрязнения или закрытие изоляцией
ψ= x∙ζ;
Так как стены топки закрыты экранами с разными значениями коэффициента тепловой эффективности ψ, среднее значение коэффициента тепловой эффективности
,где
– коэффициент тепловой эффективности отдельной поверхности топки площадью 
;Топка котла имеет следующее экранирование: стены топки покрываются испарительными поверхностями нагрева, на потолке расположен радиационный пароперегреватель.
Определяем следующие коэффициенты тепловой эффективности: для экранных стен топочной камеры
, выходного газового окна 
.6.2.2 Угловой коэффициент гладкотрубных экранов
Угловой коэффициент гладкотрубных экранов определяется в зависимости от их конструкции по номограмме 1 [1]:
Для однорядного настенного экрана номограмма 1а, кривая 3 xвых = 1
Для газового окна xго = 1
6.3.3 Коэффициент, учитывающий тепловое сопротивление загрязнения или закрытие изоляцией
Коэффициент ζ, учитывающий снижение тепловосприятия экрана при его загрязнении или закрытии его поверхности изоляцией, принимается по [1], в зависимости от вида сжигаемого топлива. Для каменных углей принимаются следующие коэффициенты [1, табл. 6-3]:
Для настенных гладкотрубных экранов в камерных топках ζЭК=0,45.
Для выходного окна топки, отделяющего топку от расположенной за ним поверхности нагрева, коэффициент ζго определяется по формуле
ζвых =ζэк∙β,
где ζ - коэффициент; принимается по таблице 6.3 [1], таким же, как для настенных экранов;
β - коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между топкой и поверхностью нагрева. При размещении за окном топки ширм коэффициент β принимается равным 0,6 при сжигании твердых топлив.
ζвых =0,45∙0,6=0,27;
коэффициенты тепловой эффективности
= xэк∙ζЭК=1∙0,45=0,45; 
= xго∙ζвых=1∙0,27=0,27; 
=(0,45∙968,3+0,27∙59,4)/1027,7=0,439.6.2.4 Параметр М
Параметр М, учитывающий влияние на интенсивность теплообмена относительного уровня расположения горелок, степени забалластированности топочных газов и других факторов, определяется по [1.п.6-18].
Для камерных топок параметр М рассчитывается по формуле
М=Мо∙(1-0,4∙xг)∙
.6.3.5 Параметр Мо
Мо - коэффициент, принимается для пылеугольных топок с твердым шлакоудалением при встречном расположении горелок Мо=0,44.
6.3.6 Величина xг
xг - величина, характеризующая относительный уровень расположения горелок в топке.
xг =hГ/HТ,
где HТ - расчетная высота топки, определяется как расстояние от середины холодной воронки до середины выходного окна топочной камеры HТ=22,47 м;
hГ =3,45 м;
xг =3,45/22,47=0,154.
6.3.7 Параметр забалластированности топочных газов
;где r = 0 – коэффициент рециркуляции.
. 
=0,45
6.3.8 Полезное тепловыделение в топке
,где
– располагаемое тепло топлива, кДж/кг; 
– тепло, вносимое в топку воздухом, кДж/кг.6.3.9 Тепло, вносимое в топку с воздухом
,где
-энтальпия теоретически необходимого количества воздуха, определяется по таблице 2 при температуре воздуха за воздухоподогревателем, которую необходимо принять по рекомендациям [1, табл. II-2 ];Для топок с твердым шлакоудалением при сжигании каменных и тощих углей tГВ=300÷420 оС.
Принимаю tГВ=400 оС, тогда
=2481,1 кДж/кг;Энтальпия присасываемого воздуха
определяется по температуре холодного воздуха ( 
) равной 30°С. =184,43 кДж/кг. =1,03∙2481,1+(0,2+0,01)∙ 184,439=2537,09 кДж/кг 
=19415,9∙(100-(0+1+0,0433))/(100-1)+2537,09=21874,54 кДж/кг.6.3.10 Адиабатическая температура горения
Адиабатическая температура горения
– это такая температура газов, которая была бы в топке, если бы в ней отсутствовал какой-либо теплообмен, и все выделяющееся тепло затрачивалось на нагрев дымовых газов, т.е. в адиабатных условиях горения.Адиабатическая температура горения
определяется по полезному тепловыделению в топке QТ=21874,54 при избытке воздуха 
αТ =1,2 по таблице 2. =2080,07°С.6.3.11 Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива
,где
– температура дымовых газов на выходе из топки, °С; 
– энтальпия продуктов сгорания 1 кг топлива при температуре и избытке воздуха на выходе из топки 
, кДж/кг;